イーサリアム仮想マシンEVMデプス解析

EVMとSolidityの関係

スマートコントラクトの開発は、ブロックチェーンエンジニアのコアスキルです。開発者は通常、Solidityなどの高級言語を使用してコントラクトを記述しますが、EVMはこれらのコードを直接実行することはできません。コードを仮想マシンが理解できる低級命令(オペコード/バイトコード)にコンパイルする必要があります。現在、この変換プロセスを自動で完了できるツールがあり、開発者がコンパイルの詳細を理解する負担を軽減しています。

コンパイルにはいくつかのオーバーヘッドが発生しますが、低レベルのコーディングに精通したエンジニアは、最高の効率を実現し、ガス消費を削減するために、Solidityにオペコードを直接埋め込むことができます。例えば、ある有名なNFT取引プロトコルでは、ユーザーのガスコストを最小限に抑えるために、インラインアセンブリを大量に使用しています。

! パラレルEVMとそのエコシステムの詳細

EVM規格と実装の違い

EVMは「実行層」として、コンパイルされたスマートコントラクトのオペコードが最終的に実行される環境です。EVMが定義するバイトコードは業界標準となりました。イーサリアムのレイヤー2ネットワークや他の独立したブロックチェーンにおいて、EVM標準に互換性があれば、開発者は複数のネットワーク上でスマートコントラクトを効率的にデプロイできます。

同じバイトコード標準に従っているにもかかわらず、EVMの具体的な実装には大きな差異がある場合があります。例えば、イーサリアムのあるクライアントはGo言語でEVM標準を実装しており、別の財団チームはC++実装を維持しています。この多様性は、異なるエンジニアリングの最適化やカスタマイズ実装のための余地を提供します。

! 並列EVMとそのエコシステムの詳細

パラレルEVM技術の興起

歴史的に、ブロックチェーンコミュニティは主にコンセンサスアルゴリズムの革新に注目しており、いくつかの有名なプロジェクトはそのコンセンサスメカニズムによって、実行層よりも注目されています。これらのプロジェクトは実行層でも革新をもたらしていますが、その性能向上はしばしばコンセンサスアルゴリズムによるものと誤解されています。

実際、高性能ブロックチェーンはコンセンサスアルゴリズムと実行層の両方で同時に革新する必要があります。コンセンサスアルゴリズムのみを改善したEVMブロックチェーンでは、パフォーマンスを向上させるためには通常、より強力なハードウェアサポートが必要です。例えば、ある有名なスマートチェーンは2000 TPSのガス制限の下でブロックを処理するために、イーサリアムのフルノードよりも数倍の構成が必要です。別のネットワークは最大1000 TPSをサポートすると主張していますが、実際のパフォーマンスは期待を下回ることがよくあります。

! 並列EVMとそのエコシステムの詳細

並列処理の必要性

従来のブロックチェーンシステムでは、取引は順次実行されており、単一コアのCPUに似ています。この方法はシンプルでシステムの複雑さが低いですが、大規模なユーザーベースを支えることが難しいです。マルチコアCPU式の並行仮想マシンに移行することで、同時に複数の取引を処理でき、スループットを大幅に向上させることができます。

並行実行は、同じコントラクトへの同時取引の処理など、いくつかのエンジニアリングの課題をもたらしました。これには、潜在的な競合を解決するための新しいメカニズムが必要です。しかし、無関係なスマートコントラクトの並行実行は、処理スレッド数に比例してスループットを向上させることができます。

! 並列EVMとそのエコシステムの詳細

パラレルEVMの革新

並行EVMは、ブロックチェーンの実行層を最適化することを目的とした一連の革新を代表しています。あるプロジェクトを例に取ると、その主要な革新には次のようなものがあります:

• 並行取引の実行: 楽観的並行実行アルゴリズムを採用し、複数の取引を同時に処理することを許可します。システムは同じ初期状態から取引を開始し、入力と出力を追跡し、一時的な結果を生成します。取引間の依存関係をチェックすることによって、次の取引を並行して実行するかどうかを決定します。

• 遅延実行:コンセンサスメカニズムにおいて、ノードはまず取引の順序について合意に達し、即座に実行するのではない。実行は独立したチャネルに遅延され、ブロック時間の最大利用を図り、全体の効率を向上させる。

• カスタムステートデータベース: MerkleツリーをSSDに直接保存することで、ステートの保存とアクセスを最適化します。この方法は、読み取り拡大効果を最小限に抑え、ステートアクセス速度を向上させ、契約の実行をより効率的にします。

• 高性能コンセンサスメカニズム: HotStuffを基に改良され、数百のグローバルノードの同期をサポートし、線形通信の複雑性を持つ。パイプライン投票を採用し、異なる段階を重ねて実行することで、遅延を減らし、効率を向上させる。

! 並列EVMとそのエコシステムの詳細

パラレルEVMの課題

並行実行は潜在的な状態の競合を引き起こすため、実行前または実行後に競合チェックが必要です。例えば、複数の並行トランザクションが同じトランザクションプールと相互作用する場合、慎重な競合検出と解決メカニズムが必要です。

技術的な実装の違いに加えて、各チームは通常、状態データベースの読み書き性能を再設計し、互換性のあるコンセンサスアルゴリズムを開発する必要があります。

並行EVMプロジェクトは、イーサリアムがその技術革新を長期的に吸収するリスクと、ノードの集中化問題という二つの大きな課題に直面しています。迅速に発展するエコシステムは、競争優位を維持するための鍵です。ノードの非集中化は、無許可、信頼不要の操作と高性能の間でバランスを求める必要があります。

! パラレルEVMとそのエコシステムの詳細

パラレルEVMプロジェクト概要

現在の並列EVMの構造には、複数のLayer 1ブロックチェーン、可能なLayer 2ソリューション、および他のパブリックチェーンに基づくEVM互換層が含まれます。既存のプロジェクトは3つのカテゴリに分けられます:

1. 技術アップグレードを通じて並行実行をサポートするEVM互換のLayer 1ネットワーク
2. 設計の初めから並行実行のEVM互換Layer 1ネットワークを採用
3. 非EVM並列実行技術を採用したレイヤー2ネットワーク

! [並列EVMとそのエコシステムの詳細](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-82b4d6a31f13c7e6633f15394e1c308c.webp0192837465674839201

代表的なプロジェクトの概要

プロジェクトAは、EVMの並行実行を最適化することでスケーラビリティの問題を解決することを目指しており、目標は10,000 TPSに達することです。大規模な資金調達が完了し、創設チームはトップマーケットメーカー出身です。内部テストネットが立ち上がり、間もなく一般に公開される予定です。

プロジェクトBは当初、取引アプリケーションインフラに焦点を当てていましたが、最近、高性能の並行EVMにアップグレードされ、TPSは12,500に向上しました。テストネットがオンラインになり、EVMアプリケーションのワンクリック移行をサポートしています。また、Layer 2の採用をサポートするオープンソースフレームワークも導入されました。

プロジェクトCは、EVM++)EVM + WASM(の二重仮想マシンシステムを構築することで、パフォーマンスと実行効率を向上させました。コアチームは、ある有名なブロックチェーンプロジェクトから来ています。パブリックテストネットはすでにオンラインで、エコシステムインセンティブプログラムも開始されています。

プロジェクトDは、特定のSDKに基づいて構築されたEVM互換のLayer 1ネットワークで、DeFiのために設計されています。最近、性能を向上させるために並列EVM技術の導入を発表しました。

プロジェクトEは、ある高性能パブリックチェーン上でEVM互換のソリューションを実現した最初のプロジェクトです。Solidity開発者がワンクリックでDAppをデプロイし、高スループットと低ガス代を享受できます。EVM取引をネイティブ取引として実行し、TPSは2,000を超えます。

プロジェクトFは、あるパブリックブロックチェーンの仮想マシンにサポートされたモジュラー汎用Layer 2ソリューションです。イーサリアム上で決済し、ETHをガスとして使用しますが、実行層はその仮想マシン環境内で動作します。最近、大規模な資金調達を完了し、メインネットはまもなく開発者に公開される予定です。

プロジェクトGはモジュール化されたVM Layer 2ネットワークであり、高性能な仮想マシンを主要なLayer 2エコシステムに導入することをサポートします。イーサリアムまたはビットコインを決済層として使用でき、実行層は複数の並行仮想マシンを使用することが可能です。

! [並列EVMとそのエコシステムの詳細])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-aa7c5cf9f1e6ac58177b2f5d5de19cf9.webp(

まとめ

ブロックチェーン技術の発展に伴い、実行層の最適化とコンセンサスアルゴリズムも同様に重要です。並列EVMなどの革新は、スループットと効率を向上させる有望なソリューションを提供し、ブロックチェーンをよりスケーラブルにし、より広範なアプリケーションシナリオをサポートすることが期待されています。これらの技術の発展は、ブロックチェーンエコシステムの進歩を引き続き促進するでしょう。

! [並列EVMとそのエコシステムの詳細])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1add416cb4659f70d889e3bb7850d81e.webp(