EVM:以太坊的核心組件

EVM是以太坊的核心組件,負責運行智能合約和處理交易。它是一個計算引擎,提供計算和存儲的抽象,類似於Java虛擬機。EVM執行自己的字節碼指令集,通常由Solidity編譯而成。

作爲一個準圖靈完備的狀態機,EVM的所有執行步驟都會消耗Gas,避免了可能的死循環。EVM沒有調度功能,而是依次執行區塊中的交易,並修改世界狀態。這種線性執行方式難以進行並行優化,導致以太坊存在性能瓶頸,需要Layer2擴容方案。

高性能Layer1的並行方案

大多數高性能Layer1針對以太坊的不能並行處理設計了自己的優化方案,主要從虛擬機和並行執行兩個方面入手:

虛擬機選擇

高性能Layer1多採用基於WASM、eBPF或Move字節碼的虛擬機,而非EVM。WASM具有體積小、加載快、可移植等優勢,被EOS、Polkadot等項目採用。eBPF允許動態修改操作系統內核行爲,Solana採用了基於eBPF的SBF。Move語言注重安全性和可驗證性,被Aptos和Sui採用。

並行執行

實現並行執行的主要挑戰是確定哪些交易是獨立的。常見的兩種方法是:

1. 狀態訪問方法:預先知道每個交易可訪問的狀態部分,分析出獨立交易。Solana和Sui採用這種方法。

2. 樂觀並行模型:假設所有交易獨立,事後驗證並調整。Aptos採用Block-STM實現這種模型。

並行EVM的發展

並行EVM早在2021年就被提出,最初指支持同時處理多個交易的EVM。2023年底,並行EVM概念再次引起關注,多個項目聲稱實現了並行EVM。

合理的並行EVM定義包括:

1. EVM兼容Layer1的並行執行升級,如BSC、Polygon
2. 採用並行執行的EVM兼容Layer1,如Monand、Sei V2、Artela
3. 非EVM兼容Layer1的EVM兼容方案,如Solana Neon

Monad、Sei V2和Artela都採用了樂觀並行模型來實現EVM的並行執行。Solana Neon則是在Solana上實現EVM解釋器,利用Solana的並行執行能力。

此外,Near Aurora和EOS EVM+也採用類似Solana Neon的方案實現EVM兼容。Movement Labs正在爲Aptos和Sui開發無侵入性的EVM兼容方案。

總結

區塊鏈並行技術是一個反復出現的話題,目前主要是對樂觀執行模型的改造和模仿,缺乏實質性突破。未來可能會有更多新項目加入並行EVM競爭,舊項目也會實現EVM並行升級或兼容方案。

除了高性能EVM,業界也期待看到WASM、SVM和Move VM等更多元化的技術發展。