原作者: Xinwei、MT Capital
TL;DR
並列 EVM の必要性は、トランザクションを順次処理する従来の EVM の効率性の問題を解決し、複数の操作を同時に実行できるようにすることでネットワークのスループットとパフォーマンスを大幅に向上させるためです。
並列EVMの実装方法には、スケジュールベースの同時処理、マルチスレッドEVMインスタンス、システムレベルのシャーディングが含まれますが、信頼性の低いタイムスタンプ、ブロックチェーンの決定論、バリデーターの収益指向などの技術的な課題に直面しています。
Monad Labs は、レイヤー 1 プロジェクト Monad を通じて、1 秒あたり最大 10,000 トランザクションの処理、1 秒のブロック時間、並列実行機能、MonadBFT コンセンサス メカニズムなどの独自の技術機能を通じて、ブロックチェーンのスケーラビリティとトランザクション速度を大幅に向上させることを目指しています。
Sei V2 は Sei ネットワークの重要なアップグレードであり、初の完全並列 EVM となることを目指しており、EVM スマート コントラクトとの下位互換性、オプティミスティックな並列化、新しい SeiDB データ構造、既存のチェーンとの相互運用性を提供し、トランザクション処理速度とネットワークの大幅な向上を目指しています。スケーラビリティ。
Neon EVM は、Ethereum dApps に効率的で安全な分散環境を提供するように設計された Solana 上のプラットフォームで、開発者は Solana の高スループットと低コストを活用しながら、dApps を簡単にデプロイして実行できます。
Lumio は Pontem Network が開発したレイヤー 2 ソリューションで、Aptos が使用する EVM と Move VM を独自にサポートすることでイーサリアムのスケーラビリティの課題を革新的に解決し、Web3 エクスペリエンスを Web2 レベルに近づけます。
Eclipse は、SVM を使用してトランザクション処理を高速化し、モジュラー ロールアップ アーキテクチャを採用し、イーサリアム決済、SVM スマート コントラクト、Celestia データの可用性、および RISC Zero 不正防止を統合するイーサリアム レイヤ 2 ソリューションです。
Solana は Sealevel テクノロジーを使用して並列スマート コントラクト処理を実現し、Sui は Narwhal および Bullshark コンポーネントを通じてスループットを向上させ、Fuel は UTXO モデルを通じて並列トランザクション実行を実装し、Aptos は Block-STM エンジンを使用してトランザクション処理機能を向上させ、すべてブロックチェーン分野の実証を行っています。並列技術のさまざまな実装と利点
並列処理を採用する際の主な課題には、データ競合と読み取り/書き込み競合の問題の解決、既存の標準との技術互換性の確保、新しいエコシステムの相互作用パターンへの適応、特にセキュリティとリソース割り当ての観点から増大するシステムの複雑さの管理が含まれます。
並列 EVM は、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率の向上に大きな可能性を示し、ブロックチェーン テクノロジの大きな変化を示します。複数のプロセッサ上でトランザクションを同時に実行することでトランザクション処理能力を向上させ、従来の逐次トランザクション処理の制限を打ち破ります。並列 EVM は多大な可能性を秘めていますが、実装を成功させるには、複雑な技術的課題を克服し、広範なエコシステムの導入を確実にする必要があります。
並列EVMの基本概念
EVM の概要
イーサリアム仮想マシン (EVM) は、イーサリアム ブロックチェーンのコア コンポーネントであり、そのコンピューティング エンジンとして機能します。これは、イーサリアム ネットワーク上でスマート コントラクトを実行するための実行環境を提供する、準チューリングの完全なマシンです。これは、イーサリアム エコシステム全体で信頼と一貫性を維持するために重要です。
EVM は、バイトコードを処理することによってスマート コントラクトを実行します。バイトコードは、スマート コントラクト コードにコンパイルされるより基本的な形式で、通常は Solidity などの高レベル プログラミング言語で記述されます。これらのバイトコードは、算術演算やデータの保存/取得などのさまざまな機能を実行するために使用される一連の操作コード (オペコード) で構成されています。 EVM はスタック マシンとして動作し、後入れ先出し方式で操作を処理します。EVM の各操作には関連するガス コストがかかります。このガス システムは、操作の実行に必要な計算量を測定し、公平なリソース配分を確保し、ネットワークの不正使用を防ぎます。
Ethereum では、トランザクションは EVM の機能において重要な役割を果たします。トランザクションには 2 つのタイプがあります。1 つはメッセージの呼び出しを引き起こすトランザクション、もう 1 つはコントラクトの作成を引き起こすトランザクションです。コントラクトを作成すると、コンパイルされたスマート コントラクトのバイトコードを含む新しいコントラクト アカウントが作成され、別のアカウントがコントラクトに対してメッセージ呼び出しを行うと、そのバイトコードが実行されます。
EVM のアーキテクチャには、バイトコード、スタック、メモリ、ストレージなどのコンポーネントが含まれています。実行中にデータを一時的に保存するための専用のメモリスペースと、データを無期限に保持するためのブロックチェーン上の永続的なストレージスペースがあります。 EVM の設計では、スマート コントラクトの安全な実行環境を確保し、再入攻撃を防ぐためにスマート コントラクトを分離し、ガスやスタックの深さの制限などのさまざまなセキュリティ対策を採用しています。
さらに、EVM の影響は EVM 互換チェーンを通じてイーサリアムを超えて広範囲に広がります。これらのチェーンは異なりますが、イーサリアム ベースのアプリケーションとの互換性を維持しており、イーサリアム ベースのアプリケーションとシームレスに対話できます。これらのチェーンは、エンタープライズソリューション、GameFi、DeFiなどのさまざまな分野で重要な役割を果たしています。
並列EVMの必要性
並列 EVM (イーサリアム仮想マシン) の必要性は、ブロックチェーン ネットワークのパフォーマンスと効率を大幅に向上させる機能に由来しています。従来の EVM はトランザクションを順番に処理するため、大量のエネルギーを消費するだけでなく、ネットワーク バリデータに大きな負荷がかかります。このアプローチは多くの場合、トランザクションコストの高さと非効率をもたらし、ブロックチェーンの広範な採用に対する大きな障害と考えられています。
並列 EVM は、複数の操作を同時に実行できるようにすることで、コンセンサス プロセスに革命をもたらします。並列実行機能によりネットワークのスループットが大幅に向上し、それによってブロックチェーン全体のパフォーマンスとスケーラビリティが向上します。並列EVMを使用することで、ブロックチェーンネットワークはより多くのトランザクションをより短時間で処理できるようになり、従来のブロックチェーンシステムによく見られる輻輳の問題や処理時間の遅さを効果的に解決できます。
並列 EVM は、ブロックチェーン テクノロジーのさまざまな側面に大きな影響を与えます。
これは、よりエネルギー効率の高いトランザクション処理方法を提供します。 Parallel EVM は、バリデーターとネットワーク全体の作業をオフロードすることで、より持続可能なブロックチェーン エコシステムの構築に役立ちます。
スケーラビリティの向上とスループットの向上は、取引手数料の削減に直接つながります。ユーザーはより経済的なエクスペリエンスを享受できるようになり、ブロックチェーン プラットフォームがより幅広い視聴者にとって魅力的なものになります。
複数のトランザクションを順番に処理するのではなく同時に処理することにより、ネットワーク需要が高い期間でも dApp をよりスムーズに実行できます。
並列EVMの実装方法
現在の EVM アーキテクチャでは、最も詳細な読み取りおよび書き込み操作は sload および sstore であり、それぞれ状態トライからのデータの読み取りおよび書き込みに使用されます。したがって、これら 2 つの操作で異なるスレッドが競合しないようにすることが、並列/同時 EVM を実装するための簡単なエントリ ポイントとなります。実際、イーサリアムには特別なタイプのトランザクションがあり、これには「アクセス リスト」と呼ばれる特別な構造が含まれており、トランザクションが読み取りおよび変更されるストレージ アドレスを保持できるようになります。したがって、これは、スケジューリング ベースの同時実行アプローチを実装するための良い出発点となります。
システムの実装に関しては、並列/同時 EVM には 3 つの一般的な形式があります。
EVM インスタンスのマルチスレッド化。
ノード上の複数の EVM インスタンスのマルチスレッド化。
複数のノード上の複数の EVM インスタンスのマルチスレッド (基本的にシステム全体のシャーディング)。
ブロックチェーン システムとデータベース システムにおける並列処理/同時実行の違いは次のとおりです。
タイムスタンプが信頼できないため、タイムスタンプベースの同時実行方式をブロックチェーンの世界に導入することが困難になります。
異なるバリデータ間で再実行されるトランザクションが同じであることを保証する、ブロックチェーン システム上の絶対的な確実性。
バリデーターの最終的な目標は、トランザクションの実行を高速化することではなく、収益を高めることです。
では、何が必要なのでしょうか？
システムレベルの合意が必要であり、より迅速な実行がより高い利益につながります。
ブロック制約を考慮した多変数スケジューリング アルゴリズムにより、実行をより速く完了しながら、より多くの収益を獲得できます。
オペコードレベルのデータロック、メモリキャッシュレイヤーなどを含む、よりきめ細かいデータ操作。
主なプロジェクトとその技術
Monad Labs
Monad は、独自の技術機能を通じてブロックチェーンのスケーラビリティとトランザクション速度を大幅に向上させるように設計された EVM レイヤー 1 です。 Monad の主な利点は、1 秒あたり最大 10,000 のトランザクションを処理でき、ブロック時間が 1 秒であることです。これは、MonadBFT コンセンサス メカニズムと EVM 互換性により、トランザクションを効率的かつ迅速に処理できるようになります。
Monad の最も魅力的な機能の 1 つは、複数のトランザクションを同時に処理できる並列実行機能です。これにより、従来のブロックチェーン システムの逐次処理方法と比較して、ネットワーク効率とスループットが大幅に向上します。
Monad の開発は、Keone Hon、Eunice Giarta、James Hunsaker が共同設立した Monad Labs によって主導されています。このプロジェクトはシード資金として 1,900 万ドルの調達に成功しており、2024 年の第 1 四半期半ばにテストネットを立ち上げ、その後メインネットを立ち上げる予定です。
Monad は、高性能ブロックチェーンにするために 4 つの主要な領域で最適化されています。
MonadBFT：
MonadBFT は、Monad ブロックチェーンの高性能コンセンサス メカニズムであり、ビザンチン アクターの存在下で部分同期条件下でトランザクション順序の一貫性を達成するために使用されます。これは HotStuff に基づく改良版であり、楽観的な応答性と一般的な場合には線形通信オーバーヘッド、タイムアウトの場合には二次通信オーバーヘッドを備えた 2 段階 BFT アルゴリズムを使用します。 MonadBFT では、リーダーは各ラウンドで新しいブロックと前のラウンドの QC (クォーラム証明書) または TC (タイムアウト証明書) をバリデーターに送信します。バリデーターはブロックをレビューし、同意された場合は、署名された「はい」投票を次のリーダーのラウンドに送信します。このプロセスでは、しきい値署名を介して **2 f+ 1** バリデーターの「はい」票を集計し、QC を形成します。一般的な通信の場合、リーダーはバリデーターにブロックを送信し、バリデーターは次のラウンドの投票をリーダーに直接送信します。 MonadBFT はまた、ペアリング ベースの BLS 署名を採用して、署名を段階的に単一の署名に集約することでスケーラビリティの問題に対処し、単一の有効な集約署名を検証することで、公開キーに関連付けられたすべての共有がメッセージに署名したことを証明します。パフォーマンス上の理由から、MonadBFT はハイブリッド署名スキームを採用しており、BLS 署名は集約可能なメッセージ タイプ (投票とタイムアウト) にのみ使用されます。メッセージの整合性と信頼性は、引き続き ECDSA 署名によって提供されます。これらの特性により、MonadBFT は効率的かつ堅牢なブロックチェーンのコンセンサスを達成できます。
遅延実行:
これは、実行プロセスをコンセンサスプロセスから切り離す重要なイノベーションです。このアーキテクチャでは、コンセンサスプロセスにはトランザクションの正式な順序に同意するノードが含まれますが、実行は実際にそれらのトランザクションを実行して状態を更新するプロセスです。この設計では、リーダー ノードはトランザクションの順序を提案しますが、順序を提案するときに最終状態のルートがわかりません。バリデータ ノードは、ブロックの有効性について投票するときに、ブロック内のすべてのトランザクションが正常に実行されるかどうかを知りません。
この設計により、モナドの速度が大幅に向上し、単一シャードのブロックチェーンを数百万のユーザーに拡張できるようになります。モナドでは、各ノードはブロック N でコンセンサスに達しながらブロック N 内のトランザクションを独立して実行し、ブロック N+1 でコンセンサスに達し始めます。このアプローチでは、実行はコンセンサスに従うだけでよいため、より大きなガス予算が可能になります。さらに、このアプローチは、実行が平均してコンセンサスに従うだけでよいため、計算時間の特定の変動に対する耐性が高くなります。
ステートマシンのレプリケーションをさらに確実にするために、モナドにはブロック提案に D ブロック分遅延されたマークル ルートが含まれています。この遅延マークル ルートにより、ノードが誤った動作や悪意のある動作を実行した場合でも、ネットワーク全体の一貫性が維持されます。
MonadBFT では、ファイナリティは単一スロット (1 秒) であり、実行結果の遅延は通常、フル ノードで 1 秒未満です。この単一スロットのファイナリティは、トランザクションが送信された後、ユーザーは 1 ブロック後にトランザクションの正式な順序を確認できることを意味します。ネットワークの大多数が悪意を持って行動しない限り、並べ替えの可能性はありません。取引結果を迅速に理解する必要があるユーザー (高頻度トレーダーなど) の場合は、フルノードを実行して遅延を最小限に抑えることができます。
並列実行:
これにより、モナドが複数のトランザクションを同時に実行できるようになります。このアプローチは、一見するとイーサリアムの実行セマンティクスとは異なるように見えるかもしれませんが、そうではありません。モナド ブロックはイーサリアム ブロックと同じであり、線形に順序付けされたトランザクションのコレクションです。これらのトランザクションを実行した結果は、Monad と Ethereum で同じです。
並列実行中、Monad はオプティミスティック実行アプローチを使用し、ブロック内の以前のトランザクションが完了する前に後続のトランザクションの実行を開始します。これにより、誤った実行結果が生じる場合があります。モナドは、トランザクションの実行に使用された入力を追跡し、それらを前のトランザクションの出力と比較することで、この問題を解決します。不一致がある場合は、正しいデータを使用してトランザクションを再実行する必要があります。
さらに、Monad は静的コード アナライザーを採用してトランザクションの実行時にトランザクション間の依存関係を予測し、非効率な並列実行を回避します。最良の場合、モナドは多くの依存関係を事前に予測できますが、最悪の場合、単純な実行モードに戻ります。
Monad の並列実行テクノロジは、ネットワーク効率とスループットを向上させるだけでなく、実行戦略を最適化することで並列実行によるトランザクションの失敗を軽減します。
MonadDb：
MonadDb は、データのストレージと処理のために最適化されています。これは、特に状態データとトランザクション データの処理に関して、ネットワーク全体のパフォーマンスを向上させるための Monad 最適化戦略の一部です。このようなコンポーネントは、データストレージの効率と拡張性を強化し、大量のデータを処理するブロックチェーンネットワークの能力を向上させるように設計されています。これには、改良されたデータ インデックス作成メカニズム、より効率的なストレージ構造、最適化されたデータ アクセス パスが含まれます。これらの最適化により、データ アクセス時間が短縮され、トランザクション処理速度が向上し、それによってブロックチェーン ネットワーク全体のパフォーマンスが向上します。
生態プロジェクト
Tayaswap
TayaSwap は、SubLabs を利用した Monad ベースの AMM DEX で、従来の注文帳や仲介業者なしで資産を取引できるようにします。 AMM は数式とスマート コントラクトを利用してトークン交換を促進し、価格を決定し、スマート コントラクトを利用してピアツーピア トランザクションを可能にします。
Ambient Finance
Ambient（旧CrocSwap）は、二国間AMMがブロックチェーン資産の任意のペアに対して集中的で一定の商品流動性を組み合わせることができる分散型取引プロトコルです。 Ambient は、単一のスマート コントラクト内で DEX 全体を実行します。単一の AMM プールは、別個のスマート コントラクトではなく、軽量のデータ構造です。
Shrimp Protocol
Shrimp は、フライホイール トークン エコノミクスと現実世界の資産のサポートを備えた (3, 3) DEX で、間もなく Monad に登場します。
Catalyst
Catalyst は、モジュラー ブロックチェーン間のパーミッションレス流動性ソリューションであり、すべてのチェーンを接続し、どこからでもあらゆる資産にアクセスできるようにするために設計されています。 Catalyst を使用すると、開発者はすべてのチェーンに自動的に接続し、統一されたエコシステム内のユーザーにアクセスできるようになります。また、そのシンプルで分散型のセルフホスト設計により、プロジェクトは安全かつシームレスに流動性にアクセスできるようになります。
Swaap
Swaap は市場中立的な自動マーケット メーカー (AMM) です。オラクルと動的スプレッドを組み合わせて、流動性プロバイダーに持続可能な収益を提供し、トレーダーに低価格を提供します。このプロトコルは一時的な損失を大幅に削減し、複数の資産プールを提供します。
Elixir
Elixir は、マーケットメイクアルゴリズムを使用して API 呼び出しを通じて集中型取引所と対話し、ロングテール暗号資産に流動性をもたらす分散型マーケットメイクプロトコルです。
Timeswap
Timeswap は、オラクルや清算人を使用しない AMM に基づく分散型マネー マーケット プロトコルです。資産をリアルタイムで取引できる Uniswap とは異なり、Timeswap での借入では、返済が完了するまでトークンを取引する必要があります。貸し手は、借り手が担保として使用する一定量の資産 B を「保護」しながら、お金を借りるために資産 A を提供します。ユーザーはリスクプロファイルを調整して、住宅ローン比率を低くしてより高い金利を得ることができ、あるいはその逆も可能です。
Poply
Poply はモナドチェーン専用のコミュニティベースの NFT マーケットであり、このチェーン専用に作成された NFT コレクションを表示および強化し、AI を使用してアートとユーザーフレンドリーなインターフェイスを生成することで、ユニークな NFT に興味のある人々を魅了します。トークン。
Switchboard
Switchboard は、ユニバーサル データ フィードと検証可能なランダム性を実現する、パーミッションレスでカスタマイズ可能なマルチチェーン オラクル プロトコルです。データの種類に関係なく、誰でもあらゆる形式のデータをプッシュできるようにすることで、ユーザーにワンストップ ショップを提供し、次世代の分散型アプリケーションの推進に役立ちます。
Pyth Network
Pyth Network は、Douro Labs によって開発された次世代の価格オラクル ソリューションであり、ブロックチェーン テクノロジーを通じて、仮想通貨、株式、外国為替、商品などのチェーン上の貴重な金融市場データをプロジェクトやプロトコル、一般大衆に提供することを目的としています。このネットワークは、70 を超える信頼できるデータ プロバイダーからのファーストパーティ価格データを集約し、スマート コントラクトやその他のオンチェーンまたはオフチェーン アプリケーションで使用できるように公開します。
AIT Protocol
AIT プロトコルは、Web3 人工知能ソリューションを提供する人工知能データ インフラストラクチャです。 AIT分散型マーケットプレイスは、何百万人もの暗号通貨ユーザーに、「お金を稼ぐためのトレーニング」タスクに参加するユニークで広範な機会を提供します。これは、人工知能モデルの開発に積極的に貢献しながら同時に報酬を獲得し、開発に貢献することを可能にするコンセプトです。
Notifi
Notifi は、すべての Web3 プロジェクトに共通の通信層を提供し、通知およびメッセージング機能を分散アプリケーションに組み込んで、デジタルおよびオンチェーン チャネルでユーザーと対話する計画を立てています。 Notifi API を使用すると、開発者は、世界中のすべてのアプリケーションにネイティブ ユーザー エクスペリエンスを提供できるシンプルな API を通じて、複雑な通信インフラストラクチャのロックを解除できます。Notifi Center は、モバイルおよび Web から利用できるカスタマイズされた情報の通知エクスペリエンスをユーザーに提供します。 Web3 世界のすべての情報を管理し、Notifi Push を使用すると、マーケティング担当者は、ビジネスの成長を促進し、ユーザー ベースを維持する、一貫したマルチチャネル エンゲージメントを作成できます。
ACryptoS
ACryptoS は、高度な暗号化戦略プラットフォーム、マルチチェーン収益集計オプティマイザーおよび DEX であり、自動複合シングルトークン ボールト、デュアル トークン LP ボールト、独自の流動性ボールト、Balancer-V2 ブランチ DEX、およびステーブルコイン取引所を提供します。 。 ACryptoSはもともと2020年11月にBNBチェーンで開始され、現在は11のチェーンに拡大し、100を超えるボールトが展開されており、DeFiユーザーとプロトコルのサポートを目指しています。
MagmaDAO
MagmaDAO は、エコシステムの競争力のあるエアドロップを通じて公正なトークン配布を達成することを目的とした DAO 制御の流動性ステーキング プロトコルであり、イーサリアム外の最初の分散型バリデーターであり、最速、安価、最も検閲耐性のある Strong EVM L1 モナドに基づいて構築されています。
Wombat Exchange
Wombat Exchange は、オープンな流動性プール、低スリッページ、一方的なステーキングを備えたマルチチェーンのステーブルコイン取引所です。
Wormhole
ワームホールは、クロスチェーン アプリケーションの開発者とユーザーが複数のエコシステムを利用できるようにする分散型ユニバーサル メッセージング プロトコルです。
DeMask Finance
DeMask Finance は、NFT と ERC 20 トークン間のトランザクションのためのオンチェーン AMM プロトコルです。 DeMask Finance は、ETH やその他のトークンと組み合わせた NFT コレクションと NFT 起動パッドの作成をサポートします。 NFT分散型取引所：ERC-1155 NFTまたは他のトークンとETHおよびERC-20トークンのペアリングをサポートします。 DeMask プロトコルは、NFT 市場に流動性を追加することを目的としており、ERC 20 トークンまたはネイティブ トークンと NFT コレクション間のシームレスな交換を可能にするインターフェイスを提供します。 DeMask は、すべてのユーザーが流動性プールを作成および所有し、完全に自動化された方法で取引できるようにする、相互接続されたスマート コントラクトのシステムです。各プールはトークンと NFT を含む 1 組の資産を保持し、即時取引に固定価格を提供します。これにより、他の契約でも 2 つの資産の長期にわたる平均価格を見積もることができます。流動性プールを持つユーザーは、資産ペアを交換すると報酬が得られます。
Sei V2
Sei V2 は Sei ネットワークへの重要なアップグレードであり、初の完全並列 EVM となることを目指しています。このアップグレードにより、sei は次のことが可能になります。
EVM スマート コントラクトとの下位互換性:
これは、開発者がコードを変更せずに、監査済みの EVM 互換スマート コントラクトを Sei にデプロイできることを意味します。これは、既存のスマートコントラクトをイーサリアムなどの他のブロックチェーンから Sei に移行するプロセスを簡素化するため、開発者にとって非常に重要です。
技術的な観点から見ると、sei ノードは、イーサリアム仮想マシンの Go 実装である Geth を自動的にインポートします。 Geth はイーサリアム トランザクションの処理に使用され、その結果生じる更新 (状態の更新や非 EVM 関連のコントラクトへの呼び出しを含む) は、sei が EVM 用に作成した特別なインターフェイスを通じて行われます。
楽観的な並列化:
これにより、開発者が依存関係を定義する必要がなく、ブロックチェーンが並列化をサポートできるようになります。これは、すべてのトランザクションを並行して実行でき、競合が発生した場合 (たとえば、トランザクションが同じ状態にアクセスした場合)、チェーンは各トランザクションがアクセスしたストレージの部分を追跡し、それらのトランザクションを順番に再実行することを意味します。このプロセスは、原因不明の競合がすべて解決されるまで再帰的に続行されます。トランザクションはブロック単位で順序付けされるため、プロセスは決定的であり、チェーンレベルの並列性を維持しながら開発者のワークフローを簡素化します。
SeiDB：
SeiDBと呼ばれる新しいデータ構造を導入して、プラットフォームのストレージ層を最適化します。 SeiDB の主な目的は、新しいノードの状態同期プロセスを簡素化しながら、ネットワークのデータ量が過剰になる問題である状態の肥大化を防ぐことです。この設計は、sei ブロックチェーンの全体的なパフォーマンスとスケーラビリティを向上させることを目的としています。
Sei V2 は、従来の IAVL ツリーをステート ストレージとステート コミットメントという 2 つのコンポーネントからなるシステムに変換することでこの目標を達成します。この変更により、遅延とディスク使用量が大幅に削減され、sei V2 では、マルチスレッド アクセスの読み取りおよび書き込みパフォーマンスを向上させるために PebbleDB の使用に移行する予定です。
既存のチェーンとの相互運用性:
Sei V2 は、EVM と Sei がサポートする他の実行環境とのシームレスな組み合わせを可能にし、ネイティブ トークンやステーキングなどの他のチェーン機能に簡単にアクセスできる、よりスムーズなエクスペリエンスを開発者に提供します。また、EVM スマート コントラクトをサポートする新しいコンポーネントも作成されます。これらの EVM スマート コントラクトは、コンセンサスと並列化に対して行われたすべての変更から恩恵を受け、既存の Cosmwasm スマート コントラクトと対話することもできます。
パフォーマンスの観点から見ると、sei V2 は 1 秒あたり 28,300 バッチ トランザクションのスループットを実現し、ブロック時間は 390 ミリ秒、ファイナリティは 390 ミリ秒を実現します。これにより、sei はより多くのユーザーをサポートし、既存のブロックチェーンよりも優れたインタラクティブなエクスペリエンスを提供しながら、トランザクションあたりのコストを低く抑えることができます。
Sei V2 の主なアップグレードの進捗状況は、コードの完成に近づいています。レビューが完了すると、アップグレードは 2024 年の第 1 四半期にパブリック テストネットでリリースされ、2024 年前半にメインネットにデプロイされる予定です。
Neon
Neon EVM は、Solana ブロックチェーンのパワーを活用して、Ethereum dApps に効率的な環境を提供します。これは Solana 内でスマート コントラクトとして実行され、開発者は最小限のコード変更またはまったく変更を加えずに Ethereum dApps を展開し、Solana の高度な機能の恩恵を受けることができます。 Neon EVM のアーキテクチャと運用はセキュリティ、分散化、持続可能性に焦点を当てており、イーサリアム開発者に Solana 環境にシームレスに移行する機会を提供します。これは、低手数料と高いトランザクション速度という Solana の利点を活用し、トランザクションの並行実行を可能にし、高いスループットを提供し、コストを削減します。 Neon EVM エコシステムの主なコンポーネントは次のとおりです。
ネオンEVMプログラム:
これは、Berkeley Packet Filter バイトコードにコンパイルされた EVM であり、Solana 上で実行されます。イーサリアムのルールに従って、Solana 上でイーサリアムのようなトランザクション (Neon トランザクション) を処理します。 Neon EVM は分散型マルチシグネチャ EVM アカウントを通じて設定され、参加者は Neon EVM コードと設定パラメータを変更できます。
Neon EVM がトランザクションを処理するプロセスには、いくつかの重要な手順が含まれます。まず、ユーザーはイーサリアム互換のウォレットを通じてイーサリアムのようなトランザクション (N-tx) を開始します。これらのトランザクションは、Neon プロキシを通じて Solana トランザクション (S-tx) にカプセル化され、Solana でホストされる Neon EVM プログラムに渡されます。 Neon EVM プログラムは、トランザクションのブロックを解除し、ユーザー署名を検証し、EVM 状態 (アカウント データとスマート コントラクト コードを含む) をロードし、Solana BPF (バークレー パケット フィルター) 環境でトランザクションを実行し、新しい Neon EVM 状態を反映するように Solana の状態を更新します。
Neon プロキシ: 最小限の再構成で Ethereum dApp を Neon に移植できるようになります。 Neon Proxy は、EVM トランザクションを Solana トランザクションにパッケージ化し、使いやすいコンテナ化されたソリューションとして提供します。 Neon プロキシ サーバーを実行しているオペレーターは、Solana 上でのイーサリアムのようなトランザクションの実行を容易にし、Solana エコシステム内のガス料金やその他の支払いに NEON トークンを受け入れます。
Neon DAO: DAO は Neon Foundation に管理サービスを提供し、将来の研究開発を指導します。これは、Solana 上の一連のコントラクトとして動作し、Neon EVM 機能を制御するガバナンス層を提供します。 NEON トークン所有者は、提案や提案への投票などの DAO アクティビティに参加できます。
NEON トークン: このユーティリティ トークンには、ガス料金の支払いと DAO を介したガバナンスへの参加という 2 つの主な機能があります。
統合とツール: Neon EVM は、開発と分析のためのさまざまな統合とツールをサポートしています。これらには、NeonScan などのブロック エクスプローラー、トークン転送用の ERC-20 SPL ラッパー、Solana と Neon EVM 間で ERC-20 トークンを転送するための NeonPass、トークンをテストするための NeonFaucet、および MetaMask Wallet 互換性などの EVM との互換性が含まれます。
Eclipse
Eclipse は、Solana 仮想マシン (SVM) を活用してトランザクション処理を劇的に高速化する Ethereum のレイヤー 2 ソリューションです。 Eclipse は、モジュラー ロールアップ アーキテクチャを使用し、イーサリアム決済、SVM スマート コントラクト、Celestia データの可用性、RISC Zero セキュリティなどの主要テクノロジーを統合することで、速度と拡張性を重視して設計されています。
具体的には、Eclipse Mainnet は、モジュール式スタック部分の最良の部分を組み合わせています。
決済層 - イーサリアム: Eclipse は決済層としてイーサリアムを使用します。この層では、トランザクションが完了し、保護されます。イーサリアムを使用するということは、その堅牢なセキュリティと流動性を活用するだけでなく、取引手数料を支払うためのガストークンとして ETH を使用することも意味します。この設定により、Eclipse は Ethereum から強力なセキュリティ機能を継承できるようになります。
実行層 - SVM: スマート コントラクトの実行に関して、Eclipse は SVM を使用します。これは、EVM がトランザクションを順次実行する方法とはまったく対照的で、SVM は並列トランザクション処理が可能です。 Sealevel ランタイムは、状態の重複を伴わないトランザクションの並列処理を特徴としており、Eclipse を水平方向に拡張してスループットを向上させることができます。
データの可用性 - Celestia: データがタイムリーに利用可能で検証可能であることを保証するために、Eclipse は Celestia を使用します。 Celestia は、データ公開のためのスケーラブルで安全なプラットフォームを提供し、Eclipse の高スループットの重要なサポートです。
不正防止 - RISC Zero: Eclipse は、ゼロ知識不正防止のために RISC Zero を統合し、中間状態のシリアル化の必要性を回避し、それによってシステムの効率とセキュリティを向上させます。
Eclipse は、真に大規模に使用できるイーサリアム用のユニバーサル レイヤ 2 ソリューションを提供するように設計されています。これは、特定のアプリケーションのロールアップによって課せられる制限と、その結果生じるユーザーと開発者のエクスペリエンスの悪化につながる可能性のある分離性と複雑さの問題に対処するように設計されています。 Eclipse は、モジュラー ロールアップ システムと統合テクノロジー コンポーネントを通じて、イーサリアム上にスケーラブルでパフォーマンスの高い dApp を構築するための魅力的なオプションを提供します。
Lumio
Lumio は、イーサリアムのスケーラビリティの課題を解決し、Web2 のようなエクスペリエンスを Web3 にもたらすために Pontem Network によって開発されたレイヤー 2 ソリューションです。 Aptos が使用する EVM と Move VM の両方をサポートする機能により、ブロックチェーン スペースにおけるユニークなロールアップとして際立っています。この二重互換性により、Lumio は Aptos でトランザクションを処理しながら、同時に Ethereum で決済できるため、dApp 開発者とユーザーに多用途で効率的なソリューションを提供できます。次の主要な機能があります。
デュアルVM互換性：LumioはEVMとAptosのMove VMを独自にサポートしています。この二重互換性により、Lumio は Ethereum と Aptos の機能をシームレスに統合でき、dApp の開発と実行の柔軟性と効率が向上します。
高スループットと低レイテンシ: Lumio は、トランザクションの順序付けに Aptos などの高性能チェーンを活用することで、トランザクション帯域幅を大幅に増加します。この統合により、Lumio はイーサリアムのセキュリティと流動性の特性を維持しながら、大量のトランザクションを効率的に処理できるようになります。
オプティミスティックロールアップテクノロジー：LumioはオープンソースのOPスタックを使用し、オプティミスティックロールアップテクノロジーを採用しています。オプティミスティック ロールアップは効率的なトランザクション処理と低コストで知られており、イーサリアム ベースのアプリケーションのスケーリングに適しています。
柔軟なガスコスト経済モデル: Lumio は、アプリケーション中心のガスコスト経済モデルを導入しています。このモデルにより、アプリケーション開発者はネットワーク利用から直接利益を得ることができ、より革新的でユーザーフレンドリーな dApp 開発を可能にする可能性があります。
相互運用性と統合: Aptos でトランザクションを処理し、Ethereum で決済する Lumio の能力は、異なるブロックチェーン エコシステム間の高度な相互運用性を示しています。この機能により、開発者はアプリケーションで Ethereum と Aptos を最大限に活用できるようになります。
セキュリティとスケーラビリティのバランス: Ethereum の強力なセキュリティと Aptos のスケーラビリティを組み合わせることで、開発者に高性能で安全な dApps を構築するための魅力的なソリューションを提供します。 Lumio のアーキテクチャは、これら 2 つの重要な側面のバランスを効果的に取るように設計されています。
Lumio は現在クローズドベータ版であり、一部のユーザーに段階的に展開する予定です。このアプローチにより、ユーザーのフィードバックに基づいてプラットフォームを徹底的にテストして改善することができ、より広範なリリースにおいて堅牢でユーザーフレンドリーなプラットフォームが保証されます。
業界内の他の並行プロジェクト
Solana
Solana の Sealevel テクノロジーは、そのブロックチェーン アーキテクチャの重要なコンポーネントであり、並列処理テクノロジーを通じてスマート コントラクトのパフォーマンスを向上させるように設計されています。このアプローチは、一度に 1 つのコントラクトを処理し、ブロックチェーンの状態を順次変更する EVM や EOS の WASM ベースのランタイムなど、他のブロックチェーン プラットフォームのシングルスレッド処理とは大きく異なります。
Sealevel を使用すると、Solana ランタイムはバリデーターが利用できるすべてのコアを利用して、数万の契約を並行して処理できます。この並列処理機能が可能になるのは、Solana トランザクションが実行中に読み書きされるすべての状態を明示的に記述し、重複しないトランザクションと同じ状態を読み取るだけのトランザクションを同時に実行できるためです。
Sealevel の中核機能は、Cloudbreak アカウント データベースや Proof of History (PoH) コンセンサス メカニズムなどのコンポーネントを含む、Solana の独自のアーキテクチャに基づいています。 Cloudbreak は公開キーをアカウントにマッピングし、アカウントは残高とデータを維持し、プログラム (ステートレス コード) がこれらのアカウントの状態遷移を管理します。
Solana のトランザクションは命令のベクトルで指定され、各命令にはプログラム、プログラム命令、トランザクションが読み書きしたいアカウントのリストが含まれます。このインターフェイスは、デバイスへの低レベルのオペレーティング システム インターフェイスからインスピレーションを得たもので、SVM が数百万の保留中のトランザクションを並べ替え、重複しないすべてのトランザクションを並列処理するようにスケジュールできるようになります。さらに、Sealevel はすべての命令をプログラム ID でソートし、同じプログラムをすべてのアカウントで同時に実行できます。これは、GPU で使用される SIMD (Single struct Multiple Data) 最適化と同様のプロセスです。
Sealevel for Solana には、スケーラビリティの強化、レイテンシーの削減、コスト効率、セキュリティの向上など、いくつかの利点があります。これにより、Solana ネットワークは 1 秒あたりのトランザクション数が大幅に増加し、ほぼ瞬時にトランザクションを完了し、トランザクション手数料を削減できるようになります。並列処理中であっても、Solana の強力なセキュリティ プロトコルを通じてスマート コントラクトのセキュリティが維持されます。
Sealevel は、高速並列処理とトランザクション スループットの向上を可能にすることで、Solana を強力な分散アプリケーション プラットフォームにしています。
Sui
Sui の並列テクノロジー機能により、Sui は、さまざまな Web3 アプリケーションやユースケースに適した効率的で高スループットのブロックチェーン プラットフォームになります。これらの特徴的な機能が連携して、ネットワークの効率とスループットを向上させます。
イッカクとブルシャークのコンポーネント: これら 2 つのコンポーネントは、Sui のコンセンサス メカニズムにとって重要です。 Narwhal はメモリ プールとして機能し、トランザクション処理の高速化、ネットワーク効率の向上、Bullshark (コンセンサス エンジン) への送信時のデータの可用性の確保を担当します。 Bullshark は、Narwhal によって提供されたデータを分類する責任を負い、ビザンチンのフォールト トレランスを利用してトランザクションの正当性を検証し、これらのトランザクションをネットワーク全体に分散します。
資産所有権モデル:Sui ネットワークでは、資産は 1 人の所有者が所有することも、複数の所有者が共有することもできます。単一の所有者の資産はネットワーク経由で迅速かつ自由に転送できますが、共有資産はコンセンサス システムを通じて検証する必要があります。この資産所有権システムにより、トランザクション処理の効率が向上するだけでなく、開発者がアプリケーション用に複数の種類の資産を作成できるようになります。
分散コンピューティング:Sui の設計により、ネットワークは需要に基づいてリソースを拡張でき、クラウド サービスのように機能します。これは、Sui ネットワークの需要が増加しても、ネットワーク検証ツールが処理能力を追加し、ネットワークの安定性を維持し、ガス料金を低く抑えることができることを意味します。
Sui Move プログラミング言語: Sui Move は、高性能、安全、機能豊富なアプリケーションを作成するために設計された、Sui のネイティブ プログラミング言語です。これは Move 言語をベースにしており、スマート コントラクト プログラミング言語の欠陥を改善し、スマート コントラクトのセキュリティとプログラマーの作業効率を向上させることを目的としています。
プログラマブル トランザクション ブロック（PTB）：Sui の PTB は、すべてのスマート コントラクトで公開されているオンチェーンの Move 関数にアクセスできる、複雑で構成可能なトランザクション シーケンスです。この設計は、支払いまたは金融指向のアプリケーションに強力な保証を提供します。
水平方向のスケーラビリティ:Sui のスケーラビリティはトランザクション処理に限定されず、ストレージも含まれます。これにより、開発者は豊富なプロパティを持つ複雑な資産を定義し、ガス料金を節約するために間接的なオフチェーン ストレージを使用することなく、それらを直接オンチェーンに保存することができます。
Fuel
燃料ネットワークでは、"並行取引執行"は、ネットワークが大量のトランザクションを効率的に処理できるようにする重要なテクノロジーです。この並列実行の中核は、UTXO (Unspent Transaction Output) モデルに基づく厳密な状態アクセス リストの使用によって実現されます。このモデルは、ビットコインや他の多くの暗号通貨の基本要素です。
Fuel では、UTXO モデルに並列トランザクション実行機能が導入されています。厳密な状態アクセス リストを使用することで、Fuel はトランザクションを並列処理できるため、通常はシングルスレッド ブロックチェーンでアイドル状態になる CPU スレッドとコアをより多く利用できます。このようにして、Fuel はシングルスレッド ブロックチェーンよりも多くのコンピューティング能力、状態アクセス、トランザクション スループットを提供できます。
Fuel は、UTXO モデルの同時実行性の問題を解決します。 Fuel では、UTXO に直接署名する代わりに、ユーザーはコントラクトを操作する意図を示すコントラクト ID に署名します。したがって、ユーザーが状態を直接変更することはなく、UTXO が消費されます。代わりに、ブロックプロデューサーは、ブロック内のさまざまなトランザクションが全体の状態、つまりコントラクト UTXO にどのような影響を与えるかを処理する責任を負います。消費されたコントラクト UTXO は、同じコア特性を持つ新しい UTXO を作成しますが、ストレージとバランスは更新されます。
トランザクションの並列実行を実現するために、Fuel は特定の仮想マシン、FuelVM を開発しました。 FuelVM の設計は、開発者により多くの潜在的な設計スペースを提供しながら、従来のブロックチェーン仮想マシン アーキテクチャにおける無駄な処理を削減することに重点を置いています。これには、イーサリアムのエコシステムから長年にわたって学んだ教訓と、過去のバージョンとの互換性を維持する必要があるためにイーサリアムでは実装できなかった改善の提案が組み込まれています。
Aptos
Aptos ブロックチェーンは、Block-STM (ソフトウェア トランザクション メモリ) と呼ばれる並列実行エンジンを使用して、トランザクションの処理能力を向上させます。このテクノロジーにより、Aptos は各ブロック内で事前に設定された順序でトランザクションを実行し、実行中にトランザクションを異なるプロセッサ スレッドに割り当てることができます。このメソッドの中心となるアイデアは、すべてのトランザクションの実行中にトランザクションによって変更されたメモリの場所を記録することです。すべてのトランザクション結果が検証された後、前のトランザクションによって変更されたメモリ位置にトランザクションがアクセスしたことが判明した場合、そのトランザクションは無効化されます。その後、中止されたトランザクションが再実行され、すべてのトランザクションが実行されるまでプロセスが繰り返されます。
他の並列実行エンジンとは異なり、Block-STM は、読み取り/書き込みされるデータについての事前の知識を必要とせずに、トランザクションのアトミック性を維持します。これにより、開発者は高度に並列化されたアプリケーションを構築しやすくなります。 Block-STM は、多くの場合、操作を複数のトランザクションに分割する必要がある (論理的なアトミック性を壊す) 他の並列実行環境よりも豊富なアトミック性をサポートします。 Block-STM は、遅延を削減し、コスト効率を向上させることでユーザー エクスペリエンスを向上させます。
さらに、Aptos は、正確であることが厳密に証明されている実稼働ブロックチェーン用の BFT プロトコルである AptosBFT v4 と呼ばれるコンセンサス メカニズムを採用しています。このプロトコルは応答性を最適化し、低遅延と高スループットを提供し、基盤となるネットワークを最大限に活用します。 AptosBFT v4 は、プロセッサのようなパイプライン設計を採用し、すべてのステップでリソースを最大限に活用します。したがって、単一ノードは、ブロックに含めるトランザクションの選択から、別のトランザクションのセットの実行、別のトランザクションのセットの出力のストレージへの書き込み、別のトランザクションのセットの出力の認証まで、コンセンサスの多くの側面に参加する可能性があります。これにより、スループットはすべてのステージの連続的な組み合わせではなく、最も遅いステージによってのみ制限されます。
チャレンジ
技術的な課題
一般に、並列または同時アプローチを採用する際の主な課題は、データ競合の問題、読み取りと書き込みの競合、またはデータ ハザードの問題です。これらの用語はすべて同じ問題、つまり、異なるスレッドまたは操作が同じデータの読み取りと変更を同時に試行していることを説明しています。効率的で信頼性の高い並列システムを実装するには、特に数千の分散ノード上で予測可能で競合のない並列操作の実行を保証するために、複雑な技術的問題を解決する必要があります。さらに、技術的な互換性の課題は、新しい並列処理方法が既存の EVM 標準およびスマート コントラクト コードと互換性があることを確認することです。
生態系の適応性
開発者にとって、並列 EVM の利点を最大限に活用するには、新しいツールや方法を学ぶ必要があるかもしれません。さらに、ユーザーは、今後登場する可能性のある新しいインタラクション モードやパフォーマンス機能に適応する必要もあります。そのためには、エコシステム全体の参加者 (開発者、ユーザー、サービスプロバイダーを含む) が新しいテクノロジーをある程度理解し、適応できることが求められます。同時に、強力なブロックチェーン エコシステムは、その技術的機能だけでなく、広範な開発者サポートと豊富なアプリケーションにも依存しています。並列EVMなどの新しいテクノロジーが市場で成功するには、開発者とユーザーの参加を引きつける十分なネットワーク効果を確立する必要があります。
システムの複雑さの増加
並列 EVM では、複数のノード間のデータ同期をサポートするために効率的なネットワーク通信が必要です。ネットワークの遅延や同期の失敗により、トランザクション処理の一貫性が失われ、システム設計の複雑さが増大する可能性があります。並列処理を効果的に活用するには、システムはコンピューティング リソースをよりインテリジェントに管理し、割り当てる必要があります。これには、異なるノード間で負荷を動的に分散することや、メモリとストレージの使用量を最適化することが含まれる場合があります。並列処理をサポートするスマート コントラクトとアプリケーションの開発は、従来の逐次実行モデルよりも複雑です。開発者は、コーディングとデバッグのプロセスがより困難になる可能性がある並列実行の特性と制限を考慮する必要があります。並列実行環境では、セキュリティの問題が並列実行される複数のトランザクションに影響を与える可能性があるため、セキュリティの脆弱性が増幅される可能性があります。したがって、より厳格なセキュリティ監査とテストのプロセスが必要です。
今後の展望
並列 EVM は、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率を向上させる上で大きな可能性を示しています。前述のこれらの並列 EVM は、ブロックチェーン テクノロジにおける重要な変化を表しており、複数のプロセッサ上でトランザクションを同時に実行することでトランザクション処理機能を強化するように設計されています。このアプローチは従来の逐次トランザクション処理を打ち破り、ブロックチェーン ネットワークのスケーラビリティと効率性にとって重要なスループットの向上とレイテンシの短縮を可能にします。
並列 EVM の実装が成功するかどうかは、特にスマート コントラクトとデータ構造の設計において、開発者のビジョンとスキルに大きく依存します。これらの要素は、トランザクションを並行して実行できるかどうかを判断する上で重要です。開発者はプロジェクトの開始時から並列処理を考慮し、異なるトランザクションが干渉することなく独立して実行できるように設計する必要があります。
Parallel EVM は、イーサリアム エコシステムとの互換性も維持します。これは、イーサリアム ベースのアプリケーションにすでに関与している開発者やユーザーにとって重要です。この互換性により、既存の dApp のスムーズな移行と統合が保証されます。これは、既存のアプリケーションに大幅な変更が必要になることが多いため、DAG のようなシステムにとっては課題です。
並列 EVM の開発は、ブロックチェーンのスケーラビリティの根本的な制限を解決するための重要なステップと見なされています。これらのイノベーションは、将来に向けてブロックチェーン ネットワークを準備し、増大する需要に対応し、次世代の Web3 インフラストラクチャの基礎となることが期待されています。並列 EVM は多大な可能性を秘めていますが、実装を成功させるには、複雑な技術的課題を克服し、広範なエコシステムの導入を確実にする必要があります。
MT Capital
シリコンバレーに本社を置く MT Capital は、Web3 および関連テクノロジーに焦点を当てた暗号ネイティブ ファンドです。当社にはグローバルなチームがあり、多様な文化的背景と視点により、世界市場を深く理解し、さまざまな地域での投資機会をつかむことができます。 MT Capital のビジョンは、大きな価値を生み出すことができる初期段階のテクノロジー企業のサポートに重点を置き、世界をリードするブロックチェーン投資会社になることです。 2016年以来、当社の投資ポートフォリオはインフラ、L1/L2、DeFi、NFT、GameFiなどの分野をカバーしています。私たちは単なる投資家ではなく、創業チームの原動力です。
公式ウェブサイト：https://mt.capital/
ツイッター：https://twitter.com/MTCapital_US
Medium：https://medium.com/@MTCapital_US
参考文献
https://github.com/hsyodyssey/awesome-parallel-blockchain
https://www.techflowpost.com/article/detail_15290.html
