全面解讀並行EVM：是新噱頭還是EVM公鏈的終局？

1. 什麼是並行EVM？

並行Ethereum 虛擬機器（Parallel EVM）是傳統Ethereum 虛擬機器（EVM）的升級版本，透過同時處理多個不衝突的交易，提升了區塊鏈交易吞吐量，提高了交易處理速度和效率。

以太坊虛擬機器（EVM）是以太坊網路的共識和執行機制，負責處理和執行交易。但在傳統EVM 中，交易和智能合約執行按順序進行。每筆交易必須一個接一個地處理，形成線性有序的過程。這種方法雖然簡單，但可能會導致瓶頸，尤其是隨著交易量的增加。每筆交易都要透過等待才能輪到我們，處理時間可能會增加，導致潛在的延遲和更高的成本（就gas 費用而言）。

並行EVM透過同時處理多個不衝突的交易，顯著提高了區塊鏈的吞吐量和執行速度。例如，如果Bob 想要進行交換，Alice 想要鑄造新NFT，Eric 想要將資金質押給驗證者，這些交易可以同時處理，而不是依次處理，從而減少交易處理時間和成本。這種平行處理能力使得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. 並行EVM如何運作？

在目前的EVM 架構中，最細微的讀取和寫入操作是sload和sstore，分別用於讀取和寫入狀態trie。因此，確保不同的執行緒不會在這兩個操作上發生衝突是實現並行/並發EVM 的直接切入點。事實上，在以太坊中，有一種特殊類型的交易，其中包含一個稱為「存取清單」的特殊結構，允許交易攜帶它們將讀取和修改的儲存地址。因此，這為實現基於調度程序的並發方法提供了一個很好的起點。

在系統實作方面，並行/並發EVM 有三種常見的形式：

1. 基於調度的並發處理

• 存取清單：在執行交易前，透過存取清單提前確定交易將要讀取和修改的儲存位址。存取清單包含了每個交易需要存取的所有狀態資訊。
• 調度演算法：調度演算法根據存取清單將交易安排在不同的執行緒上執行，確保同時執行的交易不會存取相同的儲存位址，從而避免衝突。
• 並發執行：在實際執行時，多個交易可以在不同的執行緒上同時進行，調度演算法確保了這些交易之間沒有相互依賴或衝突。

2.多執行緒EVM 實例

• 實例化多個EVM：在一個節點上建立多個EVM 實例，每個實例都能夠獨立運作並處理交易。
• 指派交易：將待處理的交易依照某種策略（如雜湊值、時間戳記等）指派給不同的EVM 實例。
• 並行執行：每個EVM 實例在自己的執行緒中執行分配給它的交易，多個實例可以同時運行，從而實現並行處理。

3.系統級分片

• 資料分片：將整個區塊鏈狀態劃分為多個分片，每個分片包含一部分全局狀態資訊。
• 分片節點：在每個分片上運行多個節點，每個節點負責維護和處理該分片內的交易和狀態。
• 跨分片通訊：透過跨分片通訊協議，確保不同分片之間的資料一致性和交易的全局順序。跨分片通訊可以使用跨分片訊息傳遞和跨分片鎖定機制來實現。
• 並行處理：每個分片內的節點可以獨立處理該分片內的交易，同時多個分片也可以並行運行，從而實現整個系統的平行處理能力。

3. 頭部項目

3.1 Monad ：自備並行EVM 的L1

Monad 是一個基於EVM 的第1 層區塊鏈項目，旨在透過其獨特的技術特性顯著提升區塊鏈的可擴展性和交易速度。 Monad 每秒處理多達10000 筆交易，並且具有一秒區塊時間和即時最終確定性。這樣的高效能效能得益於獨特的Monadbft 共識機制和對以太坊虛擬機器（EVM）的兼容性。

並行EVM 在Monad 的應用：

1.並行執行的實現

• 樂觀執行方法：在區塊中較早的交易完成之前開始執行後續交易，有時會導致執行結果不正確。為了解決這個問題，Monad 追蹤交易執行中使用的輸入，並將其與先前交易的輸出進行比較。如果發現差異，表示交易需要重新執行。
• 靜態程式碼分析： Monad 使用靜態程式碼分析器在執行過程中預測交易之間的依賴關係，避免無效的平行執行。在最佳情況下，Monad 可以提前預測許多依賴關係；在最差情況下，Monad 會回退到簡單的執行模式。

2.Monadbft 共識機制

• 高效通訊：採用配對的BLS 簽名來解決可擴展性問題，允許簽名逐步聚合成一個簽名，證明與公鑰相關的共享已簽署訊息。
• 混合簽章方案： BLS 簽章僅用於可聚合訊息類型（如投票和逾時），訊息的完整性和真實性仍由ECDSA 簽章提供。

3.延遲執行

• 更大的容錯性：由於執行只需跟上共識的速度，因此這種方法對特定計算時間的變化更為寬容。
• Merkle 根延遲：為確保狀態機複製，Monad 在區塊提案中包含一個延遲d 個區塊的Merkle 根。這確保了整個網路的一致性，即使存在節點執行錯誤或惡意行為。

目前，Monad的平行EVM支援每秒處理10,000 筆交易，區塊時間僅1 秒，使用PoS 機制增強網路安全性和能源效率，預計在2024 年第三季啟動主網。

官方帳號也在Twitter 上累積了28.3萬粉絲，主導著一個熱情和活躍的社群。尤其是以太坊社群似乎對即將推出的Monad 感到非常興奮，這將使Monad 處於一個有利的位置，可以抓住早期的炒作和採用。

在專案背景方面，Monad Labs 已完成兩輪融資，分別於2023年2月及今年4月。今年4月9號完成的2.25 億美元融資由Paradigm 領投，其他投資者包括Electric Capital。 2023年完成的1,900 萬美元種子輪融資，由Dragonfly Capital 領投，Placeholder Capital、Lemniscap、Shima Capital、Finality Capital、天使投資人Naval Ravikant、Cobie 和Hasu 等參投。

Monad團隊背景雄厚，成員來自區塊鏈領域頂尖項目，擁有強大的技術團隊和資金支持。 Monad 的聯合創始人兼CEOKeone Hon此前曾在Jump Trading 領導一個高頻交易部門。他畢業於麻省理工大學。另一位共同創辦人James Hunsaker 也是Jump Trading 的高級軟體工程師，他畢業於愛荷華大學。此外，Eunice Giarta 是Monad 聯合創辦人兼COO，先前在傳統金融科技領域擁有豐富經驗。 Eunice 曾在Shutterstock 支付和基礎設施授權部分，曾領導開發團隊在Broadway Technology 建置企業交易系統

3.2 SEI Network：自備並行EVM 的L1，V2 版本將並行EVM 提上日程

SEI Network是一個專注於去中心化金融（DeFi）基礎設施的第1 層區塊鏈，主要專注於訂單簿的開發。

透過採用平行EVM的機制，SEI Network 並行進行訂單匹配，實現了高速度、低費用和支援各種交易應用的專用功能的目標。 Sei 的平均出塊時間為0.46 秒，擁有80 多個應用程式。

並行EVM 在SEI Network 中的應用：

1. 智慧區塊傳播和樂觀區塊處理：透過提供所有相關交易哈希值，加速交易處理時間，並減少延遲和增加吞吐量。
2. 本地訂單配對引擎：不同於目前常用的自動化做市商（AMM）系統，SEI 使用鏈上訂單簿來符合特定價格的買賣訂單。所有基於Cosmos 的去中心化應用程式（dApps）都可以存取SEI 的訂單簿和流動性。
3. 頻繁批量拍賣（FBA）：將交易組合成批次，在每個區塊內同時執行訂單，以防止跑單和MEV。

SEI Network目前已經發行了自己的原生代幣SEI。在Sei Network 生態系統中，SEI 幣發揮多種作用，包括：

1. 交易費： SEI 幣用於支付Sei 網路上產生的交易費。這些費用可作為驗證者的激勵，並有助於網路的安全。
2. 質押：用戶可以質押SEI 幣來獲得獎勵並增強Sei 網路的整體安全性。
3. 治理： SEI 代幣持有者有能力積極參與Sei 網路的治理。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 社群。其中48% 作為生態系統儲備，獎勵質押者和貢獻者、驗證者和開發者。另外3%（即3 億SEI）指定用於空投第一季，剩餘部分分配給私募投資者、基金會和Sei 團隊。

截止5月30日，SEI代幣的價格為$0.5049，市值為$1,476,952,630，與加密貨幣排行榜排名第63位。 24小時交易量為$78,970,605，市場參與度較高。

SEI Network目前的TVL為1800萬，獲得融資共約5,500 萬美元，FDV為82 億美元，官方推特帳戶有66.6萬粉絲。

SEI Network 的共同創辦人Jeff Feng ，畢業於美國加州大學柏克萊分校。在進入Coatue Management 的風險投資之前，他在高盛擔任了三年的技術投資銀行家。另一位共同創辦人Jay​​endra 畢業於加州大學洛杉磯分校，曾是Facebook 軟體工程實習生。

3.3 Eclipse：折中派，將SVM 引進以太坊生態的L2

Eclipse 是一個基於以太坊的下一代樂觀型Layer 2 解決方案，由Solana 虛擬機器（SVM）驅動。將SVM 引入以太坊，結合了以太坊的結算、Solana 虛擬機（SVM）的執行、Celestia 的數據可用性和RISC Zero 的零知識證明等多個技術，從而提供一個大規模並行執行的環境，允許多個操作同時進行，從而提高網路吞吐量和效率，同時減少擁塞和交易費用。透過這種結構，Eclipse 旨在提高dApp 的可擴展性和使用者體驗。

Eclipse 的主要特點

1.高交易吞吐量：

Eclipse 利用SVM 和平行執行技術，實現了極高的交易處理能力，支援成千上萬筆交易同時處理。

2.即時最終確定性：

透過管線共識機制，實現每個區塊內交易的即時完成和最終確定性。

3.以太坊相容性：

Eclipse 完全相容於以太坊虛擬機器（EVM），讓開發者可以輕鬆將現有以太坊應用程式移植到Eclipse 上。

4.數據可用性：

利用Celestia 提供的資料可用性解決方案，確保高吞吐量的同時確保資料的安全性和可驗證性。

5.零知識證明：

採用RISC Zero 技術實現零知識詐欺證明，提昇系統的效率與安全性。

並行EVM 在Eclipse 中的應用

Eclipse 透過整合Solana 虛擬機器（SVM）實現並行EVM，這項技術顯著提升了交易處理速度和效率。

1.並行執行：

技術原理： Eclipse 使用SVM 的Sealevel 運行時，這一運行時允許非重疊狀態的交易並行執行，而不是按順序執行。

實現方式：透過明確描述每筆交易在執行期間會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。

2.以太坊相容性：

Neon EVM 整合：為了實現EVM 相容性，Eclipse 整合了Neon EVM。這使得Eclipse 主網能夠支援以太坊字節碼和Ethereum 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，應用可以透過部署自己的合約來獲得應用鏈的所有好處，而不會破壞使用者體驗、安全性或流動性。

3.模組化Rollup 設計：

基礎設施層： Eclipse 旨在成為Layer 3 生態系統的基礎設施層，透過支援dApp 特定的Layer 3 Rollup 實現高效能和可擴展性。

簡單來說，Eclipse 的設計邏輯是，交易執行在Solana 的SVM 中，交易結算仍在以太坊上。

在專案背景方面，Eclipse 2022 年9月完成1,500 萬美元融資， 投資人有Polychain、Polygon Ventures、Tribe Capital、 Infinity Ventures Crypto、CoinList 等。此外，今年3月11號，也完成5,000 萬美元A 輪融資，Placeholder 和Hack VC 共同領投，目前其融資總額達6,500 萬美元。

Eclipse 共同創辦人& CEO Neel Somani 先前有Airbnb、Two Sigma、Oasis Labs 等多家公司經歷，首席商務長Vijay 曾是Uniswap 和dYdX 團隊的前業務開發主管。

4. 挑戰

1.資料競爭與讀寫衝突：

在平行處理環境中，不同執行緒同時讀取和修改相同資料會導致資料競爭和讀寫衝突。這種情況需要複雜的技術解決方案以確保資料的一致性和操作的無衝突執行。

2.技術相容性：

新的平行處理方法需要與現有的以太坊虛擬機器（EVM）標準和智慧合約程式碼相容。這種相容性要求開發者學習和使用新的工具和方法，以充分利用並行EVM 的優勢。

3.生態系適應性：

使用者和開發者需要適應平行處理帶來的新互動模式和效能特點，這需要整個生態系統的參與者對新技術有足夠的理解和適應能力。

4.系統複雜度增加：

並行EVM 需要高效率的網路通訊來支援資料同步，增加了系統設計的複雜性。智慧管理和分配運算資源也是一個重要挑戰，確保在平行處理時的高效資源利用。

5.安全性：

並行執行環境中的安全漏洞可能會被放大，因為一個安全問題可能會影響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的安全性。

5. 未來展望

1.提升區塊鏈的可擴展性和效率：

並行EVM 透過在多個處理器上同時執行交易，顯著提升了區塊鏈的吞吐量和處理速度，突破了傳統順序處理的限制。這將大大提高區塊鏈網路的可擴展性和效率。

2.推動區塊鏈技術的普及與發展：

儘管面臨技術挑戰，但並行EVM 的潛力巨大，能夠顯著增強區塊鏈的效能和用戶體驗。成功的實施和廣泛採用將推動區塊鏈技術的普及和發展。

3.技術創新與優化：

並行EVM 的發展將伴隨著技術的不斷創新和最佳化，包括更有效率的平行處理演算法、更智慧的資源管理和更安全的執行環境。這些創新將進一步提升並行EVM 的性能和可靠性。

4.支援更多元和複雜的應用：

並行EVM 可以支援更複雜和多樣化的去中心化應用（dApps），特別是在需要高頻交易和低延遲的場景下，如去中心化金融（DeFi）、遊戲和供應鏈管理。

參考：

https://www.coinlive.com/news/comprehensive-interpretation-of-parallel-evm-project-overview-and-future-prospects

https://medium.com/@alibertaysolak/what-is-parallel-evm-70451db5f327