パラレルEVM技術とそのエコシステムのデプス探討

EVMの紹介

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基本スキルです。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ができません。それを仮想マシンで実行可能な低レベルのオペコードまたはバイトコードにコンパイルする必要があります。このプロセスを自動的に完了させるツールはありますが、パフォーマンスを最適化するためには、基盤となるメカニズムを理解することが非常に役立ちます。

経験豊富なエンジニアの中には、効率を最大化し、ガスコストを削減するために、Solidityでオペコードを直接使用してロジックを記述する人もいます。例えば、ある有名なNFT取引プラットフォームのプロトコルは、ユーザーのガスコストを最小化す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。

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EVMの性能差

EVMは「実行層」として、スマートコントラクトが最終的に実行される場所です。EVMバイトコードは業界標準であり、複数の互換ネットワークにまたがってコントラクトをデプロイすることを可能にしますが、具体的な実装は大きく異なる場合があります。例えば、ある主流のブロックチェーンクライアントはGo言語でEVMを実装しており、別のチームはC++バージョンを維持しています。このような多様性は、異なるエンジニアリングの最適化やカスタム実装のためのスペースを提供します。

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プロセス要件を並行して

従来のブロックチェーンシステムでは、取引は順番に実行され、単一コアCPUに似ています。このシンプルな方法は、大規模なユーザーベースに拡張するのが難しいです。マルチコアの並列処理に移行することで、複数の取引を同時に処理でき、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、新しい課題をもたらしました。例えば、同じ契約に同時に書き込む並行トランザクションの処理です。これらの競合を解決するためのメカニズムを設計する必要があります。しかし、無関係な契約の並行処理は、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。

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パラレルEVMイノベーション

並行EVMは、ブロックチェーン実行層の最適化に関する一連の革新を表しています。あるプロジェクトを例に挙げると、その主要な革新には次のようなものがあります:

• 並行取引実行:楽観的並行アルゴリズムを採用し、複数の取引を同時に処理できるようにします。入力と出力の関係を追跡することで、次の取引を並行して実行するかどうかを決定します。

• デプス実行:コンセンサス段階で取引の順序付けのみを行い、実際の実行を独立したチャネルに遅らせ、ブロック時間の最大活用を図る。

• カスタムステータスデータベース: MerkleツリーをSSDに直接保存することで、ステータスアクセスを最適化し、実行速度を向上させます。

• 高性能コンセンサスメカニズム:改良版HotStuffアルゴリズム、数百のグローバルノードの効率的な同期をサポート。

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技術的な課題

並行処理は潜在的な状態の競合を引き起こすため、競合の検出と解決が必要です。例えば、複数の並行取引が同じスマートコントラクトと相互作用する際に競合が発生する可能性があります。

並行化に加えて、各チームは通常、読み書き性能を向上させるために状態データベースを再設計し、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。

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主な考慮事項

並行EVMは、長期的なエンジニアリング価値の保護とノードの分散化という2つの主要な課題に直面しています。現在、ほとんどのプロジェクトは知的財産を保護するために完全にはオープンソース化されていませんが、メインネットの開始に伴い最終的に詳細が公開され、他のブロックチェーンに吸収されるリスクに直面します。迅速に発展するエコシステムは、競争優位性を維持するための鍵となるでしょう。

ノードの非中央集権は、すべての高性能ブロックチェーンの課題であり、許可不要性、信頼不要性、高性能の間でバランスを取る必要があります。"各ハードウェア要件のTPS"などの指標は、異なるチェーンの効率性を比較するのに役立ちます。なぜなら、より低いハードウェア要件がより多くの非中央集権ノードをサポートできるからです。

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パラレルEVMの状況

現在の並行EVM構図には、複数のLayer 1およびLayer 2プロジェクトが含まれています。主に3つのカテゴリがあります:

1. アップグレードによって並行実行をサポートするEVM互換Layer 1ネットワーク

2. 最初から並列実行を採用したEVM互換のLayer 1ネットワーク

3. EVMをプラグイン実行モジュールとして使用する非EVM並列技術を採用したLayer 2ネットワーク

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典型プロジェクト

) ある先進的な並列EVMプロジェクト

このプロジェクトは、EVMの並列実行とパイプラインアーキテクチャの最適化を通じてスケーラビリティの問題を解決し、目標は10,000 TPSを達成することです。最近、大規模な資金調達を完了し、資金調達額と評価額が最も高い並列EVMプロジェクトとなりました。創業チームはトップマーケットメイカー出身です。内部テストネットはすでに開始されており、公開テストネットが近日中にリリースされる予定です。

ある取引に特化したLayer 1ネットワーク

最初は取引アプリケーションのインフラに焦点を当てていましたが、最近は高性能の並列EVMにアップグレードされ、TPSは12,500に向上しました。テストネットはすでにオンラインで、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。メインネットは年内にリリース予定です。同時に、Layer 2の採用を支援するためのオープンソースフレームワークも発表されました。

あるデュアル仮想マシン強化実行層プロジェクト

EVM++###とEVM+WASM(を構築することで、ブロックチェーンのパフォーマンスと実行効率を向上させます。コアチームは著名なブロックチェーンプロジェクト出身です。パブリックテストネットが立ち上がり、エコシステムインセンティブプログラムが進行中です。

) あるSolana EVM互換ソリューション

Solanaネットワークに基づいて構築された並列EVMは、Solidity開発者がワンクリックでSolanaにデプロイでき、高スループットと低ガス料金を享受できます。EVMトランザクションをSolanaトランザクション実行に包み、TPSは2,000を超えます。

あるプロジェクトがSolana VMをEthereumに導入

これは、イーサリアム上で決済され、SVMを使用して実行されるRollup Layer 2ソリューションです。EVMをソラナに導入するプロジェクトとは異なり、SVMをイーサリアムエコシステムに導入します。最近、大規模な資金調達を完了し、メインネットが開発者に向けて間もなくオープンします。

モジュラーVM Layer 2ネットワーク

OPスタックの上に構築されており、実行レイヤーとして高性能VMの使用をサポートし、決済レイヤーとしてイーサリアムまたはビットコインを使用します。 Aptos VM、Solana VMなどを活用して並列実行が可能

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まとめ

ブロックチェーン技術の発展に伴い、実行レイヤー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。並行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、ブロックチェーンのスケーラビリティを高め、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未来を形作り続け、この分野のさらなる進歩を促進します。

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