Por Xinwei, MT Capital

DR

  • A necessidade do EVM Paralelo reside na sua solução para os problemas de eficiência do processamento sequencial de transações do EVM tradicional. Ao permitir que múltiplas operações sejam executadas simultaneamente, melhora significativamente o rendimento e o desempenho da rede.

  • As implementações de EVM paralelo incluem processamento simultâneo baseado em agendador, instâncias de EVM multithread e fragmentação em nível de sistema, enquanto enfrentam desafios técnicos, como carimbos de data/hora não confiáveis, determinismo de blockchain e orientação de lucro do validador.

  • Monad Labs, por meio de seu projeto Monad de Camada 1, visa melhorar significativamente a escalabilidade do blockchain e a velocidade de transação com recursos tecnológicos exclusivos. Isso inclui o processamento de até 10.000 transações por segundo, tempo de bloqueio de 1 segundo, recursos de execução paralela e o mecanismo de consenso MonadBFT.

  • O Sei V2, uma grande atualização da Rede Sei, pretende se tornar o primeiro EVM totalmente paralelizado. Oferece contratos inteligentes EVM compatíveis com versões anteriores, paralelização otimista, uma nova estrutura de dados SeiDB e interoperabilidade com cadeias existentes, com o objetivo de melhorar significativamente a velocidade de processamento de transações e a escalabilidade da rede.

  • Neon EVM, uma plataforma em Solana, visa fornecer um ambiente eficiente, seguro e descentralizado para Ethereum dApps. Ele permite que os desenvolvedores implantem e executem dApps facilmente, aproveitando o alto rendimento e as vantagens de baixo custo do Solana.

  • Lumio, desenvolvido pela Pontem Network, é uma solução de Camada 2 que aborda de forma inovadora os desafios de escalabilidade do Ethereum, suportando exclusivamente o EVM e o Move VM usados ​​pelo Aptos, elevando a experiência Web3 para mais perto dos níveis Web2.

  • Eclipse é uma solução Ethereum Layer 2 que acelera o processamento de transações usando SVM. Ele adota uma arquitetura modular rollup, integrando liquidação Ethereum, contratos inteligentes SVM, disponibilidade de dados Celestia e provas de fraude RISC Zero.

  • Solana usa sua tecnologia Sealevel para processamento paralelo de contratos inteligentes. Sui melhora o rendimento com componentes Narwhal e Bullshark. O Fuel consegue a execução paralela de transações por meio do modelo UTXO, e o Aptos usa o mecanismo Block-STM para aprimorar os recursos de processamento de transações. Todos demonstram diferentes implementações e vantagens da tecnologia paralela no campo blockchain.

  • Os principais desafios da adoção do paralelismo incluem a resolução de corridas de dados e conflitos de leitura e gravação, garantindo a compatibilidade com os padrões existentes, adaptando-se a novos modelos de interação com ecossistemas e gerenciando o aumento da complexidade do sistema, especialmente em termos de segurança e alocação de recursos.

  • O Parallel EVM demonstra um tremendo potencial no aprimoramento da escalabilidade e eficiência do blockchain, marcando uma mudança significativa na tecnologia blockchain. Ele melhora a capacidade de processamento de transações executando transações simultaneamente em vários processadores, libertando-se das restrições do processamento sequencial tradicional de transações. Embora o EVM Paralelo ofereça um imenso potencial, a sua implementação bem-sucedida exige a superação de desafios técnicos complexos e a garantia de uma adoção generalizada no ecossistema.

Conceitos Básicos de EVM Paralelo

Introdução ao EVM

A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é um componente central da blockchain Ethereum, atuando como seu mecanismo computacional. É uma máquina quase Turing completa que fornece um ambiente de execução para contratos inteligentes na rede Ethereum, crucial para manter a confiança e a consistência em todo o ecossistema Ethereum.

O EVM executa contratos inteligentes processando bytecode, uma forma mais básica de código de contrato inteligente normalmente escrito em linguagens de programação de alto nível como Solidity. Este bytecode consiste em uma série de códigos de operação (opcodes) usados ​​para executar diversas funções, incluindo operações aritméticas e armazenamento/recuperação de dados. O EVM opera como uma máquina de pilha, processando as operações do modo último a entrar, primeiro a sair, e cada operação no EVM tem um custo de gás associado. Este sistema de gás mede o trabalho computacional necessário para executar uma operação, garantindo uma alocação justa de recursos e evitando abusos na rede.

No Ethereum, as transações desempenham um papel vital na funcionalidade do EVM. Existem dois tipos de transações: uma que leva a chamadas de mensagens e outra que leva à criação de contratos. A criação do contrato resulta em uma nova conta de contrato contendo bytecode de contrato inteligente compilado, que é executado quando outra conta faz uma chamada de mensagem para o contrato.

A arquitetura do EVM inclui componentes como bytecode, pilha, memória e armazenamento. Possui um espaço de memória dedicado para armazenamento temporário de dados durante a execução e um espaço de armazenamento persistente no blockchain para preservação de dados por tempo indeterminado. O design do EVM garante um ambiente de execução seguro para contratos inteligentes, isolando-os para evitar ataques de reentrada, e incorpora diversas medidas de segurança, como limites de gás e profundidade de pilha.

Além disso, a influência do EVM estende-se além do Ethereum, atingindo um âmbito mais amplo através de cadeias compatíveis com EVM. Embora essas cadeias sejam diferentes, elas mantêm compatibilidade com aplicativos baseados em Ethereum, permitindo uma interação perfeita com os aplicativos fundamentais do Ethereum. Essas cadeias desempenham um papel fundamental em vários domínios, como soluções empresariais, GameFi e DeFi.


A necessidade de EVM paralelo

A necessidade do Parallel EVM (Ethereum Virtual Machine) decorre de sua capacidade de melhorar significativamente o desempenho e a eficiência das redes blockchain. O EVM tradicional processa transações sequencialmente, o que não só consome muita energia, mas também representa um fardo pesado para os validadores de rede. Este método de processamento muitas vezes leva a altos custos de transação e ineficiência, considerado uma grande barreira para a adoção generalizada da tecnologia blockchain.

O EVM paralelo revoluciona o processo de consenso ao permitir que múltiplas operações sejam executadas simultaneamente. A capacidade de execução em paralelo aumenta muito o rendimento da rede, melhorando assim o desempenho e a escalabilidade de todo o blockchain. Com o Parallel EVM, as redes blockchain podem processar mais transações em menos tempo, resolvendo efetivamente os problemas comuns de congestionamento e os tempos de processamento lentos dos sistemas blockchain tradicionais.

O EVM paralelo tem impactos significativos em vários aspectos da tecnologia blockchain:

  • Ele fornece um método mais eficiente e eficaz em termos de energia para o processamento de transações. Ao reduzir a carga de trabalho dos validadores e da rede como um todo, o Parallel EVM contribui para a construção de um ecossistema blockchain mais sustentável.

  • O aumento da escalabilidade e o rendimento adicional levam diretamente à redução das taxas de transação. Os usuários desfrutarão de uma experiência mais econômica, tornando as plataformas blockchain mais atraentes para um público mais amplo.

  • O processamento de múltiplas transações simultaneamente, em vez de sequencialmente, significa que os dApps podem funcionar com mais facilidade, mesmo durante períodos de alta demanda da rede.

Métodos de implementação de EVM paralelo (creditado a Siyuan H.)

Na arquitetura EVM atual, as operações de leitura e gravação mais granulares são sload e sstore, usadas para leitura e gravação no teste de estado, respectivamente. Portanto, garantir que threads diferentes não entrem em conflito nessas duas operações é um ponto de entrada direto para a implementação de EVM paralela/simultânea. Na verdade, no Ethereum, existe um tipo especial de transação que inclui uma estrutura especial chamada “lista de acesso”, permitindo que as transações carreguem os endereços de armazenamento que irão ler e modificar. Portanto, isso fornece um bom ponto de partida para a implementação de uma abordagem simultânea baseada em escalonador.

Em relação à implementação do sistema, existem três formas comuns de EVM paralelo/simultâneo:

  1. Multithreading de uma única instância EVM.

  2. Multithreading de múltiplas instâncias EVM em um único nó.

  3. Multithreading de múltiplas instâncias EVM em múltiplos nós (essencialmente fragmentação em nível de sistema).

As diferenças de processamento paralelo/simultâneo em blockchain em comparação com sistemas de banco de dados incluem:

  • Carimbos de data/hora não confiáveis ​​dificultam a implantação de métodos de simultaneidade baseados em carimbos de data/hora no mundo blockchain.

  • Determinismo absoluto em sistemas blockchain para garantir que as transações reexecutadas por diferentes validadores sejam idênticas.

  • O objetivo final dos validadores é aumentar a receita e não a execução mais rápida das transações.

Então, o que precisamos?

  • É necessário um consenso em nível de sistema onde uma execução mais rápida leva a recompensas mais altas.

  • Um algoritmo de escalonamento multivariável que considera as limitações dos blocos, capaz de capturar mais receita e concluir as execuções mais rapidamente.

  • Operações de dados mais granulares, incluindo bloqueio de dados em nível de código de operação, camadas de cache de memória, etc.

Grandes Projetos e Suas Tecnologias

Laboratórios Mônadas

Monad é um EVM Layer 1, que visa melhorar significativamente a escalabilidade e a velocidade de transação do blockchain por meio de seus recursos tecnológicos exclusivos. Uma vantagem importante do Monad é sua capacidade de processar até 10.000 transações por segundo com um tempo de bloqueio de apenas 1 segundo. Isto é possível graças ao seu mecanismo de consenso MonadBFT e à compatibilidade com EVM, permitindo-lhe processar transações de forma eficiente e rápida.

Uma das características mais notáveis ​​do Monad é a sua capacidade de execução paralela, que lhe permite processar múltiplas transações simultaneamente. Comparado ao método de processamento sequencial em sistemas blockchain tradicionais, isso aumenta muito a eficiência e o rendimento da rede.

O desenvolvimento da Monad é liderado pela Monad Labs, cofundada por Keone Hon, Eunice Giarta e James Hunsaker. O projeto arrecadou com sucesso US$ 19 milhões em financiamento inicial e planeja lançar sua rede de teste em meados do primeiro trimestre de 2024, seguida pelo lançamento da rede principal.

Monad foi otimizado nas quatro áreas principais a seguir, tornando-o um blockchain de alto desempenho:

  1. MônadaBFT:

MonadBFT é o mecanismo de consenso de alto desempenho da blockchain Monad, usado para alcançar consistência na ordem de transações sob condições parcialmente síncronas na presença de atores bizantinos. É uma versão melhorada baseada em HotStuff, utilizando um algoritmo BFT de duas fases, apresentando capacidade de resposta otimista, custos de comunicação linear em casos comuns e custos de comunicação quadrática em cenários de timeout. No MonadBFT, o líder envia um novo bloco e o QC (Certificado de Quorum) ou TC (Certificado de Timeout) da rodada anterior aos validadores a cada rodada. Os validadores analisam o bloco e enviam um voto “sim” assinado ao líder da próxima rodada, se concordarem. Esse processo agrega 2f+1 votos "sim" dos validadores em um controle de qualidade por meio de assinaturas de limite. Em casos comuns de comunicação, o líder envia o bloco aos validadores que então enviam os votos diretamente ao líder do próximo turno. MonadBFT também emprega assinaturas BLS baseadas em emparelhamento para resolver problemas de escalabilidade, permitindo que as assinaturas sejam agregadas de forma incremental em uma única assinatura, provando que os compartilhamentos associados às chaves públicas assinaram a mensagem. Por considerações de desempenho, o MonadBFT adota um esquema de assinatura híbrida, onde as assinaturas BLS são usadas apenas para tipos de mensagens agregáveis ​​(votos e tempos limite). A integridade e autenticidade das mensagens ainda são fornecidas pelas assinaturas ECDSA. Devido a esses recursos, o MonadBFT pode alcançar um consenso de blockchain eficiente e robusto.

2. Execução Diferida:

Esta é uma inovação fundamental que dissocia o processo de execução do processo de consenso. Nesta arquitetura, o processo de consenso envolve nós que concordam com a ordem oficial das transações, enquanto a execução é o processo real de execução dessas transações e atualização do estado. Neste projeto, o nó líder propõe uma ordem de transação, mas não conhece a raiz do estado final ao propor a ordem; os validadores também não sabem se todas as transações no bloco serão executadas com sucesso ao votarem sobre sua validade.

Este design permite que a Monad obtenha melhorias significativas de velocidade, permitindo que um blockchain de fragmento único seja dimensionado para milhões de usuários. No Monad, cada nó executa independentemente as transações no bloco N enquanto chega ao consenso no bloco N+1. Este método permite um orçamento de gás maior, uma vez que a execução só precisa de acompanhar o ritmo do consenso. Além disso, como a execução só precisa atingir a média do ritmo do consenso, esse método é mais tolerante a variações específicas no tempo de computação.

Para garantir ainda mais a replicação da máquina de estado, o Monad inclui uma raiz Merkle atrasada por blocos D na proposta do bloco. Essa raiz Merkle atrasada garante consistência em toda a rede, mesmo se houver erros de execução de nós ou comportamentos maliciosos.

No MonadBFT, a finalidade é de slot único (1 segundo) e os resultados da execução normalmente demoram menos de 1 segundo em nós completos. Essa finalidade de slot único significa que, após enviar uma transação, os usuários verão a ordem oficial da transação após um único bloco. Não há possibilidade de reordenação, a menos que a grande maioria da rede se comporte de forma maliciosa. Para usuários que precisam saber rapidamente os resultados das transações (por exemplo, traders de alta frequência), a execução de um nó completo pode minimizar atrasos.

3. Execução Paralela:

Ele permite que o Monad execute múltiplas transações simultaneamente. Esta abordagem pode inicialmente parecer diferente da semântica de execução do Ethereum, mas não é. Os blocos no Monad são iguais aos do Ethereum, sendo ambos conjuntos de transações ordenados linearmente. Os resultados da execução dessas transações são os mesmos entre Monad e Ethereum.

No processo de execução paralela, o Monad utiliza um método de execução otimista, ou seja, inicia a execução das transações subsequentes antes que as transações anteriores no bloco sejam concluídas. Isso às vezes leva a resultados de execução incorretos. Para resolver esse problema, o Monad rastreia as entradas usadas na execução das transações e as compara com as saídas de transações anteriores. Se forem encontradas diferenças, isso indica que a transação precisa ser executada novamente com os dados corretos.

Além disso, o Monad emprega um analisador de código estático para prever dependências entre transações durante a execução, evitando execuções paralelas inválidas. Na melhor das hipóteses, o Monad pode prever muitas dependências antecipadamente; na pior das hipóteses, ele reverte para o modo de execução simples.

A tecnologia de execução paralela da Monad não apenas melhora a eficiência e o rendimento da rede, mas também reduz a ocorrência de falhas de transação devido à execução paralela, otimizando as estratégias de execução.

Projetos de Ecossistemas

Trocar

TayaSwap é um AMM DEX baseado em Monad, apoiado por SubLabs, permitindo a negociação de ativos sem carteiras de pedidos ou intermediários tradicionais. Os AMMs dependem de fórmulas matemáticas e contratos inteligentes para facilitar trocas de tokens, determinar preços e permitir transações peer-to-peer usando contratos inteligentes.

Finanças Ambientais

Ambient (anteriormente CrocSwap) é um protocolo de negociação descentralizado que permite liquidez combinada centralizada e constante de produtos em qualquer par de ativos blockchain por meio de um AMM bilateral. A Ambient executa todo o DEX em um único contrato inteligente, onde pools AMM individuais são estruturas de dados leves, e não contratos inteligentes separados.

Protocolo de Camarão

Shrimp é um (3,3) DEX com uma economia de token volante, suportando ativos do mundo real, com lançamento previsto para Monad.

Catalisador

Catalyst é uma solução de liquidez sem permissão entre blockchains modulares, construída para conectar todas as cadeias, visando permitir o acesso a qualquer ativo em qualquer lugar. O Catalyst permite que os desenvolvedores se conectem automaticamente a todas as cadeias, obtendo acesso aos usuários em um ecossistema unificado, enquanto seu design simples, descentralizado e autocustodial garante acesso seguro e contínuo à liquidez.

Trocar

Swaap é um Automated Market Maker (AMM) neutro em termos de mercado. Combina oráculos e spreads dinâmicos para proporcionar retornos sustentáveis ​​aos fornecedores de liquidez e preços mais baratos aos traders. O protocolo reduz significativamente a perda impermanente e oferece pools de vários ativos.

Elixir

Elixir é um protocolo de criação de mercado descentralizado que interage com bolsas centralizadas usando algoritmos de criação de mercado por meio de chamadas de API, trazendo liquidez para ativos criptográficos de cauda longa.

Troca de tempo

Timeswap é um protocolo de mercado monetário descentralizado baseado em AMM que opera sem oráculos ou liquidantes. Ao contrário do Uniswap, que permite a negociação de ativos em tempo real, o empréstimo no Timeswap envolve a negociação de tokens até o reembolso. Os credores fornecem o Ativo A para empréstimos, “segurando” simultaneamente uma certa quantidade do Ativo B usado como garantia pelos mutuários. Os utilizadores podem ajustar o seu perfil de risco, obtendo taxas mais elevadas com rácios de garantias mais baixos e vice-versa.

Poply

Poply é um mercado NFT baseado na comunidade, especificamente para a rede Monad, apresentando e capacitando coleções NFT criadas especificamente para esta rede. Ele atrai indivíduos interessados ​​em NFTs exclusivos para negociação de tokens ERC-721 por meio de arte gerada por IA e interfaces fáceis de usar.

Quadro de distribuição

Switchboard é um protocolo oracle multicadeia, personalizável e sem permissão para feeds de dados gerais e aleatoriedade verificável. Ao permitir que qualquer pessoa envie qualquer forma de dados, independentemente do tipo, oferece uma solução completa para os usuários e ajuda a impulsionar o desenvolvimento da próxima geração de aplicativos descentralizados.

Rede Pyth

A Pyth Network, desenvolvida pela Douro Labs, é uma solução oráculo de preços de última geração que visa fornecer dados valiosos do mercado financeiro on-chain para projetos, protocolos e o público, incluindo criptomoedas, ações, forex e commodities. A rede agrega dados de preços primários de mais de 70 provedores de dados confiáveis ​​e os publica para uso por contratos inteligentes e outras aplicações dentro ou fora da rede.

Protocolo AIT

O Protocolo AIT é uma infraestrutura de dados de inteligência artificial que oferece soluções Web3 AI. O mercado descentralizado da AIT oferece uma oportunidade única e ampla para milhões de usuários de criptomoedas se envolverem em tarefas de “treinar para ganhar”, um conceito que lhes permite ganhar recompensas enquanto contribuem ativamente para o desenvolvimento e avanço de modelos de IA.

Perceber

Notifi oferece uma camada de comunicação universal para todos os projetos Web3, planejando incorporar funcionalidades de notificação e mensagens em aplicativos descentralizados para interação com usuários em canais digitais e on-chain. A API Notifi permite que os desenvolvedores desbloqueiem infraestruturas de comunicação complexas por meio de APIs simples, proporcionando experiências de usuário nativas para aplicativos em todo o mundo; O Notifi Center oferece aos usuários uma experiência de notificação personalizada, permitindo-lhes visualizar e gerenciar todas as mensagens no mundo Web3 a partir de terminais móveis e da web; O Notifi Push permite que os profissionais de marketing criem compromissos multicanais coesos, impulsionando o crescimento dos negócios e retendo sua base de usuários.

ACryptoS

ACryptoS é uma plataforma avançada de estratégia de criptografia, um otimizador agregador de rendimento multi-cadeia e DEX, oferecendo uma gama de produtos exclusivos, incluindo cofres de token único de composição automatizada, cofres LP de token duplo, cofres de liquidez exclusivos, DEX de filial Balancer-V2 e troca de stablecoin . Lançado inicialmente na rede BNB em novembro de 2020, o ACryptoS agora se expandiu para 11 redes, implantando mais de 100 cofres, com o objetivo de oferecer suporte a usuários e protocolos DeFi.

MagmaDAO

MagmaDAO é um protocolo de piquetagem de liquidez controlado por DAO que visa a distribuição justa de tokens por meio de lançamentos aéreos competitivos do ecossistema. É o primeiro validador distribuído fora do Ethereum, construído no EVM L1 Monad mais rápido, mais barato e mais resistente à censura.

Troca de Wombats

Wombat Exchange é um swap de stablecoin multicadeia com pools de liquidez abertos, baixo deslizamento e piquetagem unilateral.

Buraco de minhoca

Wormhole é um protocolo de mensagens universal descentralizado que permite que desenvolvedores e usuários de aplicativos cross-chain aproveitem as vantagens de vários ecossistemas.

DeMask Finanças

DeMask Finance é um protocolo AMM on-chain para negociação entre NFTs e tokens ERC20. DeMask Finance suporta a criação de coleções NFT e plataformas de lançamento NFT: emparelhadas com ETH e outros tokens. Troca descentralizada NFT: suporta NFTs ERC-1155 ou outros tokens emparelhados com tokens ETH e ERC-20. O protocolo DeMask visa aumentar a liquidez no mercado NFT, fornecendo uma interface para trocas contínuas entre tokens ERC20 ou tokens nativos e coleções NFT. DeMask é um sistema interconectado de contratos inteligentes onde todos os usuários podem criar e possuir pools de liquidez e negociar de forma totalmente automatizada. Cada pool contém um par de ativos, incluindo um token e um NFT, fornecendo preços fixos para negociação instantânea. Isto também permite que outros contratos estimem o preço médio de ambos os ativos ao longo do tempo. Os usuários que possuem pools de liquidez são recompensados ​​ao trocar pares de ativos.

Seis V2

Sei V2 é uma atualização significativa da rede Sei, com o objetivo de se tornar o primeiro EVM totalmente paralelizado. Esta atualização dotará a Sei dos seguintes recursos:

  1. Compatibilidade com versões anteriores com contratos inteligentes EVM:

Isso significa que os desenvolvedores podem implantar contratos inteligentes já auditados e compatíveis com EVM no Sei sem quaisquer alterações de código. Isto é extremamente importante para os desenvolvedores, pois simplifica o processo de transferência de seus contratos inteligentes existentes de outras blockchains, como Ethereum para Sei.

Tecnicamente, os nós Sei importarão automaticamente Geth – a implementação Go da Máquina Virtual Ethereum. Geth será usado para processar transações Ethereum, e quaisquer atualizações resultantes (incluindo atualizações de estado ou chamadas para contratos não relacionados a EVM) passarão por uma interface especial criada por Sei para EVM.

2. Paralelização Otimista:

Ele permite que o blockchain suporte a paralelização sem a necessidade dos desenvolvedores definirem quaisquer dependências. Isso significa que todas as transações podem ser executadas em paralelo e, quando surgirem conflitos (por exemplo, transações que tocam o mesmo estado), a cadeia rastreará as partes de armazenamento que cada transação toca e executará novamente essas transações em ordem. Este processo continuará recursivamente até que todos os conflitos não resolvidos sejam resolvidos. Como as transações são ordenadas dentro de um bloco, esse processo é determinístico e simplifica o fluxo de trabalho do desenvolvedor, ao mesmo tempo que mantém o paralelismo no nível da cadeia.

3. SeiDB:

Ele introduzirá uma nova estrutura de dados chamada SeiDB para otimizar a camada de armazenamento da plataforma. O principal objetivo do SeiDB é evitar o inchaço do estado, o problema de a rede se tornar pesada em dados, e simplificar o processo de sincronização de estado para novos nós. Este projeto visa melhorar o desempenho geral e a escalabilidade do blockchain Sei.

O Sei V2 consegue isso transformando a árvore IAVL tradicional em um sistema de dois componentes – armazenamento de estado e comprometimento de estado. Essa mudança reduz significativamente a latência e o uso do disco, e o Sei V2 também planeja fazer a transição para o uso do PebbleDB para melhorar o desempenho de leitura e gravação para acesso multithread.

Do ponto de vista do desempenho, o Sei V2 oferecerá uma taxa de transferência de 28.300 transações em lote por segundo, juntamente com um tempo de bloqueio de 390 milissegundos e finalidade de 390 milissegundos. Isso permite que a Sei ofereça suporte a mais usuários, forneça uma melhor experiência de interação e ofereça custos de transação mais baratos por transação em comparação com os blockchains existentes.

O principal progresso da atualização do Sei V2 está atualmente em fase de conclusão do código. Após a conclusão da revisão, esta atualização será lançada na rede de teste pública no primeiro trimestre de 2024 e implantada na rede principal no primeiro semestre de 2024.

Néon

Neon EVM aproveita os recursos do blockchain Solana para fornecer um ambiente eficiente para Ethereum dApps. Ele opera como um contrato inteligente dentro do Solana, permitindo que os desenvolvedores implantem dApps Ethereum com mínima ou nenhuma alteração de código e se beneficiem dos recursos avançados do Solana. A arquitetura e as operações do Neon EVM concentram-se na segurança, descentralização e sustentabilidade, oferecendo aos desenvolvedores Ethereum uma transição perfeita para o ambiente Solana. Utilizando as vantagens das taxas baixas e da alta velocidade de transação do Solana, ele permite a execução paralela de transações, alto rendimento e custos reduzidos. Os principais componentes do ecossistema Neon EVM incluem:

  1. Programa Neon EVM:

É um EVM compilado no bytecode Berkeley Packet Filter, rodando em Solana. Ele processa transações do tipo Ethereum (transações Neon) em Solana, seguindo as regras do Ethereum. O Neon EVM é configurado por meio de uma conta EVM descentralizada com múltiplas assinaturas, com os participantes capazes de alterar o código do Neon EVM e definir parâmetros.

O processo de manipulação de transações do Neon EVM envolve várias etapas importantes. Em primeiro lugar, os usuários iniciam transações do tipo Ethereum (N-tx) por meio de carteiras compatíveis com Ethereum. Essas transações são encapsuladas em transações Solana (S-tx) por meio do Neon Proxy e depois passadas para o programa Neon EVM hospedado em Solana. O programa Neon EVM desencapsula as transações, verifica as assinaturas do usuário, carrega o estado do EVM (incluindo dados da conta e código de contrato inteligente), executa a transação no ambiente Solana BPF (Berkeley Packet Filter) e atualiza o estado de Solana para refletir o novo Neon EVM estado.

2. Neon Proxy: permite que dApps Ethereum sejam portados para Neon com reconfiguração mínima. O Neon Proxy empacota transações EVM em transações Solana, oferecidas como uma solução em contêineres para facilidade de uso. As operadoras que executam servidores Neon Proxy facilitam a execução de transações semelhantes ao Ethereum em Solana, aceitando tokens NEON como taxas de gás e outros pagamentos dentro do ecossistema Solana.

3. Neon DAO: O DAO fornece serviços de custódia para a Neon Foundation e orienta futuras pesquisas e desenvolvimento. Opera como uma série de contratos em Solana, fornecendo uma camada de governança para controlar as funções do Neon EVM. Os detentores de tokens NEON podem participar de atividades DAO, incluindo propor e votar decisões.

4. Token NEON: Este token utilitário serve dois propósitos principais – pagar taxas de gás e participar da governança por meio do DAO.

5. Integrações e ferramentas: Neon EVM suporta diversas integrações e ferramentas para desenvolvimento e análise. Isso inclui exploradores de blocos como NeonScan, wrappers ERC-20 SPL para transferências de tokens, NeonPass para transferência de tokens ERC-20 entre Solana e Neon EVM, NeonFaucet para tokens de teste e compatibilidade com carteiras compatíveis com EVM como MetaMask.


Eclipse

Eclipse é uma solução de camada 2 para Ethereum que acelera significativamente o processamento de transações aproveitando a Solana Virtual Machine (SVM). Projetado para velocidade e escalabilidade, o Eclipse adota uma arquitetura modular rollup e integra tecnologias-chave, como liquidação Ethereum, contratos inteligentes SVM, disponibilidade de dados Celestia e segurança RISC Zero.

Especificamente, o Eclipse Mainnet combina os melhores componentes de pilha modular:

  • Camada de liquidação – Ethereum: Eclipse usa Ethereum como camada de liquidação. Nesta camada, as transações são finalizadas e protegidas. Utilizar o Ethereum significa não apenas aproveitar sua segurança e liquidez robustas, mas também usar o ETH como token de gás para pagar taxas de transação. Esta configuração permite que o Eclipse herde os fortes recursos de segurança do Ethereum.

  • Camada de Execução — SVM: Para execução inteligente de contratos, o Eclipse emprega SVM. Isto contrasta com o processamento sequencial de transações do EVM, já que o SVM pode lidar com o processamento paralelo de transações. Seu recurso de tempo de execução Sealevel permite o processamento paralelo de transações que não envolvem estados sobrepostos, permitindo que o Eclipse seja dimensionado horizontalmente e aumente o rendimento.

  • Disponibilidade de dados — Celestia: Para garantir a disponibilidade de dados verificável e oportuna, o Eclipse adota o Celestia. Celestia fornece uma plataforma escalável e segura para publicação de dados, suportando o alto rendimento do Eclipse.

  • Provas de Fraude — RISC Zero: O Eclipse integra o RISC Zero para provas de fraude de conhecimento zero, eliminando a necessidade de serialização de estado intermediário, aumentando assim a eficiência e a segurança do sistema.

O objetivo do design do Eclipse é fornecer uma solução de Camada 2 genuinamente escalável e de uso geral para Ethereum. Seu objetivo é abordar as limitações e o isolamento e a complexidade resultantes trazidos por rollups de aplicativos específicos, que podem degradar a experiência do usuário e do desenvolvedor. Através de seu sistema modular rollup e componentes de tecnologia integrados, o Eclipse oferece uma opção atraente para a construção de dApps escaláveis ​​e de alto desempenho no Ethereum.

Lumio

Lumio é uma solução de Camada 2 desenvolvida pela Pontem Network, projetada para enfrentar os desafios de escalabilidade do Ethereum e trazer uma experiência semelhante à Web2 para a Web3. Ele se destaca como um rollup único no espaço blockchain porque suporta EVM e Move VM usados ​​pelo Aptos. Essa dupla compatibilidade permite que a Lumio processe transações no Aptos enquanto se instala no Ethereum, fornecendo uma solução versátil e eficiente para desenvolvedores e usuários de dApp. Seus principais recursos incluem:

  1. Compatibilidade com máquina virtual dupla: Lumio suporta exclusivamente EVM e Move VM do Aptos. Essa dupla compatibilidade permite que o Lumio integre perfeitamente as funcionalidades do Ethereum e do Aptos, aumentando a flexibilidade e a eficiência no desenvolvimento e execução de dApps.

  2. Alto rendimento e baixa latência: Ao aproveitar cadeias de alto desempenho como Aptos para pedidos de transações, o Lumio aumenta significativamente a largura de banda das transações. Essa integração garante que o Lumio possa lidar com eficiência com um grande volume de transações, mantendo os recursos de segurança e liquidez do Ethereum.

  3. Tecnologia de rollup otimista: Lumio usa pilha OP de código aberto e adota tecnologia de rollup otimista. Os rollups otimistas são conhecidos por seu processamento eficiente de transações e custos mais baixos, adequados para dimensionar aplicativos baseados em Ethereum.

  4. Modelo econômico flexível de taxas de gás: Lumio apresenta um modelo econômico de taxas de gás centrado em aplicações. Este modelo permite que os desenvolvedores de aplicativos se beneficiem diretamente do uso da rede, incentivando potencialmente o desenvolvimento de dApps mais inovadores e fáceis de usar.

  5. Interoperabilidade e Integração: A capacidade da Lumio de processar transações no Aptos e liquidar no Ethereum demonstra um alto grau de interoperabilidade entre diferentes ecossistemas blockchain. Este recurso permite que os desenvolvedores utilizem totalmente os pontos fortes do Ethereum e do Aptos em suas aplicações.

  6. Equilíbrio entre segurança e escalabilidade: combinar a segurança robusta do Ethereum e a escalabilidade do Aptos oferece aos desenvolvedores uma solução atraente para a construção de dApps seguros e de alto desempenho. A arquitetura do Lumio foi projetada para equilibrar efetivamente esses dois aspectos principais.

O Lumio está atualmente em fase de testes fechados, com planos de implementação gradual para usuários selecionados. Esta abordagem permite testes abrangentes e melhorias na plataforma com base no feedback dos usuários, garantindo uma plataforma robusta e fácil de usar quando lançada de forma mais ampla.

Outros projetos paralelos na indústria

Solana

A tecnologia Sealevel da Solana é um componente chave de sua arquitetura blockchain, projetada para melhorar o desempenho de contratos inteligentes por meio de tecnologia de processamento paralelo. Essa abordagem difere significativamente do processamento de thread único de outras plataformas de blockchain, como EVM e o tempo de execução baseado em WASM da EOS, que lidam com um contrato por vez e modificam o estado do blockchain sequencialmente.

Sealevel permite que o tempo de execução Solana processe dezenas de milhares de contratos em paralelo, utilizando todos os núcleos disponíveis para validadores. Esta capacidade de processamento paralelo é possível porque as transações Solana descrevem explicitamente todos os estados que serão lidos ou escritos durante a execução, permitindo que transações não sobrepostas sejam executadas simultaneamente e transações que apenas leiam o mesmo estado.

A funcionalidade principal do Sealevel é baseada na arquitetura exclusiva do Solana, incluindo componentes como o banco de dados de contas Cloudbreak e o mecanismo de consenso de Prova de Histórico (PoH). Cloudbreak mapeia chaves públicas para contas, com contas mantendo saldos e dados, enquanto programas (código sem estado) gerenciam as transições de estado dessas contas.

As transações no Solana especificam um vetor de instruções, cada instrução contendo um programa, instruções do programa e uma lista de contas que a transação deseja ler e escrever. Essa interface é inspirada em interfaces de sistema operacional de baixo nível para dispositivos, permitindo que o SVM classifique milhões de transações pendentes e agende todas as transações não sobrepostas para processamento paralelo. Além disso, o Sealevel pode classificar todas as instruções por ID do programa e executar o mesmo programa simultaneamente em todas as contas, um processo semelhante às otimizações SIMD (instrução única, dados múltiplos) usadas em GPUs.

Sealevel em Solana oferece vários benefícios, incluindo escalabilidade aprimorada, latência reduzida, eficiência de custos e segurança aprimorada. Ele permite que a rede Solana lide com um número significativamente maior de transações por segundo, forneça finalidade de transação quase instantânea e reduza as taxas de transação. Mesmo durante o processamento paralelo, a segurança do contrato inteligente é mantida através dos robustos protocolos de segurança da Solana.

Ao alcançar processamento paralelo de alta velocidade e maior rendimento de transações, o Sealevel torna Solana uma plataforma poderosa para aplicações descentralizadas.

Vamos

Os recursos de tecnologia paralela do Sui o tornam uma plataforma blockchain altamente eficiente e de alto rendimento, adequada para vários aplicativos e casos de uso Web3. Esses recursos importantes trabalham juntos para aumentar a eficiência e o rendimento de sua rede:

  1. Componentes Narwhal e Bullshark: Esses dois componentes são cruciais para o mecanismo de consenso de Sui. O Narwhal, atuando como um mempool, é responsável por acelerar o processamento de transações e melhorar a eficiência da rede, garantindo a disponibilidade dos dados quando submetidos ao Bullshark (o mecanismo de consenso). Bullshark tem a tarefa de ordenar os dados fornecidos pelo Narwhal, utilizando mecanismos de tolerância a falhas bizantinas para validar transações e distribuí-las pela rede.

  2. Modelo de propriedade de ativos: Na rede Sui, os ativos podem pertencer a um único proprietário ou ser compartilhados entre vários proprietários. Os ativos pertencentes a um único proprietário podem circular rápida e livremente dentro da rede, enquanto os ativos compartilhados requerem validação através do sistema de consenso. Este sistema de propriedade de ativos não apenas melhora a eficiência do processamento de transações, mas também permite que os desenvolvedores criem vários tipos de ativos para suas aplicações.

  3. Computação Distribuída: O design da Sui permite que a rede dimensione os recursos conforme necessário, funcionando de forma semelhante aos serviços em nuvem. Isto significa que à medida que a procura pela rede Sui aumenta, os validadores de rede podem adicionar mais poder de processamento, mantendo a estabilidade da rede e mantendo baixas as taxas de gás.

  4. Linguagem de programação Sui Move: Sui Move é a linguagem de programação nativa do Sui, projetada especificamente para criar aplicativos de alto desempenho, seguros e ricos em recursos. Baseado na linguagem Move, visa colmatar deficiências nas linguagens de programação de contratos inteligentes, aumentando a segurança dos contratos inteligentes e a eficiência dos programadores.

  5. Blocos de transação programáveis ​​(PTB): PTBs em Sui são sequências complexas e combináveis ​​de transações que podem acessar qualquer função pública de movimento na cadeia em todos os contratos inteligentes. Este design oferece fortes garantias para aplicações de pagamento ou financeiras.

  6. Escalabilidade horizontal: a escalabilidade do Sui vai além do processamento de transações para incluir armazenamento. Isto permite aos desenvolvedores definir ativos complexos com atributos ricos e armazená-los diretamente na cadeia, sem recorrer ao armazenamento indireto fora da cadeia para economizar nos custos de gás.

Combustível

Na rede Fuel, a “execução paralela de transações” é uma tecnologia chave que permite à rede processar eficientemente um grande volume de transações. Esta execução paralela é alcançada fundamentalmente através do uso de listas de acesso de estado estritas baseadas no modelo UTXO (Unspent Transaction Output), um elemento básico no Bitcoin e em muitas outras criptomoedas.

Fuel introduz a capacidade de execução de transações paralelas dentro do modelo UTXO. Ao utilizar listas de acesso de estado estritas, o Fuel pode processar transações em paralelo, aproveitando assim mais threads e núcleos de CPU que normalmente ficam ociosos em sistemas blockchain de thread único. Como resultado, o Fuel pode oferecer mais poder computacional, acesso ao estado e taxa de transferência de transações do que blockchains de thread único.

O Fuel aborda os problemas de simultaneidade no modelo UTXO. No Fuel, os usuários não assinam UTXOs diretamente, mas sim IDs de contrato, indicando sua intenção de interagir com um contrato. Assim, os usuários não alteram diretamente o estado, levando ao consumo de UTXOs. Em vez disso, os produtores de blocos são responsáveis ​​por processar como as diversas transações em um bloco afetam o estado geral, o que, por sua vez, impacta os UTXOs contratuais. Os UTXOs de contrato consumidos criam novos UTXOs com as mesmas características principais, mas com armazenamento e saldos atualizados.

Para facilitar a execução paralela de transações, a Fuel desenvolveu uma máquina virtual específica — a FuelVM. O design do FuelVM se concentra na redução do desperdício de processamento encontrado nas arquiteturas tradicionais de máquinas virtuais blockchain, ao mesmo tempo que oferece aos desenvolvedores mais espaço de design potencial. Incorpora lições aprendidas e melhorias de anos no ecossistema Ethereum, melhorias que não puderam ser implementadas no Ethereum devido à necessidade de compatibilidade com versões anteriores.

Aptos

O blockchain Aptos utiliza um mecanismo de execução paralela conhecido como Block-STM (Software Transactional Memory) para aprimorar suas capacidades de processamento de transações. Esta tecnologia permite que o Aptos execute transações em uma ordem pré-determinada dentro de cada bloco e aloque as transações para diferentes threads do processador durante a execução. A ideia central deste método é registrar os locais de memória modificados pelas transações enquanto executa todas as transações simultaneamente. Após a verificação de todos os resultados da transação, se for descoberto que uma transação acessou um local de memória modificado por uma transação anterior, essa transação será invalidada. A transação abortada é então executada novamente e esse processo é repetido até que todas as transações sejam concluídas.

Ao contrário de outros mecanismos de execução paralela, o Block-STM mantém a atomicidade das transações sem a necessidade de saber antecipadamente os dados a serem lidos/escritos. Isso torna mais fácil para os desenvolvedores criarem aplicativos altamente paralelizados. O Block-STM suporta uma atomicidade mais rica do que outros ambientes de execução paralela, que muitas vezes exigem a divisão das operações em múltiplas transações (quebrando a atomicidade lógica). Ao reduzir a latência e aumentar a eficiência de custos, o Block-STM melhora a experiência do usuário.

Além disso, o Aptos emprega um mecanismo de consenso conhecido como AptosBFTv4, um protocolo BFT de blockchain de produção correto rigorosamente comprovado. Este protocolo otimiza a capacidade de resposta, capaz de fornecer baixa latência e alto rendimento, aproveitando totalmente as vantagens da rede subjacente. O AptosBFTv4 emprega um design de pipeline semelhante aos processadores, garantindo a máxima utilização dos recursos em cada etapa. Portanto, um único nó pode participar de muitos aspectos do consenso, desde a seleção de transações a serem incluídas em um bloco, até a execução de outro conjunto de transações, escrevendo a saída de outro conjunto de transações no armazenamento e certificando a saída de outro conjunto de transações. . Isto significa que o rendimento é limitado apenas pelo estágio mais lento, em vez da combinação sequencial de todos os estágios.

Desafios

Dificuldades técnicas

Geralmente, o principal desafio da adoção de abordagens paralelas ou simultâneas é a questão das corridas de dados, dos conflitos de leitura e gravação ou dos riscos de dados. Todos esses termos descrevem o mesmo problema: diferentes threads ou operações tentando ler e modificar os mesmos dados simultaneamente. A implementação de um sistema paralelo eficiente e confiável requer a resolução de problemas técnicos complexos, garantindo especialmente a execução previsível e livre de conflitos de operações paralelas em milhares de nós descentralizados. Além disso, o desafio da compatibilidade técnica reside em garantir que os novos métodos de processamento paralelo sejam compatíveis com os padrões EVM existentes e com o código de contrato inteligente.

Adaptabilidade do Ecossistema

Para os desenvolvedores, eles podem precisar aprender novas ferramentas e metodologias para maximizar as vantagens dos EVMs paralelos. Além disso, os utilizadores poderão ter de se adaptar a potenciais novos padrões de interação e características de desempenho. Isto requer um certo nível de compreensão e adaptabilidade às novas tecnologias por parte de todos os participantes do ecossistema, incluindo desenvolvedores, usuários e prestadores de serviços. Além disso, um ecossistema robusto de blockchain depende não apenas de seus recursos técnicos, mas também de um amplo suporte ao desenvolvedor e de uma rica variedade de aplicações. Novas tecnologias, como EVMs paralelas, precisam estabelecer efeitos de rede suficientes para atrair a participação de desenvolvedores e usuários para o sucesso no mercado.

Maior complexidade do sistema

EVMs paralelos exigem comunicação de rede eficiente para suportar a sincronização de dados entre vários nós. A latência da rede ou falhas de sincronização podem levar a um processamento de transações inconsistente, aumentando a complexidade do design do sistema. Para aproveitar efetivamente as vantagens do processamento paralelo, o sistema precisa gerenciar e alocar recursos computacionais de forma mais inteligente. Isso pode envolver a distribuição dinâmica de carga entre diferentes nós e a otimização do uso de memória e armazenamento. O desenvolvimento de contratos inteligentes e aplicações que suportam processamento paralelo é mais complexo do que os modelos tradicionais de execução sequencial. Os desenvolvedores precisam considerar as características e limitações da execução paralela, o que pode tornar o processo de codificação e depuração mais desafiador. Num ambiente de execução paralela, as vulnerabilidades de segurança podem ser amplificadas, uma vez que um problema de segurança pode afetar múltiplas transações executadas em paralelo. Portanto, são necessárias auditorias de segurança e processos de teste mais rigorosos.

Perspectiva futura

EVMs paralelos demonstram um enorme potencial para melhorar a escalabilidade e a eficiência dos blockchains. Os EVMs paralelos mencionados representam uma mudança significativa na tecnologia blockchain, com o objetivo de aprimorar as capacidades de processamento de transações, executando transações simultaneamente em vários processadores. Esta abordagem liberta-se do método tradicional de processamento de transações sequenciais, permitindo maior rendimento e menor latência, que são cruciais para a escalabilidade e eficiência das redes blockchain.

O sucesso da implementação de EVMs paralelos depende em grande parte da visão e das habilidades dos desenvolvedores, especialmente na concepção de contratos inteligentes e estruturas de dados. Estes elementos são cruciais para determinar se as transações podem ser executadas em paralelo. Os desenvolvedores devem considerar o processamento paralelo desde o início do projeto, garantindo que seus projetos facilitem a operação independente e ininterrupta de diferentes transações.

Os EVMs paralelos também mantêm compatibilidade com o ecossistema Ethereum, o que é vital para desenvolvedores e usuários já envolvidos em aplicações baseadas em Ethereum. Essa compatibilidade garante uma transição e integração suaves de dApps existentes, um desafio para sistemas como o DAG, que muitas vezes exigem modificações significativas nos aplicativos existentes.

O desenvolvimento de EVMs paralelos é visto como um passo fundamental para abordar as limitações fundamentais da escalabilidade do blockchain. Essas inovações são promissoras para preparar redes blockchain para o futuro, permitindo-lhes acompanhar as demandas crescentes e tornando-se a pedra angular da próxima geração de infraestrutura Web3. Embora os EVMs paralelos ofereçam um imenso potencial, a sua implementação bem-sucedida exige a superação de desafios técnicos complexos e a garantia de uma adoção generalizada no ecossistema.

Referências

https://github.com/hsyodyssey/awesome-parallel-blockchain

https://www.techflowpost.com/article/detail_15290.html

https://amberlabs.substack.com/p/parallel-power-unlocked

O que é SVM - A Máquina Virtual Solana - Squads Blog

A Máquina Virtual Solana, abreviadamente SVM, é o ambiente de execução que processa transações e…

esquadrões.so

MT Capital

Transformando visões em valor, capacitamos a próxima geração de inovações criptográficas.

A visão da MT Capital é emergir como uma empresa de investimento líder global, focada em apoiar empreendimentos tecnológicos em fase inicial que gerem valor substancial. Não somos apenas investidores, somos a força motriz por trás das equipes fundadoras. Acreditamos que o vínculo e a confiança construídos entre um fundo e as empresas do seu portfólio são essenciais para o sucesso mútuo.

Site: https://mt.capital

Twitter: https://twitter.com/MTCapital_US