1. O que é EVM Paralelo?

A Máquina Virtual Ethereum Paralela (EVM Paralela) é uma versão aprimorada da tradicional Máquina Virtual Ethereum (EVM) que aumenta o rendimento das transações em blockchain ao processar várias transações não conflituosas simultaneamente, aumentando assim a velocidade e eficiência do processamento de transações.

A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é o mecanismo de consenso e execução da rede Ethereum, responsável pelo processamento e execução de transações. Na EVM tradicional, as transações e contratos inteligentes são executados sequencialmente. Cada transação deve ser processada uma por uma, formando um processo ordenado linear. Embora este método seja simples, pode levar a gargalos, especialmente à medida que o volume de transações aumenta. Cada transação tem que esperar pela sua vez, o que pode aumentar o tempo de processamento, potencialmente causando atrasos e custos mais elevados (em termos de taxas de gás). A EVM paralela melhora significativamente a capacidade de processamento do blockchain e a velocidade de execução, processando várias transações não conflituosas simultaneamente. Por exemplo, se Bob quer trocar, Alice quer criar um novo NFT e Eric quer apostar fundos num validador, estas transações podem ser processadas simultaneamente em vez de sequencialmente, reduzindo o tempo e os custos de processamento de transações. Esta capacidade de processamento paralelo permite ao blockchain lidar com mais transações num curto espaço de tempo, resolvendo os problemas de congestionamento dos sistemas blockchain tradicionais.

2. Como Funciona o EVM Paralelo?

Na arquitetura atual da EVM, as operações de leitura e escrita mais granulares são sloadesstore, que são usados ​​para ler e escrever o trie de estado, respectivamente. Portanto, garantir que diferentes threads não entrem em conflito nessas duas operações é o ponto de entrada direto para a implementação do EVM paralelo/concorrente. Na verdade, no Ethereum, existe um tipo especial de transação que inclui uma estrutura especial chamada de “lista de acesso”, que permite às transações transportar os endereços de armazenamento que elas lerão e modificarão. Isso fornece um bom ponto de partida para a implementação de uma abordagem concorrente baseada em agendador. Em termos de implementação do sistema, existem três formas comuns de EVM paralelo/concorrente:

1. Processamento Concorrente Baseado em Agendamento
   

• Lista de Acesso: Antes de executar transações, determine antecipadamente os endereços de armazenamento que serão lidos e modificados através da lista de acesso. A lista de acesso contém todas as informações de estado necessárias para cada transação.
• Algoritmo de Agendamento: O algoritmo de agendamento organiza transações em diferentes threads com base na lista de acesso, garantindo que as transações executadas simultaneamente não acessem o mesmo endereço de armazenamento, evitando assim conflitos.
• Execução Concorrente: Durante a execução real, várias transações podem ser executadas simultaneamente em threads diferentes, com o algoritmo de agendamento garantindo que essas transações não tenham interdependências ou conflitos.

1. Instâncias EVM Multithreaded
   

• Instanciar Múltiplas EVMs: Criar múltiplas instâncias de EVM num nó, cada uma das quais pode funcionar de forma independente e processar transações.
• Alocar transações: Distribuir transações a serem processadas de acordo com alguma estratégia (como valor de hash, timestamp, etc.) para diferentes instâncias de EVM.
• Execução Paralela: Cada instância EVM executa as transações alocadas a ela em sua própria thread, com várias instâncias sendo executadas simultaneamente para alcançar o processamento paralelo.

1. Sharding a nível de sistema
   

• Fragmentação de Dados: Dividir o estado completo do blockchain em vários fragmentos, cada um contendo uma porção da informação global do estado.
• Nós de Shard: Execute vários nós em cada shard, com cada nó responsável por manter e processar transações e estados dentro desse shard.
• Comunicação entre shards: Garantir a consistência de dados e a ordem global de transações entre shards diferentes através de protocolos de comunicação entre shards. A comunicação entre shards pode ser implementada usando passagem de mensagens entre shards e mecanismos de bloqueio entre shards.
• Processamento Paralelo: Nós dentro de cada shard podem processar transações de forma independente dentro desse shard, enquanto vários shards podem funcionar em paralelo, alcançando assim a capacidade de processamento paralelo para todo o sistema.

3. Projetos Líderes

3.1 Monad: Uma Camada 1 com EVM Paralela Incorporada

Monad é um projeto blockchain Layer 1 baseado em EVM, destinado a melhorar significativamente a escalabilidade e a velocidade de transação da blockchain por meio de suas características tecnológicas exclusivas. Monad processa até 10.000 transações por segundo e tem um tempo de bloco de um segundo com finalidade instantânea. Essa alta performance é atribuída ao mecanismo de consenso Monadbft único e à compatibilidade com a Máquina Virtual Ethereum (EVM). A aplicação da EVM paralela em Monad inclui:

1. Implementação da Execução Paralela

• Método de Execução Otimista: Este método envolve iniciar transações subsequentes antes que as transações anteriores no bloco sejam concluídas, o que às vezes leva a resultados de execução incorretos. Para resolver este problema, o Monad acompanha as entradas usadas durante a execução da transação e compara-as com as saídas das transações anteriores. Se forem encontradas discrepâncias, as transações precisam ser reexecutadas.
• Análise de Código Estático: Monad usa um analisador de código estático para prever dependências entre transações durante a execução, evitando execução paralela ineficaz. No melhor cenário possível, Monad pode prever muitas dependências antecipadamente; no pior cenário possível, Monad irá reverter para um modo de execução simples.

1. Mecanismo de Consenso Monadbft

• Comunicação eficiente: O uso de assinaturas BLS em pares aborda problemas de escalabilidade, permitindo que as assinaturas sejam progressivamente agregadas em uma única assinatura, comprovando que uma mensagem foi assinada por uma chave pública compartilhada.
• Esquema de Assinatura Híbrida: As assinaturas BLS são usadas apenas para tipos de mensagens agregáveis (como votos e timeouts), enquanto a integridade e autenticidade das mensagens ainda são fornecidas por assinaturas ECDSA.

1. Execução Atrasada

• Maior Tolerância a Falhas: Como a execução só precisa acompanhar a velocidade do consenso, este método é mais tolerante a variações nos tempos de computação específicos.
• Atraso da Raiz de Merkle: Para garantir a replicação da máquina de estados, o Monad inclui uma raiz de Merkle atrasada por d blocos na proposta de bloco. Isso garante a consistência da rede, mesmo na presença de erros de execução do nó ou ações maliciosas.

Atualmente, o EVM paralelo do Monad suporta o processamento de 10.000 transações por segundo, com um tempo de bloco de apenas 1 segundo, usando um mecanismo de PoS para aumentar a segurança da rede e a eficiência energética. A mainnet deverá ser lançada no terceiro trimestre de 2024. A conta oficial do Twitter do Monad já conquistou 283.000 seguidores, liderando uma comunidade entusiasmada e ativa. A comunidade do Ethereum, em particular, parece muito entusiasmada com o próximo lançamento do Monad, posicionando o Monad para capturar o entusiasmo e a adoção iniciais. Em relação ao histórico do projeto, a Monad Labs completou duas rodadas de financiamento, em fevereiro de 2023 e em abril deste ano. Em 9 de abril de 2023, eles completaram uma rodada de $225 milhões liderada pela Paradigm, com outros investidores, incluindo Electric Capital. Em 2023, completaram uma rodada inicial de $19 milhões liderada pela Dragonfly Capital, com a participação da Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital e investidores-anjo Naval Ravikant, Cobie e Hasu.

A equipa da Monad tem uma sólida formação, com membros provenientes de importantes projetos de blockchain e com uma sólida experiência técnica e apoio financeiro. O co-fundador e CEO da Monad, Keone Hon, liderou anteriormente um departamento de negociação de alta frequência na Jump Trading. Ele é formado pelo MIT. Outro co-fundador, James Hunsaker, foi engenheiro de software sénior na Jump Trading e formou-se na Universidade de Iowa. Além disso, Eunice Giarta é co-fundadora e COO da Monad, com uma vasta experiência em fintech tradicional. Eunice liderou anteriormente equipas de desenvolvimento na secção de pagamentos e licenciamento de infraestruturas da Shutterstock e construiu sistemas de negociação empresarial na Broadway Technology.

3.2 Rede SEI: L1 com EVM Paralelo Integrado, Versão V2 para Introduzir EVM Paralelo

A SEI Network é uma blockchain de camada 1 focada na infraestrutura de finanças descentralizadas (DeFi), com ênfase principalmente no desenvolvimento de livros de ordens. Ao adotar um mecanismo EVM paralelo, a SEI Network realiza a correspondência de pedidos em paralelo, alcançando alta velocidade, baixas taxas e recursos especializados para suportar várias aplicações de negociação. O tempo médio de bloco da SEI é de 0,46 segundos, com mais de 80 aplicações.

Aplicação do EVM Paralelo na Rede SEI:

1. Propagação Inteligente de Blocos e Processamento de Blocos Otimista: Ao fornecer todos os hashes de transações relevantes, acelera o tempo de processamento das transações, reduz a latência e aumenta o rendimento.
2. Motor de Correspondência de Ordens Nativas: Ao contrário dos sistemas de criadores de mercado automatizados (AMM) comumente usados, a SEI usa um livro de ordens on-chain para corresponder ordens de compra e venda a preços específicos. Todas as aplicações descentralizadas (dApps) baseadas em Cosmos podem acessar o livro de ordens e a liquidez da SEI.
3. Frequent Batch Auctions (FBA): Combina transações em lotes e executa ordens simultaneamente dentro de cada bloco para evitar front-running e MEV.

A SEI Network já emitiu seu token nativo, o SEI. No ecossistema da SEI Network, o token SEI desempenha diversos papéis, incluindo:

1. Taxas de Transação: Os tokens SEI são utilizados para pagar as taxas de transação na rede SEI. Estas taxas servem como incentivos para os validadores e ajudam a garantir a segurança da rede.
2. Staking: Os utilizadores podem apostar tokens SEI para ganhar recompensas e reforçar a segurança geral da rede SEI.
3. Governança: os detentores de tokens SEI têm a capacidade de participar ativamente na governança da rede SEI. Esta participação inclui votar em propostas e eleger validadores.

O fornecimento total de tokens da SEI é de 10 bilhões, com 51% alocados para a comunidade SEI. Deste total, 48% é reservado para reservas do ecossistema, recompensando stakers e contribuintes, validadores e desenvolvedores. Outros 3% (300 milhões de SEI) são designados para a primeira temporada de airdrops, com as porções restantes alocadas para investidores privados, a fundação e a equipe da SEI.

Em 30 de maio, o preço dos tokens SEI é de $0.5049, com uma capitalização de mercado de $1,476,952,630, ocupando o 63º lugar no quadro de líderes de criptomoedas. O volume de negociação das últimas 24 horas é de $78,970,605, indicando uma alta participação de mercado. O TVL (Total Value Locked) atual da SEI Network é de 18 milhões, com um total de aproximadamente $55 milhões em financiamento e uma FDV (Fully Diluted Valuation) de $8.2 bilhões. A conta oficial do Twitter tem 666.000 seguidores. Jeff Feng, co-fundador da SEI Network, formou-se na Universidade da Califórnia, Berkeley. Antes de ingressar no capital de risco da Coatue Management, trabalhou como banqueiro de investimento em tecnologia no Goldman Sachs por três anos. Outro co-fundador, Jayendra, formou-se na Universidade da Califórnia, Los Angeles, e foi estagiário de engenharia de software no Facebook.

3.3 Eclipse: Um meio-termo, Introduzindo SVM ao Ecossistema Ethereum como L2

O Eclipse é uma solução de Camada 2 otimista de próxima geração baseada em Ethereum, impulsionada pela Solana Virtual Machine (SVM). Ao integrar o SVM ao Ethereum, ele combina a liquidação do Ethereum, a execução da máquina virtual de Solana, a disponibilidade de dados da Celestia e as provas de conhecimento zero do RISC Zero, criando um ambiente de execução altamente paralelo que permite que várias operações ocorram simultaneamente. Isso aumenta a taxa de transferência e a eficiência da rede, reduzindo o congestionamento e os custos de transação. Com esta estrutura, o Eclipse pretende melhorar a escalabilidade e a experiência do utilizador dos dApps.

Principais características do Eclipse:

1. Alta Capacidade de Transações: O Eclipse aproveita as tecnologias SVM e de execução paralela para alcançar capacidades de processamento de transações muito altas, suportando o processamento simultâneo de milhares de transações.

2. Finalidade Instantânea: Através de um mecanismo de consenso em pipeline, alcança a conclusão e finalidade instantânea das transações dentro de cada bloco.

3. Compatibilidade com Ethereum: Eclipse é totalmente compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), permitindo que os desenvolvedores migrem facilmente aplicativos Ethereum existentes para o Eclipse.

4. Disponibilidade de Dados: Ao utilizar as soluções de disponibilidade de dados da Celestia, garante alta taxa de transferência, mantendo a segurança e verificabilidade dos dados.

5. Provas de Conhecimento Zero: Adoção da tecnologia RISC Zero para implementar provas de fraude de conhecimento zero, aumentando a eficiência e a segurança do sistema.

Aplicação de EVM paralelo no Eclipse

O Eclipse integra a Máquina Virtual Solana (SVM) para alcançar o EVM paralelo, melhorando significativamente a velocidade e eficiência no processamento de transações.

1. Execução Paralela:

• Princípio Técnico: O Eclipse utiliza o tempo de execução Sealevel da SVM, que permite que transações com estados não sobrepostos sejam executadas em paralelo, em vez de sequencialmente.
• Implementação: Ao descrever explicitamente todos os estados que cada transação irá ler ou escrever durante a execução, a SVM pode processar transações que não envolvem estados sobrepostos em paralelo, aumentando significativamente o throughput.

1. Compatibilidade Ethereum:

• Integração Neon EVM: Para alcançar compatibilidade EVM, o Eclipse integra o Neon EVM. Isso permite que a mainnet Eclipse suporte bytecode Ethereum e Ethereum JSON-RPC.
• Mercado de Taxas Local: Cada instância do Neon EVM tem o seu próprio mercado de taxas local, permitindo que as aplicações implantem seus contratos e desfrutem de todos os benefícios de uma cadeia de aplicativos sem comprometer a experiência do usuário, segurança ou liquidez.

1. Design Modular Rollup:

• Camada de Infraestrutura: Eclipse tem como objetivo ser a camada de infraestrutura para o ecossistema da Camada 3, suportando alto desempenho e escalabilidade através de rollups da Camada 3 específicos para dApps.
• Lógica de design: Em termos simples, a execução da transação ocorre no SVM (Máquina Virtual Solana), enquanto o ajuste da transação permanece no Ethereum.

Em termos de antecedentes do projeto, em setembro de 2022, a Eclipse concluiu uma rodada de financiamento de $15 milhões com investidores como Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto e CoinList. Além disso, em 11 de março deste ano, concluiu uma rodada de financiamento da Série A de $50 milhões liderada pela Placeholder e Hack VC, elevando seu financiamento total para $65 milhões. O co-fundador e CEO da Eclipse, Neel Somani, possui experiência em empresas como Airbnb, Two Sigma e Oasis Labs, enquanto o Diretor de Negócios, Vijay, anteriormente atuou como Chefe de Desenvolvimento de Negócios para Uniswap e a equipe da dYdX.

4. Desafio

1. Concorrência de dados e conflitos de leitura-escrita: Em um ambiente de processamento paralelo, diferentes threads que leem e modificam simultaneamente os mesmos dados podem levar a concorrência de dados e conflitos de leitura-escrita. Essa situação requer soluções técnicas complexas para garantir consistência dos dados e operações sem conflitos.

2. Compatibilidade técnica: Novos métodos de processamento paralelo precisam ser compatíveis com os padrões existentes da Máquina Virtual Ethereum (EVM) e código de contratos inteligentes. Essa compatibilidade requer que os desenvolvedores aprendam e usem novas ferramentas e métodos para aproveitar totalmente as vantagens do EVM paralelo.

3. Adaptabilidade do ecossistema: Os utilizadores e os programadores precisam de se adaptar aos novos modos de interação e características de desempenho trazidas pelo processamento paralelo, o que requer que os participantes de todo o ecossistema tenham um entendimento e adaptabilidade suficientes à nova tecnologia.

4. Aumento da complexidade do sistema: O EVM paralelo requer comunicação de rede eficiente para suportar a sincronização de dados, aumentando a complexidade do design do sistema. A gestão inteligente e alocação de recursos computacionais também é um desafio importante para garantir uma utilização eficiente dos recursos durante o processamento em paralelo.

5. Segurança: Vulnerabilidades de segurança em um ambiente de execução paralela podem ser amplificadas, pois um problema de segurança pode afetar várias transações que estão sendo executadas simultaneamente. Portanto, processos de auditoria e testes de segurança mais rigorosos são necessários para garantir a segurança do sistema.

5. Perspectivas Futuras

1. Aumentar a escalabilidade e eficiência da blockchain: o EVM paralelo aumenta significativamente a taxa de transferência e a velocidade de processamento da blockchain executando transações simultaneamente em vários processadores, quebrando as limitações do processamento sequencial tradicional. Isso melhorará muito a escalabilidade e a eficiência das redes blockchain.

2. Promover a adoção e desenvolvimento generalizados da tecnologia blockchain: Apesar dos desafios técnicos, o EVM paralelo tem grande potencial para melhorar significativamente o desempenho e a experiência do usuário na blockchain. A implementação bem-sucedida e a adoção generalizada promoverão a proliferação e o desenvolvimento da tecnologia blockchain.

3. Inovação tecnológica e otimização: O desenvolvimento do EVM paralelo será acompanhado por uma inovação tecnológica e otimização contínuas, incluindo algoritmos de processamento paralelo mais eficientes, gestão de recursos mais inteligente e ambientes de execução mais seguros. Essas inovações irão aprimorar ainda mais o desempenho e a confiabilidade do EVM paralelo.

4. Suportando aplicações mais diversas e complexas: o EVM Paralelo pode suportar aplicações descentralizadas (dApps) mais complexas e diversas, especialmente em cenários que exigem transações de alta frequência e baixa latência, como finanças descentralizadas (DeFi), jogos e gestão da cadeia de suprimentos.

Referência:https://www.coinlive.com/news/comprehensive-interpretation-of-parallel-evm-project-overview-and-future-prospectshttps://medium.com/alibertaysolak/what-is-parallel-evm-70451db5f327

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