原文作者：Xinwei，MT Capital
TL;DR
並行EVM 的必要性在於它解決了傳統EVM 按順序處理交易的效率問題，透過允許多個操作同時執行，顯著提高了網路的吞吐量和效能。
並行EVM 的實作方法包括基於調度的平行處理、多執行緒EVM 實例、系統級分片，同時面臨諸如不可靠時間戳、區塊鏈確定性和驗證者收益導向等技術挑戰。
Monad Labs 透過其Layer 1 專案Monad，旨在透過獨特技術特性顯著提升區塊鏈的可擴展性和交易速度，特點包括每秒處理高達10, 000 筆交易、 1 秒區塊時間、並行執行能力和MonadBFT 共識機制。
Sei V2是Sei 網絡的重要升級，旨在成為首個完全並行化的EVM，提供向後相容EVM 智慧合約、樂觀並行化、新的SeiDB 資料結構和與現有鏈的互通性，旨在大幅提升交易處理速度和網絡可擴充性。
Neon EVM 是在Solana 上的平台，旨在為以太坊dApps 提供高效、安全、去中心化的環境，讓開發者輕鬆部署和運行dApps，同時利用Solana 的高吞吐量和低成本優勢。
Lumio 是Pontem Network 開發的Layer 2 解決方案，它透過獨特支援EVM 和Aptos 使用的Move VM，創新地解決了以太坊的可擴展性挑戰，將Web3體驗提升至接近Web2水平。
Eclipse 是以太坊Layer 2 解決方案，使用SVM 加速交易處理，採用模組化rollup 架構，整合了以太坊結算、SVM 智慧合約、Celestia 資料可用性和RISC Zero 詐騙證明。
Solana 利用其Sealevel 技術實現並行智慧合約處理，Sui 透過Narwhal 和Bullshark 組件提高吞吐量，Fuel 通過UTXO 模型實現並行交易執行，而Aptos 使用Block-STM 引擎以提升交易處理能力，均展現了區塊鏈領域中並行技術的不同實現與優勢。
採用平行的主要挑戰包括解決資料競爭和讀寫衝突問題，確保技術與現有標準相容，並適應新的生態系統互動模式，以及管理系統複雜性增加，特別是在安全性和資源分配方面。
並行EVM 展示了在增強區塊鏈可擴展性和效率方面的巨大潛力，標誌著區塊鏈技術的重大轉變，透過多處理器同時執行事務來提高交易處理能力，突破了傳統順序交易處理的限制。雖然平行EVM 提供了巨大的潛力，但它們的成功實施需要克服複雜的技術挑戰，並確保廣泛的生態系統採用。
平行EVM 的基本概念
EVM 簡介
以太坊虛擬機器（EVM）是以太坊區塊鏈的核心組件，可充當其計算引擎。它是一個準圖靈完備的機器，為以太坊網路上的智慧合約執行提供運作環境，這對於維護整個以太坊生態系統中的信任和一致性至關重要。
EVM 通過處理字節碼來執行智慧合約，這是將通常用高階程式語言（如Solidity）編寫的智慧合約程式碼編譯成的更基本形式。這些字節碼由一系列操作碼（opcode）組成，用於執行各種功能，包括算術運算和資料儲存/檢索。 EVM 作為一個堆疊機器運行，以後進先出的方式處理操作，EVM 中的每個操作都有相關的gas 成本。這個gas 系統衡量執行操作所需的運算工作，確保公平的資源分配並防止網路濫用。
在以太坊中，交易在EVM 的功能中扮演著重要角色。有兩種類型的交易：一種是導致訊息調用的交易，另一種是導致合約創建的交易。合約建立會導致建立一個包含編譯後的智慧合約字節碼的新合約帳戶，當另一個帳戶對該合約進行訊息呼叫時，就會執行其字節碼。
EVM 的架構包括字節碼、堆棧、記憶體和儲存等元件。它有一個專用的內存空間，用於在執行過程中臨時存儲數據，以及一個在區塊鏈上用於無限期保存數據的持久存儲空間。 EVM 的設計確保了智慧合約的安全執行環境，將它們隔離以防止重入攻擊，並採用了各種安全措施，如gas 和堆疊深度限制。
此外，EVM 的影響力超越了以太坊，透過EVM 相容鏈延伸到了更廣泛的範圍。這些鏈雖然有所不同，但保持了與基於以太坊的應用的兼容性，使其能夠與以太坊基礎應用無縫交互。這些鏈在企業解決方案、GameFi 和DeFi 等各個領域中發揮關鍵作用。
平行EVM 的必要性
並行EVM（以太坊虛擬機）的必要性源自於其能夠顯著提升區塊鍊網路的效能與效率。傳統的EVM 按順序處理交易，這不僅耗費大量能源，而且對網絡驗證者的工作負擔很大。這種處理方式通常導致高交易成本和效率低下，被認為是阻礙區塊鏈廣泛採用的主要障礙。
並行EVM 通過允許多個操作同時執行，徹底改變了共識過程。並行執行的能力大大提高了網路的吞吐量，從而增強了整個區塊鏈的效能和可擴展性。利用並行EVM，區塊鍊網絡能夠在更短的時間內處理更多的交易，有效解決了傳統區塊鏈系統常見的擁塞問題和慢速處理時間。
並行EVM 對區塊鏈技術的各個方面都有重大影響：
它提供了一種更節能高效的交易處理方法。通過減輕驗證者和整個網絡的工作負擔，並行EVM 有助於建立更永續的區塊鏈生態系統。
提高的可擴展性和增加的吞吐量直接導致交易費用的降低。用戶將享受更經濟的體驗，使區塊鏈平台對更廣泛的受眾更具吸引力。
同時處理多個交易而非依序處理，意味著dApps 即使在網路高需求期間也能更順暢地運作。
並行EVM 的實現方法
在目前的EVM 架構中，最精細的讀寫操作是sload 和sstore，分別用於從狀態trie 讀取和寫入資料。因此，確保不同執行緒在這兩個操作上不發生衝突是實現並行/並發EVM 的簡單入口點。事實上，以太坊中有一種特殊的交易類型，包括一個稱為「存取清單」的特殊結構，允許攜帶將要讀取和修改的儲存地址的交易。因此，這為實現基於調度的並發方法提供了一個良好的起點。
在系統實現方面，有三種常見的平行/並發EVM 形式：
一個EVM 實例的多線程。
一個節點上多個EVM 實例的多線程。
多個節點上多個EVM 實例的多線程（基本上是系統層級的分片）。
並行/並發在區塊鏈中與數據庫系統中的不同之處在於：
不可靠的時間戳使得基於時間戳記的並發方法難以在區塊鏈世界中部署。
區塊鏈系統上絕對的確定性，以確保不同驗證者之間重新執行的交易是相同的。
驗證者的最終目標是更高的收益，而不是更快地執行交易。
那我們需要什麼？
需要係統級的共識，更快的執行將帶來更高的回報。
考慮到區塊限制的多變量調度算法，可以在能夠更快完成執行的同時捕捉更多收入。
更細粒度的資料操作，包括操作碼級的資料鎖定、記憶體快取層等。
主要項目及其技術
Monad Labs
Monad 是EVM Layer 1 ，旨在透過其獨特的技術特性顯著提高區塊鏈的可擴展性和交易速度。 Monad 的關鍵優勢在於它可以處理高達每秒10, 000 筆交易，並且具有1 秒的區塊時間。這得益於它的MonadBFT 共識機制和EVM 的兼容性，這些特性使得它能夠高效且快速地處理交易。
Monad 最引人注目的特點之一是其平行執行能力，這允許它同時處理多個交易，與傳統區塊鏈系統中的順序處理方法相比，這極大地提高了網絡效率和吞吐量。
Monad 的開發由Monad Labs 領導，由Keone Hon、Eunice Giarta 和James Hunsaker 共同創立。該計畫已成功籌集了1,900 萬美元的種子資金，並計劃在2024 年第一季中期推出測試網，並隨後啟動主網。
Monad 在以下四個主要領域進行了優化，使其成為高效能的區塊鏈：
MonadBFT：
MonadBFT 是Monad 區塊鏈的高效能共識機制，用於在拜占庭行為者存在的情況下，在部分同步條件下達成交易排序的一致性。它是基於HotStuff 的改進版，採用了兩階段的BFT 算法，具有樂觀響應性，並在常見情況下具有線性通訊開銷，在超時情況下具有二次通訊開銷。在MonadBFT 中，領導者每輪都會向驗證者發送一個新區塊和前一輪的QC（Quorum Certificate）或TC（Timeout Certificate）。驗證者對該區塊進行審核，如果同意，會向下一輪的領導者發送簽署的「是」投票。這個過程透過閾值簽名來聚合** 2 f+ 1**個驗證者的「是」投票形成QC。在通訊的常見情況下，領導者向驗證者發送區塊，驗證者直接向下一輪的領導者發送投票。 MonadBFT 還採用了基於配對的BLS 簽名，以解決可伸縮性問題，它可以將簽名增量聚合成一個簽名，驗證單個有效聚合簽名就能證明與公鑰關聯的股份都已簽署了該消息。為了效能考慮，MonadBFT 採用了混合簽章方案，其中BLS 簽章僅用於可聚合的訊息類型（投票和逾時）。訊息的完整性和真實性仍由ECDSA 簽名提供。由於這些特點，MonadBFT 能夠實現高效和穩健的區塊鏈共識。
延遲執行：
這是一項關鍵的創新，使執行過程從共識過程中解耦。在這種架構下，共識過程涉及節點就交易的官方排序達成一致，而執行則是實際執行這些交易並更新狀態的過程。在這種設計中，領導節點提出交易排序，但在提出排序時還不知道最終的狀態根；驗證節點在對區塊有效性進行投票時，也不知道區塊中的所有交易是否會執行成功。
這種設計允許Monad 實現顯著的速度提升，使得單分片區塊鏈可以擴展到數百萬用戶。在Monad 中，每個節點在對區塊N 達成共識的同時，獨立執行區塊N 中的交易，並開始對區塊N+ 1 達成共識。這種方法允許更大的gas 預算，因為執行只需跟上共識的速度。此外，由於執行只需平均跟上共識，因此此方法對計算時間的具體變化更具容忍性。
為了進一步確保狀態機複製，Monad 在區塊提案中包含了一個延遲了D 個區塊的Merkle 根。這種延遲的Merkle 根確保了即使有節點執行錯誤或惡意行為，也能維持整個網路的一致性。
在MonadBFT 中，最終確定性是單槽（1 秒），執行結果通常在全節點上落後不到1 秒。這種單槽的最終確定性意味著，提交交易後，用戶將在單一區塊之後看到交易的官方排序。除非網路的超級多數行為惡意，否則不會有重新排序的可能性。對於需要快速了解交易結果的用戶（例如，高頻交易者），可以運行全節點以最小化延遲。
並行執行：
它使得Monad 能夠同時執行多個交易。這種方法在首次看來似乎與以太坊的執行語義不同，但實際上並非如此。 Monad 的區塊與以太坊的區塊相同，都是線性排序的交易集合。執行這些交易的結果在Monad 和以太坊之間是相同的。
在平行執行過程中，Monad 使用樂觀執行的方法，即在區塊中較早的交易完成之前開始執行後續交易。這有時會導致執行結果不正確。為解決這個問題，Monad 通過追蹤在執行交易過程中使用的輸入，並將它們與先前交易的輸出進行比較。如果存在差異，表示需要使用正確的數據重新執行該交易。
此外，Monad 在執行交易時採用了靜態程式碼分析器來預測交易間的依賴關係，以避免無效的平行執行。在最佳情況下，Monad 可以提前預測許多依賴關係；在最壞情況下，它會回退到簡單的執行模式。
Monad 的平行執行技術不僅提高了網路效率和吞吐量，而且透過優化執行策略，減少了因為並行執行導致的交易失敗的情況。
MonadDb：
MonadDb 用於資料儲存和處理的優化。它是Monad 優化策略的一部分，旨在提高整體網路效能，尤其是在處理狀態資料和交易資料方面。這樣的元件設計用於增強資料儲存的效率和可擴展性，提高區塊鍊網絡處理大量資料的能力。它包括改進的資料索引機制、更高效的儲存結構和優化的資料存取路徑。這些優化有助於減少資料存取時間，提高交易處理速度，進而提升整個區塊鍊網路的效能。
生態項目
Tayaswap
TayaSwap 是一個基於Monad 的AMM DEX，由SubLabs 提供支持，它允許在沒有傳統訂單簿或中介的情況下交易資產。 AMM 依靠數學公式和智慧合約來促進代幣兌換、確定價格，並利用智慧合約實現點對點交易。
Ambient Finance
Ambient（原CrocSwap）是一種去中心化交易協議，允許在任意一對區塊鏈資產上組合集中和恆定產品流動性的雙邊AMM。 Ambient 在單一智慧合約中運行整個DEX，其中單一AMM 池是輕量級資料結構，而不是單獨的智慧合約。
Shrimp Protocol
Shrimp 是一個( 3, 3) DEX，擁有飛輪式代幣經濟學，支援真實世界資產，即將登陸Monad。
Catalyst
Catalyst 是一種在模塊化區塊鏈之間提供無需許可的流動性解決方案，專為連接所有鏈而構建，旨在實現在任何地方訪問任何資產。 Catalyst 使開發者能夠自動連接到所有鏈，獲得統一生態系統中使用者的訪問權限，同時其簡單、去中心化和自我託管的設計確保了項目能夠安全、無縫地訪問流動性。
Swaap
Swaap 是一個市場中立的自動做市商(AMM)。它結合了預言機和動態點差，為流動性提供者提供可持續的收益，並為交易者提供更便宜的價格。該協議大大減少了無常損失並提供了多資產池。
Elixir
Elixir 是一種去中心化做市協議，透過API 呼叫使用做市演算法與交易中心化所進行交互，為長尾加密資產帶來流動性。
Timeswap
Timeswap 是一種基於AMM 的去中心化貨幣市場協議，不使用預言機或清算人。與Uniswap 可以即時交易資產不同，Timeswap 上的借款涉及交易代幣，直到還款完成。貸方提供資產A 用於借款，同時「保護」借款人用作抵押品的一定數量的資產B。用戶可以調整他們的風險狀況，以較低的抵押比率獲得更高的利率，反之亦然。
Poply
Poply 是一個基於社區的NFT 市場，專門針對Monad 鏈，展示和賦能專門為此鏈創建的NFT 收藏品，透過使用AI 生成藝術和用戶友好的界面，吸引對獨特NFT 感興趣的人士在此進行ERC-721 代幣的交易。
Switchboard
Switchboard 是用於通用資料饋送和可驗證隨機性的無許可、可自訂、多鏈預言機協議。通過允許任何人推送任何形式的數據，無論數據類型如何，它為用戶提供一站式服務，並有助於推動下一代去中心化應用的發展。
Pyth Network
Pyth Network 是Douro Labs 開發下一代價格預言機解決方案，旨在透過區塊鏈技術向項目和協議以及公眾提供鏈上有價值的金融市場數據，包括加密貨幣、股票、外彙和商品等。該網絡匯總了來自70 多個受信任數據提供者的第一方價格數據，並將其發布以供智慧合約和其他鏈上或鏈下應用程式使用。
AIT Protocol
AIT Protocol 是一種人工智慧資料基礎設施，提供Web3 人工智慧解決方案。 AIT 去中心化市場為數百萬加密貨幣用戶提供了一個特殊而廣泛的機會，讓他們參與「訓練即賺錢」任務，這個概念同時使他們能夠獲得獎勵，同時積極為人工智能模型的發展和發展做出貢獻。
Notifi
Notifi 為所有Web3 項目提供通用通訊層，計劃將通知和訊息功能嵌入到去中心化應用程式中，以便在數字和鏈上管道上與用戶互動。 Notifi API 允許開發人員透過簡單的API 解鎖複雜的通訊基礎設施，這些API 可以為世界上所有的應用程序提供原生用戶體驗；Notifi Center 為用戶提供客製化資訊的通知體驗，它將從行動裝置和Web 端讓使用者可以查看和管理Web3 世界中的所有資訊；Notifi Push 使營銷人員能夠創建有凝聚力的多通路參與，從而推動業務成長並保留其用戶群。
ACryptoS
ACryptoS 是一個先進的加密策略平台，是一個多鏈收益聚合優化器和DEX，提供包括自動複合單代幣金庫、雙代幣LP 金庫、獨一無二的流動性金庫、Balancer-V2 分支DEX 和穩定幣交換在內的多種獨特產品。 ACryptoS 最初於2020 年11 月在BNB 鏈上推出，現已擴展到11 條鏈，部署了100 多個金庫，旨在支援DeFi 用戶和協定。
MagmaDAO
MagmaDAO 是由DAO 控制的流動性質押協議，旨在透過生態系統競爭空投實現公平的代幣分配，是以太坊以外的首個分散式驗證器，建立在最快、最便宜、抗審查能力最強的EVM L1 Monad 上。
Wombat Exchange
Wombat Exchange 是一個多鏈穩定幣交易，具有開放的流動性池、低滑點和單邊質押。
Wormhole
Wormhole 是一種去中心化的通用訊息傳遞協議，使跨鏈應用程式的開發人員和使用者能夠利用多個生態系統的優勢。
DeMask Finance
DeMask Finance 是一個鏈上AMM 協議，用於NFT 與ERC 20 代幣之間的交易。 DeMask Finance 支援創建NFT 集合和NFT 發射台：與ETH 和其他代幣配對。 NFT 去中心化交易所：支援ERC-1155 NFT 或其他代幣與ETH 及ERC-20 代幣配對。 DeMask 協議旨在為NFT 市場增加流動性，提供了一個界面，實現ERC 20 代幣或原生代幣與NFT 集合之間的無縫交換。 DeMask 是一個相互連接的智慧合約系統，所有使用者都可以創建和擁有流動性池，並以完全自動化的方式進行交易。每個池將持有一對資產，包括一個代幣和一個NFT，為即時交易提供固定價格。這也允許其他合約估算兩種資產隨時間的平均價格。擁有流動性池的用戶在交換資產對時將獲得獎勵。
Sei V2
Sei V2是Sei 網絡的重要升級，它旨在成為第一個完全並行化的EVM。這項升級將使Sei 具備以下功能：
向後相容EVM 智能合約：
這意味著開發者可以無需更改代碼，就能在Sei 上部署已經審核的、與EVM 相容的智慧合約。這一點對於開發者來說極為重要，因為它簡化了他們將現有智慧合約從以太坊等其他區塊鏈轉移到Sei 的過程。
從技術角度來看，Sei 節點將自動匯入Geth——以太坊虛擬機器的Go 實作。 Geth 將用於處理以太坊交易，任何由此產生的更新（包括狀態更新或非EVM 相關合約的通話）都將透過Sei 為EVM 建立的特殊介面進行。
樂觀並行化：
它允許區塊鏈在不需要開發者定義任何依賴關係的情況下支援並行化。這意味著所有交易可以並行運行，當出現衝突（例如，交易觸及相同的狀態）時，鏈將追踪每個交易接觸的存儲部分，並按順序重新運行這些交易。這個過程將遞歸地繼續，直到解決所有未解釋的衝突。因為交易在區塊中有序排列，這個過程是確定性的，能夠在保持鏈級別並行性的同時簡化開發者的工作流程。
SeiDB：
它將引入名為SeiDB 的新資料結構來優化平台的儲存層。 SeiDB 的主要目標是防止狀態膨脹，也就是網路變成資料過重的問題，同時簡化新節點的狀態同步過程。這樣的設計旨在提升Sei 區塊鏈的整體效能和可擴展性。
Sei V2透過將傳統的IAVL 樹轉變為一個雙組件系統——狀態儲存和狀態承諾，實現了這一目標。這種變化顯著減少了延遲和磁盤使用量，並且Sei V2還計劃轉向使用PebbleDB，以提高多線程存取的讀寫效能。
與現有鏈的互通性：
Sei V2允許EVM 與Sei 支援的任何其他執行環境之間的無縫組合，為開發者提供了更流暢的體驗，他們可以輕鬆存取本地代幣和其他鏈功能，例如質押。它還將創建一個新元件來支援EVM 智慧合約。這些EVM 智慧合約將受益於共識和並行化所做的所有更改，並且還能夠與現有的Cosmwasm 智慧合約進行互動。
從效能角度來看，Sei V2將提供每秒28, 300 個批次交易的吞吐量，同時提供390 毫秒的出塊時間和390 毫秒的最終確定性。這使得Sei 能夠比現有區塊鏈支援更多的用戶、提供更好的互動體驗，同時提供更便宜的每筆交易成本。
Sei V2的主要升級進度，目前已接近程式碼完成。審核完成後，此升級將於2024 年第一季度在公共測試網中發布，並將於2024 年上半年部署至主網。
Neon
Neon EVM 利用Solana 區塊鏈的能力，為以太坊dApps 提供高效率的環境。它在Solana 內作為智慧合約運行，允許開發者以最小或無需代碼更改的方式部署以太坊dApps，並從Solana 的高級特性中受益。 Neon EVM 的架構和操作專注於安全性、去中心化和可持續性，為以太坊開發者提供了一個無縫轉換到Solana 環境的機會。它憑藉著使交易並行執行、提供高吞吐量和降低成本的能力，利用了Solana 的低費用和高交易速度等優勢。 Neon EVM 生態系統的主要組成部分包括：
Neon EVM 程式：
它是一個編譯成Berkeley Packet Filter 字節碼的EVM，運行在Solana 上。它在Solana 上處理類以太坊交易（Neon 交易），遵循以太坊規則。 Neon EVM 透過類似去中心化的多簽EVM 帳戶進行配置，參與者可以更改Neon EVM 代碼和設定參數。
Neon EVM 處理交易的過程涉及幾個關鍵步驟。首先，用戶透過相容以太坊的錢包發起類似以太坊的交易（N-tx）。這些交易透過Neon Proxy 被封裝成Solana 交易（S-tx），然後傳遞給託管在Solana 上的Neon EVM 程式。 Neon EVM 程序解封交易，驗證使用者簽名，載入EVM 狀態（包括賬戶資料和智慧合約代碼），在Solana BPF（Berkeley Packet Filter）環境中執行交易，並更新Solana 的狀態以反映新的Neon EVM 狀態。
Neon Proxy：它使以太坊dApps 能夠以最小的重配置方式移植到Neon。 Neon Proxy 將EVM 交易打包成Solana 交易，以容器化解決方案的形式提供，以方便使用。運行Neon Proxy 服務器的操作者促進在Solana 上執行類以太坊交易，接受NEON 代幣作為gas 費用及Solana 生態系統內的其他支付。
Neon DAO：DAO 為Neon 基金會提供託管服務，並指導未來的研究和發展。它以Solana 上的一系列合約運作，提供控制Neon EVM 功能的治理層。 NEON 代幣持有者可以參與DAO 活動，包括提出和投票決定提案。
NEON 代幣：這種實用代幣有兩個主要功能- 支付gas 費用和透過DAO 參與治理。
整合和工具：Neon EVM 支援各種開發和分析的整合和工具。這些包括區塊瀏覽器（如NeonScan）、ERC-20 SPL 包裝器用於代幣轉移、NeonPass 用於在Solana 和Neon EVM 之間轉移ERC-20 代幣、NeonFaucet 提供測試代幣，以及與MetaMask 等EVM相容錢包的兼容性。
Eclipse
Eclipse 是一個針對以太坊的Layer 2 解決方案，它透過利用Solana Virtual Machine (SVM)大幅加速交易處理。 Eclipse 的設計旨在實現快速和可擴展性，採用模塊化的rollup 架構，並整合了諸如以太坊結算、SVM 智慧合約、Celestia 數據可用性和RISC Zero 安全性等關鍵技術。
具體來說，Eclipse Mainnet 結合了最佳的模組化堆疊元件：
結算層-Ethereum： Eclipse 使用以太坊作為其結算層。在這一層上，交易被最終確定和安全保障。使用以太坊不僅意味著利用其健全的安全性和流動性，而且還意味著使用ETH 作為支付交易費用的gas 代幣。這樣的設定允許Eclipse 從以太坊繼承強大的安全特性。
執行層-SVM：在智慧合約的執行方面，Eclipse 採用了SVM。這與EVM 順序執行交易的方式形成鮮明對比，SVM 能夠進行平行交易處理。其Sealevel 運行時的特點是，可以並行處理不涉及重疊狀態的交易，使得Eclipse 能夠水平擴展並提高吞吐量。
資料可用性-Celestia：為確保資料的及時可用和可驗證，Eclipse 採用Celestia。 Celestia 為資料發布提供了一個可擴展且安全的平台，是Eclipse 高吞吐量的重要支援。
詐騙證明- RISC Zero：Eclipse 整合了RISC Zero 來進行零知識詐騙證明，避免了中間狀態序列化的需求，從而提高了系統的效率和安全性。
Eclipse 的設計目標是為以太坊提供一個能夠真正大規模使用的通用Layer 2 解決方案。它旨在解決特定應用rollup 帶來的限制和由此產生的隔離及複雜性問題，這些問題可能會導致使用者和開發者體驗的惡化。 Eclipse 透過其模組化rollup 系統和整合的技術組件，為在以太坊上建立可擴展和高效的dApps 提供了一個有吸引力的選擇。
Lumio
Lumio 是Pontem Network 開發的一個Layer 2 解決方案，旨在解決以太坊的可擴展性挑戰，並為Web3帶來類似Web2的體驗。它作為區塊鏈空間中的獨特rollup 而脫穎而出，因為它能夠同時支援EVM 和Aptos 使用的Move VM。這種雙重相容性允許Lumio 在Aptos 上處理交易，同時在以太坊上結算，為dApp 開發者和用戶提供了一個多功能且高效的解決方案。它具有以下幾個關鍵特點：
雙重虛擬機器相容性：Lumio 獨特支援EVM 和Aptos 的Move VM。這種雙重相容性使Lumio 能夠無縫整合以太坊和Aptos 的功能，提高了dApp 開發和執行的靈活性和效率。
高吞吐量和低延遲：透過利用像Aptos 這樣的高效能鏈進行交易排序，Lumio 顯著提升了交易帶寬。這種整合確保了Lumio 能夠有效處理大量交易，同時保持以太坊的安全性和流動性特徵。
樂觀Rollup 技術：Lumio 使用開源OP 棧，採用樂觀rollup 技術。樂觀rollups 以其高效的交易處理和較低成本而聞名，適合擴展基於以太坊的應用程式。
靈活的Gas 費用經濟模型：Lumio 引入了以應用為中心的Gas 費用經濟模型。這種模型允許應用程式開發者直接從網路使用中受益，可能激勵更多創新和用戶友好的dApp 開發。
互通性與整合：Lumio 能夠在Aptos 上處理交易，並在以太坊上進行結算，展現了不同區塊鏈生態系統之間的高度互通性。這一特性使開發者能夠在其應用中充分利用以太坊和Aptos 的優勢。
安全性和可擴展性的平衡：結合了以太坊的強大安全性和Aptos 的可擴展性，為開發者提供了一個有吸引力的解決方案，以建立高效能、安全的dApp。 Lumio 的架構旨在有效平衡這兩個關鍵方面。
Lumio 目前處於封閉測試階段，計劃逐步向選定用戶推出。這種方法允許進行全面測試，並根據用戶回饋對平台進行改進，確保在更廣泛發佈時提供一個穩健且用戶友好的平台。
其他業界平行項目
Solana
Solana 的Sealevel 技術是其區塊鏈架構的關鍵組成部分，旨在透過平行處理技術提升智慧合約的效能。這種方法與其他區塊鏈平台的單線程處理有顯著不同，例如EVM 和EOS 的基於WASM 的運行時，它們一次處理一個合約並按順序修改區塊鏈狀態。
Sealevel 讓Solana 運作時能夠並行處理數以萬計的合約，利用驗證器可用的所有核心。這種平行處理能力是可能的，因為Solana 交易明確描述了執行過程中將讀取或寫入的所有狀態，允許非重疊的交易並發執行，以及只讀取相同狀態的交易。
Sealevel 的核心功能是基於Solana 獨特的架構，包括Cloudbreak 帳戶資料庫和歷史證明（PoH）共識機制等組成部分。 Cloudbreak 將公鑰對應到帳戶，帳戶維護餘額和數據，程式（無狀態的代碼）管理這些帳戶的狀態轉換。
Solana 中的交易指定了一個指令向量，每個指令包含程序、程序指示和交易希望讀寫的賬戶清單。這個介面受到低階操作系統介面對裝置的啟發，允許SVM 對數百萬個待處理的交易進行排序，並為並行處理調度所有非重疊的交易。此外，Sealevel 可以按程序ID 對所有指令進行排序，並同時在所有帳戶上運行相同的程序，這個過程類似於GPU 中使用的SIMD（單指令多數據）優化。
Solana 的Sealevel 提供了多個好處，包括增強的可擴展性、降低的延遲、成本效率和改進的安全性。它使Solana 網絡能夠處理每秒大幅更高數量的交易，提供幾乎即時的交易最終確認，並降低交易費用。即使在平行處理期間，透過Solana 的強大安全協議，智慧合約的安全性得以維持。
Sealevel 通過實現高速平行處理和增加的交易吞吐量，使Solana 成為一個強大的去中心化應用平台。
Sui
Sui 的平行技術特點使其成為一個高效率、高吞吐量的區塊鏈平台，適合各種Web3應用和使用案例。這些顯著特點共同作用，提高了其網絡的效率和吞吐量：
Narwhal 和Bullshark 元件：這兩個元件對Sui 的共識機制至關重要。 Narwhal 作為記憶池，負責加速交易處理，改善網路效率，確保資料提交給Bullshark（共識引擎）時的可用性。 Bullshark 負責對Narwhal 提供的資料進行排序，利用拜占庭容錯機制來驗證交易的有效性並在網路中分配這些交易。
資產所有權模式：在Sui 網絡中，資產可以由單一所有者擁有或多個所有者共享。單一所有者的資產可以在網路中快速自由轉移，而共享資產需要透過共識系統進行驗證。這種資產所有權系統不僅提高了交易處理的效率，還使開發人員能夠為其應用程式創建多種類型的資產。
分散式運算：Sui 的設計允許網路根據需求擴展資源，使其功能類似於雲端服務。這意味著，隨著對Sui 網絡的需求增加，網絡驗證者能夠增加更多的處理能力，保持網絡的穩定性，並維持低gas 費用。
Sui Move 程式語言：Sui Move 是Sui 的原生程式語言，專為創建高效能、安全且功能豐富的應用程式而設計。它基於Move 語言，旨在改善智慧合約程式語言中的缺陷，提高智慧合約的安全性和程式設計師的工作效率。
可程式交易區塊（PTB）：Sui 中的PTB 是一種複雜、可組合的交易序列，可以存取所有智慧合約中的任何公開的鏈上Move 函數。這種設計為支付或金融導向的應用程序提供了強大的保證。
水平可擴充性：Sui 的可擴充性不僅限於交易處理，還包括儲存。這使得開發人員能夠定義具有豐富屬性的複雜資產，並直接儲存在鏈上，而不必為了節省gas 費用而使用間接的離鏈儲存。
Fuel
在Fuel 網絡中，"平行交易執行"是一項關鍵技術，它使網路能夠高效地處理大量交易。這種並行執行的核心是透過使用嚴格的狀態存取清單來實現的，這些清單是基於UTXO（未花費交易輸出）模型。這種模型在比特幣和許多其他加密貨幣中都是基本元素。
Fuel 在UTXO 模型中引入了平行交易執行的能力。通過使用嚴格的狀態存取列表，Fuel 能夠並行處理交易，從而利用通常在單線程區塊鏈中閒置的更多CPU 線程和核心。這樣，Fuel 就能比單線程區塊鏈提供更多的運算能力、狀態存取和交易吞吐量。
Fuel 解決了UTXO 模型中的並發性問題。在Fuel 中，使用者不是直接簽署UTXO，而是簽署合約ID，表示他們打算與合約互動。因此，使用者不會直接更改狀態，從而導致UTXO 被消耗。相反，區塊生產者將負責處理區塊中各種交易如何影響整體狀態，從而影響合約UTXO。被消耗的合約UTXO 創建了具有相同核心特徵但更新了儲存和余額的新UTXO。
為了實現平行交易執行，Fuel 開發了特定的虛擬機器—FuelVM。 FuelVM 的設計重點在於減少了傳統區塊鏈虛擬機架構中的浪費處理，同時為開發人員提供了更多的潛在設計空間。它結合了來自以太坊生態系統多年的經驗教訓和改進建議，這些改進由於需要保持與過去版本的兼容性而無法在以太坊上實現。
Aptos
Aptos 區塊鏈採用了一種名為Block-STM（軟件事務記憶體）的平行執行引擎，以提升其處理交易的能力。這種技術允許Aptos 在每個區塊中以預設順序執行交易，並在執行過程中將交易分配給不同的處理器執行緒。這種方法的核心思想是在執行所有交易的同時，記錄被交易修改的內存位置。所有交易結果都被驗證後，如果發現某個交易訪問了先前交易修改的內存位置，那麼該交易將被無效化。然後，被中止的交易將被重新執行，這一過程重複進行，直到所有交易都執行完畢。
與其他並行執行引擎不同，Block-STM 保持了交易的原子性，而無需事先知道將要讀取/寫入的資料。這使得開發人員可以更容易建立高度並行化的應用程式。 Block-STM 支援比其他平行執行環境更豐富的原子性，這些環境通常需要將操作拆分為多個交易（打破邏輯原子性）。通過降低延遲和提高成本效率，Block-STM 增強了使用者體驗。
此外，Aptos 還採用了稱為AptosBFT v4的共識機制，這是一個經過嚴格正確性證明的生產區塊鏈BFT 協議。該協定優化了響應性，能夠提供低延遲和高吞吐量，充分利用了底層網路的優勢。 AptosBFT v4採用類似處理器的管線設計，確保在每一步中最大限度地利用資源。因此，單一節點可能會參與共識的許多方面，從選擇包含在區塊中的交易到執行另一組交易，將另一組交易的輸出寫入存儲，以及認證另一組交易的輸出。這使得吞吐量僅受最慢階段的限制，而不是所有階段的順序組合。
挑戰
技術難題
一般來說，採用平行或併發方法的核心挑戰是資料競爭問題、讀寫衝突或資料危險問題。所有這些術語都描述了相同問題：不同的線程或操作試圖同時讀取和修改相同的數據。實現高效且可靠的平行系統需要解決複雜的技術問題，尤其是在確保成千上萬去中心化節點上可預測、無衝突地執行並行操作方面。另外，技術相容性的挑戰在於確保新的平行處理方法能夠與現有的EVM 標準和智慧合約程式碼相容。
生態系統適應性
對於開發者來說，他們可能需要學習新的工具和方法來最大化利用平行EVM 的優勢。此外，使用者還需要適應可能出現的新的互動模式和效能特徵。這要求整個生態系統的參與者（包括開發者、使用者和服務提供者）都要對新技術有一定的了解和適應能力。同時，一個強大的區塊鏈生態系統不僅依賴其技術特性，還依賴廣泛的開發者支援和豐富的應用程式。新技術如並行EVM 要在市場中成功，需要建立足夠的網絡效應，吸引開發者和使用者的參與。
系統複雜度增加
並行EVM 需要高效率的網路通訊來支援跨多個節點的資料同步。網絡延遲或同步失敗可能導致交易處理不一致，增加了系統設計的複雜性。為了有效地利用並行處理的優勢，系統需要更聰明地管理和分配運算資源。這可能涉及在不同節點間動態分配負載，以及優化記憶體和儲存的使用。開發支援並行處理的智慧合約和應用程式比傳統的順序執行模型更加複雜。開發者需要考慮並行執行的特性和限制，這可能使得編碼和調試過程更加困難。在一個平行執行環境中，安全漏洞可能被放大，因為一個安全問題可能會影響多個並行執行的交易。因此，需要更嚴格的安全審核和測試流程。
未來展望
並行EVM 在提高區塊鏈的可擴展性和效率方面展現了巨大的潛力。上文提到的這些並行EVM 代表了區塊鏈技術的一個重要轉變，旨在透過在多個處理器上同時執行事務來增強交易處理能力。這種方法突破了傳統的順序交易處理方式，允許更高的吞吐量和更低的延遲，這對於區塊鍊網絡的可擴展性和效率至關重要。
平行EVM 的成功實施在很大程度上依賴於開發者的遠見和技能，特別是在智慧合約和資料結構的設計上。這些元素在確定交易是否可以並行執行方面至關重要。開發者必須從項目開始就考慮並行處理，確保他們的設計能夠促使不同的交易獨立運行，不受干擾。
平行EVM 也保持了與以太坊生態系統的兼容性，這對於已經參與以太坊基礎應用的開發者和用戶來說至關重要。這種相容性確保了現有dApps 的平滑過渡和整合，這對像有DAG 這樣的系統是一個挑戰，因為它們通常需要對現有應用進行重大修改。
開發平行EVM 被視為解決區塊鏈可擴展性基本限制的關鍵一步。這些創新有望為區塊鍊網絡的未來做好準備，使它們能夠跟上日益增長的需求，成為下一代Web3基礎設施的基石。雖然平行EVM 提供了巨大的潛力，但它們的成功實施需要克服複雜的技術挑戰，並確保廣泛的生態系統採用。
MT Capital
MT Capital 總部位於矽谷，是一家專注於Web3 及相關技術的加密原生基金。我們具有全球化的團隊，多元文化的背景及視角讓我們對全球市場有深入的理解並能掌握不同區域性的投資機會。 MT Capital 的願景是成為全球領先的區塊鏈投資公司，專注於支持能夠產生巨大價值的早期技術企業。自2016 年以來，我們的投資組合涵蓋Infra、L1/L2、DeFi、NFT、GameFi 等各領域。我們不僅是投資者，更是創始團隊背後的推動力。
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參考資料
https://github.com/hsyodyssey/awesome-parallel-blockchain
https://www.techflowpost.com/article/detail_15290.html
