Giải mã toàn diện EVM song song: Là chiêu trò hay đích đến cuối cùng của các chuỗi công khai EVM?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Giải mã toàn diện EVM song song: Là chiêu trò hay đích đến cuối cùng của các chuỗi công khai EVM?
Máy ảo Ethereum song song (Parallel EVM) là phiên bản nâng cấp của Máy ảo Ethereum (EVM) truyền thống.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Trà quán tiểu nhị nhi
1. Parallel EVM là gì?
Parallel Ethereum Virtual Machine (Parallel EVM) là phiên bản nâng cấp của Ethereum Virtual Machine (EVM) truyền thống, cải thiện thông lượng giao dịch blockchain bằng cách xử lý đồng thời nhiều giao dịch không xung đột, từ đó tăng tốc độ và hiệu quả xử lý giao dịch.
Ethereum Virtual Machine (EVM) là cơ chế đồng thuận và thực thi của mạng Ethereum, chịu trách nhiệm xử lý và thực thi các giao dịch. Tuy nhiên, trong EVM truyền thống, việc thực thi giao dịch và hợp đồng thông minh diễn ra theo trình tự. Mỗi giao dịch phải được xử lý một cách tuần tự, tạo thành quy trình tuyến tính có thứ tự. Phương pháp này tuy đơn giản nhưng dễ dẫn đến nút cổ chai, đặc biệt khi khối lượng giao dịch tăng lên. Mỗi giao dịch đều phải chờ đợi đến lượt mình, thời gian xử lý có thể kéo dài, gây ra độ trễ tiềm tàng và chi phí cao hơn (về mặt phí gas).
Parallel EVM đáng kể nâng cao thông lượng và tốc độ thực thi của blockchain bằng cách xử lý đồng thời nhiều giao dịch không xung đột. Ví dụ, nếu Bob muốn hoán đổi tài sản, Alice muốn鑄 mới NFT, Eric muốn stake vốn vào một validator, những giao dịch này có thể được xử lý song song thay vì tuần tự, giảm thời gian xử lý và chi phí. Khả năng xử lý song song này cho phép blockchain xử lý nhiều giao dịch hơn trong thời gian ngắn hơn, giải quyết vấn đề tắc nghẽn hệ thống blockchain truyền thống.
2. Parallel EVM hoạt động như thế nào?
Trong kiến trúc EVM hiện tại, thao tác đọc và ghi chi tiết nhất là sload và sstore, tương ứng dùng để đọc và ghi vào trạng thái trie. Do đó, đảm bảo các luồng khác nhau không xảy ra xung đột trên hai thao tác này là điểm khởi đầu trực tiếp để thực hiện Parallel/Concurrent EVM. Thực tế, trên Ethereum tồn tại một loại giao dịch đặc biệt, chứa cấu trúc gọi là "danh sách truy cập", cho phép giao dịch mang theo địa chỉ lưu trữ mà nó sẽ đọc và sửa đổi. Điều này cung cấp một điểm khởi đầu tốt để hiện thực phương pháp đồng thời dựa trên bộ lập lịch.
Về mặt hiện thực hệ thống, Parallel/Concurrent EVM có ba hình thức phổ biến:
1. Xử lý đồng thời dựa trên lập lịch
-
Danh sách truy cập: Trước khi thực thi giao dịch, xác định trước các địa chỉ lưu trữ mà giao dịch sẽ đọc và sửa đổi thông qua danh sách truy cập. Danh sách này bao gồm toàn bộ thông tin trạng thái mà mỗi giao dịch cần truy cập.
-
Thuật toán lập lịch: Bộ lập lịch phân bổ giao dịch vào các luồng khác nhau dựa trên danh sách truy cập, đảm bảo rằng các giao dịch được thực thi đồng thời sẽ không truy cập vào cùng một địa chỉ lưu trữ, từ đó tránh xung đột.
-
Thực thi đồng thời: Trong quá trình thực thi thực tế, nhiều giao dịch có thể chạy đồng thời trên các luồng khác nhau, thuật toán lập lịch đảm bảo các giao dịch này không phụ thuộc hay xung đột lẫn nhau.
2. Các phiên bản EVM đa luồng
-
Tạo nhiều phiên bản EVM: Tạo nhiều phiên bản EVM trên một nút, mỗi phiên bản có khả năng vận hành độc lập và xử lý giao dịch.
-
Phân bổ giao dịch: Phân phối các giao dịch chờ xử lý tới các phiên bản EVM khác nhau theo một chiến lược nhất định (như giá trị băm, dấu thời gian...).
-
Thực thi song song: Mỗi phiên bản EVM thực thi các giao dịch được phân bổ trên luồng riêng của nó, nhiều phiên bản có thể chạy đồng thời, từ đó đạt được xử lý song song.
3. Phân mảnh cấp hệ thống
-
Phân mảnh dữ liệu: Chia trạng thái toàn bộ blockchain thành nhiều mảnh nhỏ, mỗi mảnh chứa một phần thông tin trạng thái toàn cục.
-
Các nút phân mảnh: Chạy nhiều nút trên mỗi mảnh, mỗi nút chịu trách nhiệm duy trì và xử lý giao dịch, trạng thái trong mảnh đó.
-
Giao tiếp giữa các mảnh: Đảm bảo tính nhất quán dữ liệu và thứ tự toàn cục của giao dịch giữa các mảnh thông qua giao thức giao tiếp liên mảnh. Giao tiếp liên mảnh có thể được hiện thực bằng cách truyền tin nhắn hoặc cơ chế khóa liên mảnh.
-
Xử lý song song: Các nút trong mỗi mảnh có thể xử lý giao dịch trong mảnh một cách độc lập, đồng thời nhiều mảnh cũng có thể vận hành song song, từ đó đạt được khả năng xử lý song song toàn hệ thống.
3. Các dự án hàng đầu
3.1 Monad: L1 tích hợp sẵn Parallel EVM
Monad là một dự án blockchain lớp 1 (Layer 1) dựa trên EVM, hướng tới cải thiện đáng kể khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch thông qua các đặc tính công nghệ độc đáo. Monad có thể xử lý tới 10.000 giao dịch mỗi giây, với thời gian khối chỉ 1 giây và khả năng xác nhận tức thì. Hiệu suất cao này nhờ vào cơ chế đồng thuận Monadbft độc đáo và khả năng tương thích với Ethereum Virtual Machine (EVM).
Ứng dụng Parallel EVM trong Monad:
1. Hiện thực thực thi song song
-
Phương pháp thực thi lạc quan: Bắt đầu thực thi các giao dịch sau trước khi các giao dịch trước đó hoàn tất, điều này đôi khi dẫn đến kết quả thực thi sai. Để giải quyết vấn đề này, Monad theo dõi các đầu vào được sử dụng trong quá trình thực thi giao dịch và so sánh chúng với đầu ra của các giao dịch trước. Nếu phát hiện sự khác biệt, giao dịch sẽ cần được thực thi lại.
-
Phân tích mã tĩnh: Monad sử dụng công cụ phân tích mã tĩnh để dự đoán mối phụ thuộc giữa các giao dịch trong quá trình thực thi, tránh thực thi song song không hợp lệ. Trong trường hợp lý tưởng, Monad có thể dự đoán trước nhiều mối phụ thuộc; trong trường hợp xấu nhất, nó sẽ chuyển về chế độ thực thi đơn giản.
2. Cơ chế đồng thuận Monadbft
-
Truyền thông hiệu quả: Sử dụng chữ ký BLS ghép cặp để giải quyết vấn đề mở rộng, cho phép các chữ ký dần được tập hợp thành một chữ ký duy nhất chứng minh rằng nhóm đã ký thông điệp liên quan đến khóa công khai.
-
Phương án chữ ký hỗn hợp: Chữ ký BLS chỉ dùng cho các loại tin nhắn có thể tập hợp (như phiếu bầu và hết giờ), còn tính toàn vẹn và xác thực của tin nhắn vẫn do chữ ký ECDSA đảm bảo.
3. Thực thi trì hoãn
-
Độ dung sai lớn hơn: Vì thực thi chỉ cần bắt kịp tốc độ đồng thuận, phương pháp này khoan dung hơn với sự thay đổi về thời gian tính toán cụ thể.
-
Trì hoãn Merkle root: Để đảm bảo sao chép máy trạng thái, Monad bao gồm một Merkle root bị trì hoãn d khối trong đề xuất khối. Điều này đảm bảo tính nhất quán toàn mạng lưới, ngay cả khi có nút thực thi sai hoặc hành vi độc hại.
Hiện tại, Parallel EVM của Monad hỗ trợ xử lý 10.000 giao dịch mỗi giây, thời gian khối chỉ 1 giây, sử dụng cơ chế PoS để tăng cường bảo mật và hiệu quả năng lượng mạng lưới, dự kiến khởi chạy mainnet vào quý III năm 2024.
Tài khoản chính thức cũng đã thu hút 283.000 người theo dõi trên Twitter, dẫn dắt một cộng đồng nhiệt tình và năng động. Đặc biệt, cộng đồng Ethereum dường như rất hào hứng với sự ra mắt sắp tới của Monad, giúp dự án này ở vị trí thuận lợi để tận dụng làn sóng quảng bá và áp dụng sớm.
Về bối cảnh dự án, Monad Labs đã hoàn tất hai vòng gọi vốn, lần lượt vào tháng 2 năm 2023 và tháng 4 năm nay. Vòng gọi vốn 225 triệu USD ngày 9 tháng 4 vừa qua do Paradigm dẫn dắt, các nhà đầu tư khác bao gồm Electric Capital. Vòng hạt giống 19 triệu USD hoàn tất năm 2023 do Dragonfly Capital dẫn dắt, Placeholder Capital, Lemniscap, Shima Capital, Finality Capital, các nhà đầu tư thiên thần Naval Ravikant, Cobie và Hasu tham gia.
Đội ngũ Monad có nền tảng vững chắc, các thành viên đến từ các dự án hàng đầu trong lĩnh vực blockchain, sở hữu đội ngũ kỹ thuật mạnh mẽ và nguồn vốn dồi dào. Đồng sáng lập kiêm CEO Keone Hon trước đây từng lãnh đạo bộ phận giao dịch tần suất cao tại Jump Trading. Ông tốt nghiệp Viện Công nghệ Massachusetts. Đồng sáng lập James Hunsaker cũng là kỹ sư phần mềm cấp cao tại Jump Trading, tốt nghiệp Đại học Iowa. Ngoài ra, Eunice Giarta là đồng sáng lập kiêm COO của Monad, trước đây có kinh nghiệm phong phú trong lĩnh vực tài chính công nghệ truyền thống. Eunice từng làm việc tại Shutterstock về thanh toán và cấp phép hạ tầng, từng lãnh đạo đội phát triển xây dựng hệ thống giao dịch doanh nghiệp tại Broadway Technology.
3.2 SEI Network: L1 tích hợp sẵn Parallel EVM, phiên bản V2 đưa Parallel EVM vào lộ trình
SEI Network là một blockchain lớp 1 (Layer 1) tập trung vào cơ sở hạ tầng tài chính phi tập trung (DeFi), chủ yếu chú trọng phát triển sổ lệnh.
Bằng cách áp dụng cơ chế Parallel EVM, SEI Network thực hiện khớp lệnh song song, đạt được mục tiêu tốc độ cao, phí thấp và chức năng chuyên biệt hỗ trợ nhiều ứng dụng giao dịch. Thời gian tạo khối trung bình của Sei là 0,46 giây, sở hữu hơn 80 ứng dụng.
Ứng dụng Parallel EVM trong SEI Network:
-
Truyền bá khối thông minh và xử lý khối lạc quan: Cung cấp tất cả các giá trị băm giao dịch liên quan, tăng tốc thời gian xử lý giao dịch, giảm độ trễ và tăng thông lượng.
-
Động cơ khớp lệnh nội tại: Khác với hệ thống AMM (Automated Market Maker) phổ biến hiện nay, SEI sử dụng sổ lệnh trên chuỗi để khớp các lệnh mua bán ở mức giá cụ thể. Tất cả các ứng dụng phi tập trung (dApps) dựa trên Cosmos đều có thể truy cập sổ lệnh và thanh khoản của SEI.
-
Đấu giá lô thường xuyên (FBA): Nhóm các giao dịch thành lô và thực thi đồng thời trong mỗi khối nhằm ngăn chặn frontrunning và MEV.
SEI Network hiện đã phát hành token gốc của mình là SEI. Trong hệ sinh thái Sei Network, token SEI đóng nhiều vai trò, bao gồm:
-
Phí giao dịch: Token SEI được dùng để thanh toán phí giao dịch trên mạng Sei. Các khoản phí này có thể trở thành phần thưởng cho các validator và góp phần bảo vệ mạng lưới.
-
Staking: Người dùng có thể stake token SEI để nhận phần thưởng và tăng cường bảo mật tổng thể cho mạng Sei.
-
Quản trị: Người nắm giữ token SEI có quyền tham gia tích cực vào quản trị mạng Sei, bao gồm bỏ phiếu cho các đề xuất và bầu chọn validator.
Tổng nguồn cung token SEI là 10 tỷ, trong đó 51% được phân bổ cho cộng đồng Sei. Trong đó 48% là dự trữ hệ sinh thái, dùng để thưởng cho người stake, người đóng góp, validator và nhà phát triển. Thêm 3% (tức 300 triệu SEI) dành cho airdrop mùa 1, phần còn lại phân bổ cho nhà đầu tư riêng tư, quỹ và đội ngũ Sei.
Tính đến ngày 30 tháng 5, giá token SEI là 0,5049 USD, vốn hóa thị trường đạt 1.476.952.630 USD, xếp hạng 63 trên bảng xếp hạng tiền mã hóa. Khối lượng giao dịch 24 giờ là 78.970.605 USD, mức độ tham gia thị trường khá cao.
TVL hiện tại của SEI Network là 18 triệu USD, tổng vốn gọi được khoảng 55 triệu USD, FDV đạt 8,2 tỷ USD, tài khoản Twitter chính thức có 666.000 người theo dõi.
Đồng sáng lập SEI Network Jeff Feng tốt nghiệp Đại học California, Berkeley. Trước khi gia nhập Coatue Management làm nhà đầu tư mạo hiểm, ông từng làm ngân hàng đầu tư công nghệ tại Goldman Sachs trong ba năm. Đồng sáng lập Jayendra tốt nghiệp Đại học California, Los Angeles, từng là thực tập sinh kỹ sư phần mềm tại Facebook.
3.3 Eclipse: Trường phái trung dung, đưa SVM vào hệ sinh thái Ethereum dưới dạng L2
Eclipse là giải pháp Layer 2 tối ưu thế hệ mới dựa trên Ethereum, được vận hành bởi Solana Virtual Machine (SVM). Việc đưa SVM vào Ethereum kết hợp nhiều công nghệ như thanh toán của Ethereum, thực thi của Solana Virtual Machine (SVM), khả năng sẵn sàng dữ liệu của Celestia và bằng chứng kiến thức không (zero-knowledge proof) của RISC Zero, từ đó cung cấp môi trường thực thi song song quy mô lớn, cho phép nhiều thao tác diễn ra đồng thời, nâng cao thông lượng và hiệu quả mạng lưới, đồng thời giảm tắc nghẽn và chi phí giao dịch. Thông qua cấu trúc này, Eclipse nhằm mục đích nâng cao khả năng mở rộng và trải nghiệm người dùng cho dApp.
Các đặc điểm chính của Eclipse
1. Thông lượng giao dịch cao:
Eclipse tận dụng SVM và công nghệ thực thi song song để đạt được khả năng xử lý giao dịch cực kỳ cao, hỗ trợ xử lý hàng ngàn giao dịch đồng thời.
2. Xác nhận tức thì:
Thông qua cơ chế đồng thuận theo dây chuyền, đạt được hoàn tất và xác nhận tức thì cho các giao dịch trong mỗi khối.
3. Tương thích Ethereum:
Eclipse hoàn toàn tương thích với Ethereum Virtual Machine (EVM), giúp các nhà phát triển dễ dàng di chuyển ứng dụng Ethereum hiện tại sang Eclipse.
4. Khả năng sẵn sàng dữ liệu:
Tận dụng giải pháp khả năng sẵn sàng dữ liệu từ Celestia, đảm bảo an toàn và khả năng kiểm chứng dữ liệu trong khi duy trì thông lượng cao.
5. Bằng chứng kiến thức không:
Áp dụng công nghệ RISC Zero để hiện thực bằng chứng gian lận zero-knowledge, nâng cao hiệu quả và bảo mật hệ thống.
Ứng dụng Parallel EVM trong Eclipse
Eclipse hiện thực Parallel EVM bằng cách tích hợp Solana Virtual Machine (SVM), công nghệ này đáng kể nâng cao tốc độ và hiệu quả xử lý giao dịch.
1. Thực thi song song:
-
Nguyên lý công nghệ: Eclipse sử dụng runtime Sealevel của SVM, cho phép các giao dịch không chồng lấn trạng thái được thực thi song song thay vì tuần tự.
-
Cách hiện thực: Bằng cách mô tả rõ ràng tất cả trạng thái mà mỗi giao dịch sẽ đọc hoặc ghi trong quá trình thực thi, SVM có thể xử lý song song các giao dịch không liên quan đến trạng thái trùng lặp, từ đó đáng kể nâng cao thông lượng.
2. Tương thích Ethereum:
-
Tích hợp Neon EVM: Để đạt được khả năng tương thích EVM, Eclipse tích hợp Neon EVM. Điều này cho phép mainnet Eclipse hỗ trợ bytecode Ethereum và Ethereum JSON-RPC.
-
Thị trường phí nội bộ: Mỗi phiên bản Neon EVM có thị trường phí nội bộ riêng, các ứng dụng có thể triển khai hợp đồng riêng để hưởng lợi ích của chuỗi ứng dụng mà không làm ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng, bảo mật hay thanh khoản.
3. Thiết kế Rollup mô-đun:
-
Lớp hạ tầng: Eclipse hướng tới trở thành lớp hạ tầng cho hệ sinh thái Layer 3, đạt được hiệu suất cao và khả năng mở rộng thông qua việc hỗ trợ các Rollup Layer 3 chuyên biệt cho từng dApp.
-
Nói đơn giản, logic thiết kế của Eclipse là thực thi giao dịch trên SVM của Solana, còn thanh toán giao dịch vẫn diễn ra trên Ethereum.
Về bối cảnh dự án, Eclipse hoàn tất gọi vốn 15 triệu USD vào tháng 9 năm 2022, với các nhà đầu tư bao gồm Polychain, Polygon Ventures, Tribe Capital, Infinity Ventures Crypto, CoinList... Ngoài ra, vào ngày 11 tháng 3 năm nay, họ cũng hoàn tất vòng Series A 50 triệu USD do Placeholder và Hack VC đồng dẫn dắt, nâng tổng số vốn gọi được lên 65 triệu USD.
Neel Somani, đồng sáng lập & CEO Eclipse trước đây từng làm việc tại Airbnb, Two Sigma, Oasis Labs. Vijay, giám đốc thương mại kiêm CBO, từng là trưởng ban phát triển kinh doanh tại Uniswap và dYdX.
4. Thách thức
1. Cạnh tranh dữ liệu và xung đột đọc/ghi:
Trong môi trường xử lý song song, các luồng khác nhau đồng thời đọc và sửa đổi cùng một dữ liệu sẽ dẫn đến cạnh tranh dữ liệu và xung đột đọc/ghi. Tình huống này đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phức tạp để đảm bảo tính nhất quán dữ liệu và thực thi không xung đột.
2. Tính tương thích công nghệ:
Phương pháp xử lý song song mới cần tương thích với các tiêu chuẩn EVM hiện tại và mã hợp đồng thông minh. Yêu cầu tương thích này buộc các nhà phát triển phải học và sử dụng các công cụ, phương pháp mới để tận dụng tối đa lợi thế của Parallel EVM.
3. Khả năng thích nghi của hệ sinh thái:
Người dùng và nhà phát triển cần thích nghi với các mô hình tương tác mới và đặc điểm hiệu suất do xử lý song song mang lại, điều này đòi hỏi toàn bộ người tham gia hệ sinh thái phải đủ hiểu biết và khả năng thích nghi với công nghệ mới.
4. Độ phức tạp hệ thống tăng lên:
Parallel EVM yêu cầu truyền thông mạng hiệu quả để hỗ trợ đồng bộ dữ liệu, làm tăng độ phức tạp trong thiết kế hệ thống. Quản lý và phân bổ tài nguyên tính toán một cách thông minh cũng là thách thức quan trọng, đảm bảo sử dụng tài nguyên hiệu quả trong quá trình xử lý song song.
5. Bảo mật:
Các lỗ hổng bảo mật trong môi trường thực thi song song có thể bị khuếch đại, vì một vấn đề bảo mật có thể ảnh hưởng đến nhiều giao dịch đang thực thi đồng thời. Do đó, cần quy trình kiểm toán và thử nghiệm bảo mật nghiêm ngặt hơn để đảm bảo an toàn hệ thống.
5. Triển vọng tương lai
1. Nâng cao khả năng mở rộng và hiệu quả của blockchain:
Parallel EVM đáng kể nâng cao thông lượng và tốc độ xử lý blockchain bằng cách thực thi giao dịch đồng thời trên nhiều bộ xử lý, phá vỡ giới hạn xử lý tuần tự truyền thống. Điều này sẽ cực kỳ cải thiện khả năng mở rộng và hiệu quả mạng lưới blockchain.
2. Thúc đẩy phổ biến và phát triển công nghệ blockchain:
Mặc dù đối mặt với các thách thức kỹ thuật, Parallel EVM có tiềm năng to lớn, có thể đáng kể tăng cường hiệu suất và trải nghiệm người dùng của blockchain. Việc triển khai thành công và áp dụng rộng rãi sẽ thúc đẩy sự phổ biến và phát triển công nghệ blockchain.
3. Đổi mới và tối ưu công nghệ:
Sự phát triển của Parallel EVM sẽ đi kèm với đổi mới và tối ưu công nghệ liên tục, bao gồm các thuật toán xử lý song song hiệu quả hơn, quản lý tài nguyên thông minh hơn và môi trường thực thi an toàn hơn. Những đổi mới này sẽ tiếp tục nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của Parallel EVM.
4. Hỗ trợ các ứng dụng đa dạng và phức tạp hơn:
Parallel EVM có thể hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung (dApps) phức tạp và đa dạng hơn, đặc biệt trong các kịch bản cần giao dịch tần suất cao và độ trễ thấp, như tài chính phi tập trung (DeFi), trò chơi và quản lý chuỗi cung ứng.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
