1. 什麼是平行 EVM？

並行以太坊虛擬機（Parallel EVM）是傳統以太坊虛擬機（EVM）的升級版本，通過同時處理多個不衝突的交易來增強區塊鏈交易吞吐量，從而提高交易處理速度和效率。

乙太坊虛擬機（EVM）是以太坊網路的共識和執行機制，負責處理和執行交易。在傳統的EVM中，交易和智慧合約是按順序執行的。每筆交易必須逐一處理，形成線性有序過程。雖然這種方法很簡單，但它可能會導致瓶頸，尤其是在交易量增加時。每筆交易都必須等待輪到它，這可能會增加處理時間，可能導致延遲和更高的成本（就汽油費而言）。並行 EVM 通過同時處理多個非衝突事務，顯著提高了區塊鏈輸送量和執行速度。例如，如果鮑勃想交換，愛麗絲想鑄造一個新的NFT，埃裡克想把資金質押給驗證者，這些交易可以同時處理而不是順序處理，減少交易處理時間和成本。這種並行處理能力使區塊鏈能夠在更短的時間內處理更多的交易，解決了傳統區塊鏈系統的擁塞問題。

2. 平行EVM是如何工作的？

在當前的以太坊虛擬機(EVM)架構中，最細粒度的讀寫操作是sload和sstore分別用於讀取和寫入狀態trie。因此，確保不同的線程在這兩個操作上不發生衝突是實現並行/並發EVM的直接入口點。事實上，在以太坊中，有一種特殊類型的交易，其中包括一種特殊結構，稱為“訪問列表”，允許交易攜帶將要讀取和修改的存儲地址。這為實現基於調度器的並行方法提供了一個良好的起點。在系統實現方面，有三種常見形式的並行/並發EVM:

1. 基於調度器的並行處理
   

• 存取清單：在執行交易之前，預先確定通過存取清單將要讀取和修改的存儲地址。存取清單包含每個交易所需的所有狀態信息。
• 排程演算法: 排程演算法根據存取清單在不同的執行緒上安排交易，確保同時執行的交易不會存取相同的存儲地址，從而避免衝突。
• 並行執行：在實際執行期間，多個交易可以在不同的線程上同時執行，調度算法確保這些交易沒有相互依賴或衝突。

1. 多線程的以太坊虛擬機(EVM)實例
   

• 實例化多個EVMs：在節點上創建多個EVM實例，每個實例可以獨立運行並處理交易。
• 分配交易：根據某種策略（例如哈希值、時間戳等）將待處理的交易分配給不同的以太坊虛擬機（EVM）實例。
• 平行執行：每個EVM實例在自己的線程中執行分配給它的交易，同時運行多個實例以實現平行處理。

1. 系統級分片
   

• 數據分片：將整個區塊鏈狀態分為多個分片，每個分片包含部分全局狀態資訊。
• 分片節點：在每個分片上運行多個節點，每個節點負責在該分片內維護和處理交易和狀態。
• 跨片段通信：通過跨片段通信協議，在不同片段之間確保數據一致性和全局交易順序。可以通過跨片段消息傳遞和跨片段鎖定機制來實現跨片段通信。
• 平行處理：每個分片內的節點可以獨立處理該分片內的交易，同時多個分片可以並行運行，從而為整個系統實現平行處理能力。

3. 領先項目

3.1 Monad：具備內建並行EVM的第1層

Monad是一個基於EVM的Layer 1區塊鏈項目，旨在通過其獨特的技術特點顯著提高區塊鏈的可擴展性和交易速度。Monad每秒處理高達10,000筆交易，並具有一秒鐘的區塊時間和即時確定性。這種高性能歸功於獨特的Monadbft共識機制和與以太坊虛擬機（EVM）的兼容性。Monad中並行EVM的應用包括：

1. 平行執行實現

• 樂觀執行方法：該方法涉及在區塊中的早期交易完成之前開始後續交易，有時會導致執行結果不正確。為了解決這個問題，Monad在交易執行期間跟踪使用的輸入並將其與先前交易的輸出進行比較。如果發現差異，則需要重新執行交易。
• 靜態代碼分析：Monad使用靜態代碼分析器來預測執行期間交易之間的依賴關係，避免無效的並行執行。在最理想的情況下，Monad可以提前預測許多依賴關係；在最壞的情況下，Monad將回滾到簡單的執行模式。

1. Monadbft 共識機制

• 高效溝通：使用配對的BLS簽名解決了可擴展性問題，允許將簽名逐漸聚合成單一簽名，證明消息已被共享的公鑰簽署。
• 混合簽名方案：BLS簽名僅用於可聚合的消息類型（如投票和超時），而消息的完整性和真實性仍由ECDSA簽名提供。

1. 延遲執行

• 更高的容錯能力：由於執行只需要跟上共識速度，這種方法對特定計算時間的變化更具寬容度。
• Merkle Root 延遲: 為了確保狀態機複製，Monad 在區塊提案中包含一個被延遲了 d 個區塊的 Merkle root。這能確保網絡的一致性，即使存在節點執行錯誤或惡意操作。

目前，Monad的並行EVM支持每秒處理10,000筆交易，區塊時間僅1秒，使用PoS機制增強網絡安全性和能源效率。預計主網將於2024年第三季度推出。Monad的官方Twitter帳戶已經吸引了283,000名粉絲，帶領了一個熱情而活躍的社區。特別是以太坊社區，對即將到來的Monad推出似乎非常興奮，將Monad定位為抓住早期熱潮和採用。關於項目背景，Monad Labs在2023年2月和今年4月完成了兩輪融資。2023年4月9日，他們完成了由Paradigm主導的2.25億美元融資輪，其他投資者包括Electric Capital。他們在2023年完成了由Dragonfly Capital主導的1900萬美元種子輪，並得到了Placeholder Capital，Lemniscap，Shima Capital，Finality Capital和天使投資者Naval Ravikant，Cobie和Hasu的參與。

Monad團隊背景雄厚，成員來自頂尖的區塊鏈項目，具有強大的技術專業知識和財務支持。Monad的聯合創始人兼CEO Keone Hon曾在Jump Trading領導高頻交易部門。他畢業於麻省理工學院。另一位聯合創始人James Hunsaker曾是Jump Trading的高級軟件工程師，畢業於愛荷華大學。此外，Eunice Giarta是Monad的聯合創始人兼COO，在傳統金融科技領域擁有豐富的經驗。Eunice曾在Shutterstock的支付和基礎許可部門領導開發團隊，並在Broadway Technology建立企業交易系統。

3.2 SEI網絡：具備內置並行EVM的L1，V2版本引入並行EVM

SEI Network 是一個以太坊虛擬機(EVM)為核心的 Layer 1 區塊鏈，專注於去中心化金融（DeFi）基礎設施，主要強調訂單簿的開發。通過採用並行 EVM 機制，SEI Network 實現了並行訂單匹配，實現了高速、低費用以及專門的功能，以支持各種交易應用。SEI 的平均區塊時間為0.46秒，擁有超過80個應用程序。

SEI 網絡中並行 EVM 的應用：

1. 智能區塊傳播和樂觀區塊處理：通過提供所有相關的交易哈希，加快交易處理時間，減少延遲，增加吞吐量。
2. 本地訂單撮合引擎：SEI使用基於鏈上訂單簿來匹配特定價格的買賣訂單，與常用的自動市場做市商(AMM)系統不同。所有基於Cosmos的去中心化應用(dApps)都可以訪問SEI的訂單簿和流動性。
3. 頻繁批次拍賣（FBA）：將交易結合成批次，在每個區塊內同時執行訂單，以防止搶先和MEV。

SEI Network已經發行了其本地代幣SEI。在SEI Network生態系統中，SEI代幣扮演多種角色，包括：

1. 交易手續費：SEI代幣用於支付SEI網絡上的交易手續費。這些費用作為驗證者的激勵，並有助於保護網絡的安全。
2. 貨幣存款：用戶可以存入 SEI 代幣以獲得獎勵並增強 SEI 網絡的整體安全性。
3. 治理：SEI 代幣持有人有能力積極參與 SEI 網絡的治理。這種參與包括對提案進行投票和選舉驗證者。

SEI的總代幣供應量為100億，其中51%分配給SEI社區。其中48%保留為生態儲備，用於獎勵堆疊者和貢獻者、驗證者和開發者。另外3%（3億SEI）指定用於空投的第一季，剩餘部分分配給私人投資者、基金會和SEI團隊。

截至5月30日，SEI代幣價格為0.5049美元，市值達14,769,526,300美元，在加密貨幣排行榜上排名第63位。24小時的交易量為78,970,605美元，表明市場參與度高。SEI Network當前的TVL（總鎖定價值）為1800萬美元，總籌資額約為5500萬美元，FDV（完全稀釋估值）為82億美元。官方Twitter帳戶有666,000名粉絲。SEI Network的聯合創始人Jeff Feng畢業於加利福尼亞大學伯克利分校。在加入Coatue Management的風險投資之前，他曾在高盛擔任技術投資銀行家三年。另一位聯合創始人Jayendra畢業於加利福尼亞大學洛杉磯分校，在Facebook擔任軟件工程實習生。

3.3 Eclipse: 一個中間地帶，將SVM引入作為以太坊生態系統的第二層

Eclipse是基於以太坊的下一代樂觀的Layer 2解決方案，由Solana虛擬機（SVM）驅動。通過將SVM整合到以太坊中，它結合了以太坊的結算、Solana的虛擬機執行、Celestia的數據可用性和RISC Zero的零知識證明，創造了一個高度並行的執行環境，允許多個操作同時進行。這增加了網絡吞吐量和效率，同時減少了擁擠和交易成本。有了這種結構，Eclipse旨在提高dApps的可擴展性和用戶體驗。

Eclipse的主要特色：

1. 高交易吞吐量：Eclipse利用SVM和并行执行技术实现非常高的交易处理能力，支持数千个交易的同时处理。

2. 即時最終性: 通過流水線式共識機制，在每個區塊內實現交易的即時完成和最終性。

3. 以太坊相容性：Eclipse 完全相容以太坊虛擬機（EVM），讓開發人員可以輕鬆將現有的以太坊應用遷移到 Eclipse。

4. 數據可用性：通過利用Celestia的數據可用性解決方案，確保高通量的同時保持數據安全性和可驗證性。

5. 零知證明：採用RISC Zero技術實現零知證明，增強系統效率和安全性。

在Eclipse中應用並行EVM

Eclipse整合了Solana虛擬機（SVM）以實現並行EVM，顯著提高了交易處理速度和效率。

1. 平行執行：

• 技術原理：Eclipse 使用 SVM 的 Sealevel 執行時，允許具有非重疊狀態的交易並行執行，而非按順序執行。
• 實現: 通過明確描述每個交易在執行過程中將讀取或寫入的所有狀態，SVM可以並行處理不涉及重疊狀態的交易，從而顯著提高吞吐量。

1. 以太坊兼容性：

• Neon EVM 集成：為了實現 EVM 的兼容性，Eclipse 集成了 Neon EVM。這使得 Eclipse 主網能夠支持以太坊的字節碼和以太坊 JSON-RPC。
• 本地費用市場：每個Neon EVM實例都有自己的本地費用市場，允許應用程序部署其合約並享受應用程序鏈的所有好處，而無需損害用戶體驗、安全性或流動性。

1. 模塊化 Rollup 設計：

• 基礎設施層：Eclipse旨在成為第3層生態系統的基礎設施層，通過dApp特定的第3層rollups來支持高性能和可擴展性。
• 設計邏輯: 簡單來說，交易執行發生在Solana的SVM中，而交易結算仍然在以太坊上。

就項目背景而言，在2022年9月，Eclipse完成了一輪1500萬美元的融資，投資者包括Polychain、Polygon Ventures、Tribe Capital、Infinity Ventures Crypto和CoinList。此外，今年3月11日，它還完成了一輪5000萬美元的A輪融資，由Placeholder和Hack VC領投，總融資額達到6500萬美元。Eclipse的聯合創始人兼首席執行官Neel Somani在Airbnb、Two Sigma和Oasis Labs等公司擁有豐富的經驗，而首席業務官Vijay曾擔任Uniswap和dYdX團隊的業務發展負責人。

4. 挑戰

1. 數據競爭和讀寫衝突：在並行處理環境中，不同的線程同時讀取和修改相同的數據可能會導致數據競爭和讀寫衝突。這種情況需要複雜的技術解決方案來確保數據的一致性和無衝突操作。

2. 技術相容性：新的並行處理方法需要與現有的以太坊虛擬機（EVM）標準和智能合約代碼相容。此相容性要求開發人員學習和使用新工具和方法，以充分利用並行EVM的優勢。

3. 生態系統的適應能力：用戶和開發者需要適應並了解並行處理帶來的新交互模式和性能特徵，這需要整個生態系統中的參與者對新技術有充分的理解和適應能力。

4. 系統複雜度增加：並行EVM需要高效的網絡通信來支持數據同步，增加了系統設計的複雜度。智能管理和分配計算資源也是確保並行處理期間資源利用效率的重要挑戰。

5. 安全性：在並行執行環境中，安全漏洞可能被放大，因為一個安全問題可能會影響到多個同時執行的交易。因此，需要更嚴格的安全審計和測試流程來確保系統安全性。

5. 未來展望

1. 增強區塊鏈的可擴展性和效率：平行EVM通過在多個處理器上同時執行交易，打破了傳統順序處理的限制，顯著提高了區塊鏈的吞吐量和處理速度。這將大大改善區塊鏈網絡的可擴展性和效率。

2. 推動區塊鏈技術的廣泛應用和發展：儘管存在技術挑戰，平行EVM具有顯著提升區塊鏈性能和用戶體驗的巨大潛力。成功實施和廣泛應用將促進區塊鏈技術的普及和發展。

3. 技術創新與優化：平行EVM的發展將伴隨著持續的技術創新和優化，包括更高效的平行處理算法，更智能的資源管理和更安全的執行環境。這些創新將進一步提高平行EVM的性能和可靠性。

4. 支持更多元化和複雜應用：並行EVM能夠支持更複雜和多樣化的去中心化應用（dApps），尤其是在需要高頻交易和低延遲的場景，如去中心化金融（DeFi）、遊戲和供應鏈管理。

參考:https://www.coinlive.com/news/ 平行 EVM 專案概述及未來前景的全面解讀 https://medium.com/alibertaysolak/ 平行 EVM 是什麼 70451db5f327

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