並行EVM：突破區塊鏈性能瓶頸的新思路

並行EVM是鏈上交易量發展到一定程度後出現的新敘事。它主要分爲單體區塊鏈和模塊化區塊鏈兩類。單體區塊鏈又可分爲L1和L2。並行L1公鏈形成了EVM和非EVM兩大陣營。目前並行EVM敘事仍處於早期發展階段。

從技術實現角度看,並行EVM主要包含虛擬機和並行執行機制兩大方面。在區塊鏈語境下,虛擬機指對分布式狀態機進行虛擬的進程虛擬機,用於執行智能合約。

並行執行是指發揮多核處理器優勢,盡可能同時執行多個交易,同時保證最終狀態與串行執行結果一致。並行執行機制主要分爲消息傳遞、共享內存和嚴格狀態訪問列表三大類。其中共享內存又可分爲內存鎖模型和樂觀並行化。無論哪種機制均增加了技術復雜性。

並行EVM敘事既有行業增長的內在驅動,又需要關注其潛在的安全問題。各相關項目均以不同方式提供了並行執行思路,既有技術上的共性又各有特色。

並行EVM的市場前景

目前L1和L2整體流通市值爲7521.23億美元,並行區塊鏈流通市值爲525.39億美元,僅佔約7%。其中並行EVM相關項目流通市值23.39億美元,僅佔並行區塊鏈市值的4%。這表明並行EVM敘事還有很大的市場增長空間。

並行EVM項目主要分爲單體區塊鏈和模塊化區塊鏈,單體區塊鏈又分爲L1和L2。從項目總數和主要賽道發展來看,各並行EVM L1公鏈生態相比以太坊生態仍存在巨大發展空間。

DeFi賽道有"高速低費率"訴求,遊戲賽道有"強實時交互"訴求,二者都對執行速度有一定要求。並行EVM必將帶來更好的用戶體驗,推動行業進入全新發展階段。

並行EVM的技術原理

並行EVM主要針對執行層進行性能優化,分爲L1和L2兩種解決方案。L1方案引入交易並行執行機制,讓交易在虛擬機中盡量並行執行。L2方案本質上是利用已並行化的L1虛擬機實現某種程度上的"鏈下執行+鏈上結算"。

因此要理解並行EVM的技術原理,需要從虛擬機和並行執行兩個方面進行拆解:

虛擬機

區塊鏈虛擬機是進程虛擬機的一種,用於分布式執行合約,運行dApp。EVM就是爲Solidity語言設計的進程虛擬機,智能合約首先被編譯成opcode字節碼,然後由EVM解釋執行。

其他新興公鏈在實現自己的虛擬機時,更多採用基於WASM或eBPF字節碼的虛擬機。WASM是一種體積小、加載快、可移植且基於沙盒安全機制的字節碼格式。eBPF則是一項允許在不改動源碼的情況下對操作系統內核進行動態幹預和修改行爲的技術。

並行執行

並行執行是指發揮多核處理器優勢同時處理多個任務,增大系統吞吐量,同時確保得到的交易結果與按順序串行執行時完全相同。

業界在解決並行執行的競態條件問題上提出了三種執行機制:

1. 消息傳遞機制:每個執行者都只能訪問自己的私有數據,通過發消息來訪問別人的數據。

2. 共享內存機制:包括內存鎖模型和樂觀並行化。內存鎖模型在訪問共享資源時加鎖操作。樂觀並行化先假設所有任務相互獨立並行執行,再驗證衝突並重新執行。

3. 嚴格狀態訪問列表機制:基於UTXO模型實現,提前計算每個交易要訪問的帳戶地址,形成訪問列表。

主要並行EVM項目分析

Sei

Sei是基於開源技術的通用公鏈,號稱速度最快的L1公鏈。Sei v2將成爲"第一個並行EVM區塊鏈",採用樂觀並行化機制。

Monad

Monad被譽爲L1賽道的潛在顛覆者。它引入了超標量流水線技術和改進的樂觀並行機制,目前性能達到10000 TPS。

Canto

Canto是高度去中心化的L1項目,提供針對DeFi的免費公共基礎設施。它計劃通過實現Cyclone EVM引入樂觀並行化。

Fuel

Fuel是模塊化的"以太坊rollup操作系統",由FuelVM、Sway語言和相關工具鏈組成。它採用UTXO數據模型,通過分析交易依賴關係實現並行執行。

L2解決方案

Neon、Eclipse和Lumio等L2項目通過結合兩種虛擬機的能力來提升交易執行速度。它們利用並行L1執行交易,但保持與其他鏈的兼容性。

總結與展望

並行EVM的發展代表着區塊鏈技術向更高性能邁進的必然趨勢。各項目在採用類似並行執行模型的基礎上,通過不同的架構設計、數據模型或預處理機制實現各自的技術創新。

未來L1賽道將形成並行EVM和並行非EVM兩大陣營的全面競爭格局,L2賽道則會朝着區塊鏈虛擬機模擬器或模塊化區塊鏈方向發展。基礎設施的優化將帶來更快的速度、更低的費用和更高的效率,爲Web3創造更好的用戶體驗。

對於投資者而言,並行EVM領域仍處於早期階段,存在諸多投資機會。除關注技術外,還需綜合考慮項目的敘事、市值、流動性等因素,以發現潛力項目。