Виртуальная машина Ethereum (EVM) и её эволюция

Виртуальная машина Ethereum и Solidity

Разработка смарт-контрактов является核心技能 инженеров блокчейна. Разработчики обычно используют такие высокоуровневые языки, как Solidity, для написания бизнес-логики, но EVM не может напрямую понимать этот код. Необходимо скомпилировать его в низкоуровневые операционные коды или байт-коды, которые может выполнять виртуальная машина. Хотя существуют инструменты, которые могут автоматически выполнить этот процесс преобразования, понимание основных принципов по-прежнему имеет большую ценность.

Прямое программирование с использованием операционных кодов может обеспечить максимальную эффективность и снизить потребление газа. Например, протокол известной платформы для торговли NFT широко использует встроенный ассемблер для снижения затрат газа для пользователей.

Стандарты и реализация EVM

EVM как среда выполнения смарт-контрактов определяет общепринятый стандарт байт-кода в отрасли. Эта стандартизация позволяет разработчикам эффективно развертывать контракты на нескольких совместимых сетях.

Несмотря на соблюдение одних и тех же стандартов, различные реализации EVM могут использовать разные языки программирования и методы оптимизации. Например, основной клиент Ethereum реализован на языке Go, тогда как другая команда поддерживает версию на C++. Это разнообразие предоставляет пространство для оптимизации инженерии и кастомизации.

Параллельная технология EVM

Хотя в прошлом люди больше обращали внимание на инновации в алгоритмах консенсуса, оптимизация исполнительного уровня также важна. Высокопроизводительные блокчейны требуют инноваций как в консенсусе, так и в исполнении. EVM-цепи, которые только улучшают алгоритмы консенсуса, часто требуют более мощного оборудования для поддержки повышения производительности.

Требование параллельной обработки

Традиционные блокчейн-системы обычно обрабатывают транзакции последовательно, подобно одноядерному ЦП. Хотя этот подход прост, он с трудом справляется с масштабируемостью для большой пользовательской базы. Параллельная виртуальная машина позволяет одновременно обрабатывать несколько транзакций, значительно увеличивая пропускную способность.

Параллельное выполнение привнесло новые вызовы, такие как обработка конкурентных транзакций, которые записываются в один и тот же контракт. Необходимо разработать механизмы для решения этих конфликтов. Параллельное выполнение не связанных контрактов может пропорционально повысить производительность в зависимости от числа потоков.

Инновации параллельной Виртуальной машины Ethereum

Некоторые новые проекты внедрили инновации в области параллельной Виртуальной машины Ethereum:

• Параллельное выполнение транзакций: используется оптимистичный параллельный алгоритм, который позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно, определяя, следует ли выполнять их параллельно, проверяя отношения входов и выходов.

• Задержка выполнения: отложить выполнение сделки на независимый канал, максимизируя использование времени блока.

• Пользовательская база данных состояния: оптимизация хранения и доступа к состоянию, повышение эффективности выполнения.

• Высокопроизводительный механизм согласования: улучшенный алгоритм согласования, поддерживающий масштабные распределенные операции.

Проблемы параллельного EVM

Основные вызовы включают:

• Конфликт состояния: необходимо тщательно спроектировать механизм обнаружения и разрешения конфликтов.

• Защита интеллектуальной собственности: баланс между открытым исходным кодом и защитой核心技术.

• Децентрализация узлов: поиск баланса между производительностью и децентрализацией.

Обзор проектов параллельной Виртуальной машины Ethereum

В настоящее время существует три основных типа параллельных проектов EVM:

1. Обновить существующую совместимую с EVM сеть Layer 1
2. Новый Layer 1 сеть с нативным параллельным выполнением
3. Использование технологии параллельной работы на уровне 2, не основанной на EVM

Некоторые代表ative проекты включают в себя:

• Monad: сосредоточена на оптимизации параллельного выполнения EVM, цель 10,000 TPS.
• Sei: запустила параллельную сеть EVM Sei V2, поддерживающую однокнопочный перенос приложений.
• Artela: Укрепление исполнительного слоя через двойную виртуальную машину EVM++.
• Neon: Реализация совместимости EVM на Solana.
• Eclipse: Внедрение виртуальной машины Solana в Ethereum Layer 2.

Эти инновации, как ожидается, повысят производительность блокчейна и будут способствовать развитию отрасли. Применение и совершенствование технологии параллельной Виртуальной машины Ethereum в будущем будут продолжать формировать экосистему блокчейна.