Von Xinwei, MT Capital

TL;DR

  • Die Notwendigkeit von Parallel EVM liegt in seiner Lösung für die Effizienzprobleme der sequentiellen Transaktionsverarbeitung von traditionellem EVM. Indem es die gleichzeitige Ausführung mehrerer Vorgänge ermöglicht, verbessert es den Netzwerkdurchsatz und die Leistung erheblich.

  • Implementierungen von Parallel EVM umfassen eine auf einem Scheduler basierende parallele Verarbeitung, mehrfädige EVM-Instanzen und Sharding auf Systemebene, stehen aber vor technischen Herausforderungen wie unzuverlässigen Zeitstempeln, Blockchain-Determinismus und Gewinnorientierung des Validators.

  • Monad Labs zielt mit seinem Layer-1-Projekt Monad darauf ab, die Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit der Blockchain mithilfe einzigartiger technologischer Funktionen deutlich zu verbessern. Dazu gehören die Verarbeitung von bis zu 10.000 Transaktionen pro Sekunde, eine Blockzeit von 1 Sekunde, parallele Ausführungsfunktionen und der MonadBFT-Konsensmechanismus.

  • Sei V2, ein wichtiges Upgrade des Sei-Netzwerks, soll das erste vollständig parallelisierte EVM werden. Es bietet abwärtskompatible EVM-Smart-Contracts, optimistische Parallelisierung, eine neue SeiDB-Datenstruktur und Interoperabilität mit vorhandenen Ketten, mit dem Ziel, die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit und Netzwerkskalierbarkeit deutlich zu verbessern.

  • Neon EVM, eine Plattform auf Solana, zielt darauf ab, eine effiziente, sichere und dezentrale Umgebung für Ethereum dApps bereitzustellen. Sie ermöglicht Entwicklern die einfache Bereitstellung und Ausführung von dApps und nutzt dabei die Vorteile von Solana in Bezug auf hohen Durchsatz und niedrige Kosten.

  • Lumio, entwickelt von Pontem Network, ist eine Layer-2-Lösung, die die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum auf innovative Weise angeht, indem sie sowohl die EVM als auch die von Aptos verwendete Move VM unterstützt und so das Web3-Erlebnis näher an das Web2-Niveau bringt.

  • Eclipse ist eine Ethereum Layer 2-Lösung, die die Transaktionsverarbeitung mithilfe von SVM beschleunigt. Es verwendet eine modulare Rollup-Architektur, die Ethereum-Abwicklung, SVM-Smart Contracts, Celestia-Datenverfügbarkeit und RISC Zero-Betrugsnachweise integriert.

  • Solana verwendet seine Sealevel-Technologie für die parallele Verarbeitung von Smart Contracts. Sui verbessert den Durchsatz mit Narwhal- und Bullshark-Komponenten. Fuel erreicht die parallele Transaktionsausführung durch das UTXO-Modell und Aptos verwendet die Block-STM-Engine, um die Transaktionsverarbeitungsfunktionen zu verbessern. Alle demonstrieren unterschiedliche Implementierungen und Vorteile der parallelen Technologie im Blockchain-Bereich.

  • Zu den wichtigsten Herausforderungen bei der Einführung von Parallelität gehören die Lösung von Datenkonflikten und Lese-/Schreibkonflikten, die Gewährleistung der Kompatibilität mit vorhandenen Standards, die Anpassung an neue Interaktionsmodelle im Ökosystem und die Bewältigung der zunehmenden Systemkomplexität, insbesondere im Hinblick auf Sicherheit und Ressourcenzuweisung.

  • Parallel EVM bietet enormes Potenzial zur Verbesserung der Skalierbarkeit und Effizienz von Blockchains und markiert einen bedeutenden Wandel in der Blockchain-Technologie. Es verbessert die Transaktionsverarbeitungskapazität, indem es Transaktionen gleichzeitig auf mehreren Prozessoren ausführt und sich so von den Einschränkungen der traditionellen sequentiellen Transaktionsverarbeitung befreit. Parallel EVM bietet zwar enormes Potenzial, für seine erfolgreiche Implementierung müssen jedoch komplexe technische Herausforderungen überwunden und eine breite Akzeptanz im Ökosystem sichergestellt werden.

Grundlegende Konzepte der parallelen EVM

Einführung in EVM

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine Kernkomponente der Ethereum-Blockchain und fungiert als deren Rechenmaschine. Es handelt sich um eine quasi-Turing-vollständige Maschine, die eine Ausführungsumgebung für Smart Contracts im Ethereum-Netzwerk bereitstellt, was für die Aufrechterhaltung von Vertrauen und Konsistenz im gesamten Ethereum-Ökosystem von entscheidender Bedeutung ist.

Die EVM führt Smart Contracts durch die Verarbeitung von Bytecode aus, einer einfacheren Form von Smart-Contract-Code, der normalerweise in höheren Programmiersprachen wie Solidity geschrieben wird. Dieser Bytecode besteht aus einer Reihe von Operationscodes (Opcodes), die zur Ausführung verschiedener Funktionen verwendet werden, darunter Rechenoperationen und Datenspeicherung/-abruf. Die EVM arbeitet als Stapelmaschine und verarbeitet Operationen nach dem Last-In-First-Out-Prinzip, und jede Operation in der EVM ist mit Gaskosten verbunden. Dieses Gassystem misst die Rechenarbeit, die zur Ausführung einer Operation erforderlich ist, und sorgt so für eine faire Ressourcenzuweisung und verhindert Netzwerkmissbrauch.

In Ethereum spielen Transaktionen eine entscheidende Rolle innerhalb der Funktionalität des EVM. Es gibt zwei Arten von Transaktionen: eine, die zu Nachrichtenaufrufen führt, und eine andere, die zur Vertragserstellung führt. Die Vertragserstellung führt zu einem neuen Vertragskonto, das kompilierten Smart-Contract-Bytecode enthält, der ausgeführt wird, wenn ein anderes Konto einen Nachrichtenaufruf an den Vertrag sendet.

Die Architektur des EVM umfasst Komponenten wie Bytecode, Stapel, Speicher und Speicher. Es verfügt über einen dedizierten Speicherplatz zum vorübergehenden Speichern von Daten während der Ausführung und einen dauerhaften Speicherplatz auf der Blockchain zur unbegrenzten Datenaufbewahrung. Das Design des EVM gewährleistet eine sichere Ausführungsumgebung für Smart Contracts, isoliert sie, um Reentrancy-Angriffe zu verhindern, und umfasst verschiedene Sicherheitsmaßnahmen wie Gas- und Stapeltiefenbegrenzungen.

Darüber hinaus geht der Einfluss der EVM über Ethereum hinaus und erreicht durch EVM-kompatible Ketten einen größeren Umfang. Obwohl sich diese Ketten unterscheiden, bleiben sie mit Ethereum-basierten Anwendungen kompatibel und ermöglichen so eine nahtlose Interaktion mit den grundlegenden Anwendungen von Ethereum. Diese Ketten spielen in verschiedenen Bereichen wie Unternehmenslösungen, GameFi und DeFi eine Schlüsselrolle.


Die Notwendigkeit von parallelem EVM

Die Notwendigkeit von Parallel EVM (Ethereum Virtual Machine) ergibt sich aus seiner Fähigkeit, die Leistung und Effizienz von Blockchain-Netzwerken deutlich zu steigern. Herkömmliche EVM verarbeitet Transaktionen sequenziell, was nicht nur energieintensiv ist, sondern auch eine große Belastung für die Netzwerkvalidatoren darstellt. Diese Verarbeitungsmethode führt häufig zu hohen Transaktionskosten und Ineffizienz, was als großes Hindernis für die weit verbreitete Einführung der Blockchain-Technologie gilt.

Parallel EVM revolutioniert den Konsensprozess, indem es die gleichzeitige Ausführung mehrerer Vorgänge ermöglicht. Die Möglichkeit zur parallelen Ausführung erhöht den Durchsatz des Netzwerks erheblich und verbessert so die Leistung und Skalierbarkeit der gesamten Blockchain. Mit Parallel EVM können Blockchain-Netzwerke mehr Transaktionen in kürzerer Zeit verarbeiten und so die üblichen Überlastungsprobleme und langsamen Verarbeitungszeiten herkömmlicher Blockchain-Systeme effektiv lösen.

Parallel EVM hat erhebliche Auswirkungen auf verschiedene Aspekte der Blockchain-Technologie:

  • Es bietet eine energieeffizientere und effektivere Methode zur Verarbeitung von Transaktionen. Indem Parallel EVM die Arbeitsbelastung der Validierer und des gesamten Netzwerks reduziert, trägt es zum Aufbau eines nachhaltigeren Blockchain-Ökosystems bei.

  • Die verbesserte Skalierbarkeit und der zusätzliche Durchsatz führen direkt zu geringeren Transaktionsgebühren. Die Benutzer profitieren von einem wirtschaftlicheren Erlebnis, was Blockchain-Plattformen für ein breiteres Publikum attraktiver macht.

  • Durch die gleichzeitige statt sequenzielle Verarbeitung mehrerer Transaktionen können dApps auch in Zeiten hoher Netzwerkauslastung reibungsloser ausgeführt werden.

Implementierungsmethoden für paralleles EVM (Mit freundlicher Genehmigung von Siyuan H.)

In der aktuellen EVM-Architektur sind die granularsten Lese- und Schreiboperationen sload und sstore, die zum Lesen vom bzw. Schreiben in den Status-Trie verwendet werden. Daher ist die Gewährleistung, dass es bei diesen beiden Operationen nicht zu Konflikten zwischen verschiedenen Threads kommt, ein einfacher Einstiegspunkt für die Implementierung paralleler/gleichzeitiger EVM. Tatsächlich gibt es in Ethereum einen speziellen Transaktionstyp, der eine spezielle Struktur namens „Zugriffsliste“ enthält, die es Transaktionen ermöglicht, die Speicheradressen mitzuführen, die sie lesen und ändern werden. Dies bietet somit einen guten Ausgangspunkt für die Implementierung eines zeitplanbasierten parallelen Ansatzes.

In Bezug auf die Systemimplementierung gibt es drei gängige Formen von parallelem/gleichzeitigem EVM:

  1. Multithreading einer einzelnen EVM-Instanz.

  2. Multithreading mehrerer EVM-Instanzen auf einem einzelnen Knoten.

  3. Multithreading mehrerer EVM-Instanzen über mehrere Knoten hinweg (im Wesentlichen Sharding auf Systemebene).

Zu den Unterschieden der parallelen/gleichzeitigen Verarbeitung in Blockchains im Vergleich zu Datenbanksystemen gehören:

  • Unzuverlässige Zeitstempel erschweren die Bereitstellung zeitstempelbasierter Parallelitätsmethoden in der Blockchain-Welt.

  • Absoluter Determinismus in Blockchain-Systemen, um sicherzustellen, dass von verschiedenen Validierern erneut ausgeführte Transaktionen identisch sind.

  • Das ultimative Ziel der Validierer sind höhere Umsätze und nicht eine schnellere Transaktionsausführung.

Also, was brauchen wir?

  • Es ist ein Konsens auf Systemebene erforderlich, bei dem eine schnellere Ausführung zu höheren Erträgen führt.

  • Ein mehrvariabler Planungsalgorithmus, der Blockbeschränkungen berücksichtigt und in der Lage ist, mehr Umsatz zu erzielen und gleichzeitig Ausführungen schneller abzuschließen.

  • Detailliertere Datenoperationen, einschließlich Datensperren auf Opcode-Ebene, Speicher-Caching-Ebenen usw.

Großprojekte und ihre Technologien

Monad Labs

Monad ist ein EVM Layer 1, das durch seine einzigartigen technologischen Funktionen die Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit der Blockchain deutlich verbessern soll. Ein wesentlicher Vorteil von Monad ist seine Fähigkeit, bis zu 10.000 Transaktionen pro Sekunde bei einer Blockzeit von nur 1 Sekunde zu verarbeiten. Dies wird durch seinen MonadBFT-Konsensmechanismus und die Kompatibilität mit EVM ermöglicht, wodurch Transaktionen effizient und schnell verarbeitet werden können.

Eines der bemerkenswertesten Merkmale von Monad ist seine Fähigkeit zur parallelen Ausführung, die es ermöglicht, mehrere Transaktionen gleichzeitig zu verarbeiten. Im Vergleich zur sequentiellen Verarbeitungsmethode in herkömmlichen Blockchain-Systemen erhöht dies die Netzwerkeffizienz und den Durchsatz erheblich.

Die Entwicklung von Monad wird von Monad Labs geleitet, das von Keone Hon, Eunice Giarta und James Hunsaker mitbegründet wurde. Das Projekt hat erfolgreich 19 Millionen US-Dollar an Startkapital aufgebracht und plant, sein Testnetz Mitte des ersten Quartals 2024 zu starten, gefolgt vom Start des Hauptnetzes.

Monad wurde in den folgenden vier Hauptbereichen optimiert und ist somit eine Hochleistungs-Blockchain:

  1. MonadBFT:

MonadBFT ist der Hochleistungskonsensmechanismus der Monad-Blockchain, der verwendet wird, um Konsistenz bei der Transaktionsreihenfolge unter teilweise synchronen Bedingungen in Anwesenheit byzantinischer Akteure zu erreichen. Es handelt sich um eine verbesserte Version auf Basis von HotStuff, die einen zweiphasigen BFT-Algorithmus verwendet und sich durch optimistische Reaktionsfähigkeit, lineare Kommunikationskosten in allgemeinen Fällen und quadratische Kommunikationskosten in Timeout-Szenarien auszeichnet. In MonadBFT sendet der Leiter in jeder Runde einen neuen Block und das QC (Quorum Certificate) oder TC (Timeout Certificate) der vorherigen Runde an die Validierer. Die Validierer überprüfen den Block und senden eine unterschriebene „Ja“-Stimme an den Leiter der nächsten Runde, wenn sie zustimmen. Dieser Prozess fasst die „Ja“-Stimmen von 2f+1 Validierern durch Schwellenwertsignaturen zu einem QC zusammen. In allgemeinen Kommunikationsfällen sendet der Leiter den Block an die Validierer, die dann ihre Stimmen direkt an den Leiter der nächsten Runde senden. MonadBFT verwendet außerdem paarungsbasierte BLS-Signaturen, um Skalierbarkeitsprobleme zu lösen. Dadurch können Signaturen schrittweise zu einer einzigen Signatur aggregiert werden, was beweist, dass mit öffentlichen Schlüsseln verknüpfte Freigaben die Nachricht signiert haben. Aus Leistungsgründen verwendet MonadBFT ein hybrides Signaturschema, bei dem BLS-Signaturen nur für aggregierbare Nachrichtentypen (Stimmen und Timeouts) verwendet werden. Die Integrität und Authentizität von Nachrichten wird weiterhin durch ECDSA-Signaturen gewährleistet. Dank dieser Funktionen kann MonadBFT einen effizienten und robusten Blockchain-Konsens erzielen.

2. Aufgeschobene Ausführung:

Dies ist eine wichtige Neuerung, die den Ausführungsprozess vom Konsensprozess entkoppelt. In dieser Architektur beinhaltet der Konsensprozess, dass sich Knoten auf die offizielle Reihenfolge der Transaktionen einigen, während die Ausführung der eigentliche Prozess der Ausführung dieser Transaktionen und der Aktualisierung des Status ist. In diesem Design schlägt der führende Knoten eine Transaktionsreihenfolge vor, kennt aber die endgültige Statuswurzel nicht, wenn er die Reihenfolge vorschlägt; die Validierer wissen auch nicht, ob alle Transaktionen im Block erfolgreich ausgeführt werden, wenn sie über ihre Gültigkeit abstimmen.

Durch dieses Design kann Monad erhebliche Geschwindigkeitsverbesserungen erzielen, sodass eine Single-Shard-Blockchain auf Millionen von Benutzern skaliert werden kann. In Monad führt jeder Knoten die Transaktionen in Block N unabhängig aus, während er einen Konsens in Block N+1 erreicht. Diese Methode ermöglicht ein größeres Gasbudget, da die Ausführung nur mit dem Tempo des Konsenses Schritt halten muss. Da die Ausführung außerdem nur bis zum Tempo des Konsenses gemittelt werden muss, ist diese Methode toleranter gegenüber bestimmten Abweichungen in der Rechenzeit.

Um die Replikation von Zustandsmaschinen weiter zu gewährleisten, enthält Monad eine um D Blöcke verzögerte Merkle-Wurzel im Blockvorschlag. Diese verzögerte Merkle-Wurzel gewährleistet Konsistenz im gesamten Netzwerk, selbst wenn Knotenausführungsfehler oder böswilliges Verhalten auftreten.

In MonadBFT beträgt die Finalität einen einzigen Slot (1 Sekunde), und die Ausführungsergebnisse verzögern sich bei Vollknoten normalerweise um weniger als 1 Sekunde. Diese Single-Slot-Finalität bedeutet, dass Benutzer nach dem Senden einer Transaktion die offizielle Reihenfolge der Transaktion nach einem einzigen Block sehen. Es besteht keine Möglichkeit einer Neuordnung, es sei denn, eine Supermehrheit des Netzwerks verhält sich böswillig. Für Benutzer, die Transaktionsergebnisse schnell kennen müssen (z. B. Hochfrequenzhändler), kann der Betrieb eines Vollknotens Verzögerungen minimieren.

3. Parallele Ausführung:

Es ermöglicht Monad, mehrere Transaktionen gleichzeitig auszuführen. Dieser Ansatz mag zunächst anders erscheinen als die Ausführungssemantik von Ethereum, aber das ist nicht der Fall. Blöcke in Monad sind dieselben wie in Ethereum, beide sind linear geordnete Transaktionssätze. Die Ergebnisse der Ausführung dieser Transaktionen sind bei Monad und Ethereum dieselben.

Im parallelen Ausführungsprozess verwendet Monad eine optimistische Ausführungsmethode, d. h. die Ausführung nachfolgender Transaktionen wird gestartet, bevor frühere Transaktionen im Block abgeschlossen sind. Dies führt manchmal zu falschen Ausführungsergebnissen. Um dieses Problem zu beheben, verfolgt Monad die bei der Ausführung von Transaktionen verwendeten Eingaben und vergleicht sie mit den Ausgaben vorheriger Transaktionen. Wenn Unterschiede gefunden werden, weist dies darauf hin, dass die Transaktion mit den richtigen Daten erneut ausgeführt werden muss.

Darüber hinaus verwendet Monad einen statischen Codeanalysator, um Abhängigkeiten zwischen Transaktionen während der Ausführung vorherzusagen und so ungültige parallele Ausführungen zu vermeiden. Im besten Fall kann Monad viele Abhängigkeiten im Voraus vorhersagen; im schlimmsten Fall kehrt es in den einfachen Ausführungsmodus zurück.

Die Parallelausführungstechnologie von Monad verbessert nicht nur die Netzwerkleistung und den Durchsatz, sondern verringert durch die Optimierung der Ausführungsstrategien auch das Auftreten von Transaktionsfehlern aufgrund der Parallelausführung.

Ökosystemprojekte

Tayaswap

TayaSwap ist ein auf Monad basierender AMM DEX, der von SubLabs unterstützt wird und den Handel mit Vermögenswerten ohne traditionelle Auftragsbücher oder Zwischenhändler ermöglicht. AMMs basieren auf mathematischen Formeln und Smart Contracts, um den Token-Austausch zu erleichtern, Preise zu bestimmen und Peer-to-Peer-Transaktionen mithilfe von Smart Contracts zu ermöglichen.

Ambient Finance

Ambient (ehemals CrocSwap) ist ein dezentrales Handelsprotokoll, das über ein bilaterales AMM eine kombinierte zentralisierte und konstante Produktliquidität für jedes Paar von Blockchain-Assets ermöglicht. Ambient führt den gesamten DEX innerhalb eines einzigen Smart Contracts aus, wobei einzelne AMM-Pools leichte Datenstrukturen und keine separaten Smart Contracts sind.

Shrimp-Protokoll

Shrimp ist ein (3,3) DEX mit einer Schwungrad-Token-Ökonomie, der reale Vermögenswerte unterstützt und auf Monad eingeführt werden soll.

Katalysator

Catalyst ist eine erlaubnisfreie Liquiditätslösung zwischen modularen Blockchains, die alle Ketten verbindet und den Zugriff auf alle Assets überall ermöglichen soll. Catalyst ermöglicht Entwicklern die automatische Verbindung mit allen Ketten und den Zugriff auf Benutzer in einem einheitlichen Ökosystem, während sein einfaches, dezentrales und selbstverwaltendes Design einen sicheren, nahtlosen Zugriff auf Liquidität gewährleistet.

Tauschen

Swaap ist ein marktneutraler Automated Market Maker (AMM). Er kombiniert Orakel und dynamische Spreads, um Liquiditätsanbietern nachhaltige Renditen und Händlern günstigere Preise zu bieten. Das Protokoll reduziert vorübergehende Verluste erheblich und bietet Multi-Asset-Pools.

Elixier

Elixir ist ein dezentrales Market-Making-Protokoll, das über API-Aufrufe mithilfe von Market-Making-Algorithmen mit zentralisierten Börsen interagiert und so Liquidität für Long-Tail-Krypto-Assets bereitstellt.

Zeittausch

Timeswap ist ein AMM-basiertes dezentrales Geldmarktprotokoll, das ohne Orakel oder Liquidatoren funktioniert. Im Gegensatz zu Uniswap, das den Handel mit Vermögenswerten in Echtzeit ermöglicht, beinhaltet das Ausleihen auf Timeswap den Handel mit Token bis zur Rückzahlung. Kreditgeber stellen Vermögenswert A für Kredite zur Verfügung und „versichern“ gleichzeitig einen bestimmten Betrag von Vermögenswert B, der von Kreditnehmern als Sicherheit verwendet wird. Benutzer können ihr Risikoprofil anpassen und höhere Zinssätze mit niedrigeren Sicherheitenquoten erhalten und umgekehrt.

Poply

Poply ist ein Community-basierter NFT-Marktplatz speziell für die Monad-Kette, der speziell für diese Kette erstellte NFT-Sammlungen präsentiert und unterstützt. Es zieht Personen an, die an einzigartigen NFTs für den ERC-721-Token-Handel durch KI-generierte Kunst und benutzerfreundliche Schnittstellen interessiert sind.

Telefonzentrale

Switchboard ist ein erlaubnisfreies, anpassbares Multi-Chain-Oracle-Protokoll für allgemeine Datenfeeds und nachweisbare Zufälligkeit. Da jeder beliebige Datentypen übertragen kann, bietet es eine Komplettlösung für Benutzer und unterstützt die Entwicklung der nächsten Generation dezentraler Anwendungen.

Pyth-Netzwerk

Pyth Network, entwickelt von Douro Labs, ist eine Preisorakel-Lösung der nächsten Generation, die darauf abzielt, wertvolle Finanzmarktdaten on-chain für Projekte, Protokolle und die Öffentlichkeit bereitzustellen, darunter Kryptowährungen, Aktien, Devisen und Rohstoffe. Das Netzwerk aggregiert First-Party-Preisdaten von über 70 vertrauenswürdigen Datenanbietern und veröffentlicht sie zur Verwendung durch Smart Contracts und andere On-Chain- oder Off-Chain-Anwendungen.

AIT-Protokoll

AIT Protocol ist eine Dateninfrastruktur für künstliche Intelligenz, die Web3-KI-Lösungen anbietet. Der dezentrale Marktplatz von AIT bietet Millionen von Kryptowährungsnutzern eine einzigartige und umfassende Möglichkeit, sich an „Train-to-Earn“-Aufgaben zu beteiligen, einem Konzept, das es ihnen ermöglicht, Belohnungen zu verdienen und gleichzeitig aktiv zur Entwicklung und Weiterentwicklung von KI-Modellen beizutragen.

Beachten

Notifi bietet eine universelle Kommunikationsschicht für alle Web3-Projekte und plant, Benachrichtigungs- und Messaging-Funktionen in dezentrale Anwendungen einzubetten, um mit Benutzern über digitale und On-Chain-Kanäle zu interagieren. Die Notifi-API ermöglicht es Entwicklern, komplexe Kommunikationsinfrastrukturen über einfache APIs freizuschalten und native Benutzererfahrungen für Anwendungen weltweit bereitzustellen. Notifi Center bietet Benutzern eine angepasste Benachrichtigungserfahrung, mit der sie alle Nachrichten in der Web3-Welt von mobilen und Web-Endpunkten aus anzeigen und verwalten können. Notifi Push ermöglicht es Vermarktern, zusammenhängende Multi-Channel-Engagements zu erstellen, das Geschäftswachstum voranzutreiben und ihre Benutzerbasis zu halten.

ACryptoS

ACryptoS ist eine fortschrittliche Krypto-Strategieplattform, ein Multi-Chain-Yield-Aggregator-Optimizer und DEX und bietet eine Reihe einzigartiger Produkte, darunter automatisierte Compounding-Single-Token-Tresore, Dual-Token-LP-Tresore, einzigartige Liquiditätstresore, Balancer-V2-Zweig-DEX und Stablecoin-Börse. ACryptoS wurde ursprünglich im November 2020 auf der BNB-Kette eingeführt und ist mittlerweile auf 11 Ketten mit über 100 Tresoren erweitert, um DeFi-Benutzer und -Protokolle zu unterstützen.

MagmaDAO

MagmaDAO ist ein DAO-gesteuertes Liquiditäts-Staking-Protokoll, das auf eine faire Token-Verteilung durch wettbewerbsorientierte Airdrops im Ökosystem abzielt. Es ist der erste verteilte Validator außerhalb von Ethereum, der auf der schnellsten, billigsten und zensurresistentesten EVM L1 Monad basiert.

Wombat-Börse

Wombat Exchange ist ein Multi-Chain-Stablecoin-Swap mit offenen Liquiditätspools, geringem Slippage und einseitigem Staking.

Wurmloch

Wormhole ist ein dezentrales universelles Nachrichtenprotokoll, das Entwicklern und Benutzern von kettenübergreifenden Anwendungen ermöglicht, die Vorteile mehrerer Ökosysteme zu nutzen.

DeMask Finance

DeMask Finance ist ein On-Chain-AMM-Protokoll für den Handel zwischen NFTs und ERC20-Tokens. DeMask Finance unterstützt das Erstellen von NFT-Sammlungen und NFT-Launchpads: gepaart mit ETH und anderen Tokens. Dezentraler NFT-Austausch: unterstützt ERC-1155-NFTs oder andere Tokens gepaart mit ETH- und ERC-20-Tokens. Das DeMask-Protokoll zielt darauf ab, die Liquidität auf dem NFT-Markt zu erhöhen, indem es eine Schnittstelle für den nahtlosen Austausch zwischen ERC20-Tokens oder nativen Tokens und NFT-Sammlungen bietet. DeMask ist ein vernetztes System von Smart Contracts, in dem alle Benutzer Liquiditätspools erstellen und besitzen und vollautomatisch handeln können. Jeder Pool enthält ein Paar von Vermögenswerten, darunter einen Token und einen NFT, und bietet feste Preise für den sofortigen Handel. Dies ermöglicht es auch anderen Verträgen, den Durchschnittspreis beider Vermögenswerte im Laufe der Zeit zu schätzen. Benutzer, die Liquiditätspools besitzen, werden beim Austausch von Vermögenswertpaaren belohnt.

Sechs V2

Sei V2 ist ein bedeutendes Upgrade des Sei-Netzwerks und soll das erste vollständig parallelisierte EVM werden. Dieses Upgrade verleiht Sei die folgenden Funktionen:

  1. Abwärtskompatibilität mit EVM Smart Contracts:

Das bedeutet, dass Entwickler bereits geprüfte, EVM-kompatible Smart Contracts auf Sei bereitstellen können, ohne dass Codeänderungen erforderlich sind. Das ist für Entwickler äußerst wichtig, da es den Prozess der Übertragung ihrer bestehenden Smart Contracts von anderen Blockchains wie Ethereum auf Sei vereinfacht.

Technisch gesehen importieren Sei-Knoten automatisch Geth – die Go-Implementierung der Ethereum Virtual Machine. Geth wird zur Verarbeitung von Ethereum-Transaktionen verwendet, und alle daraus resultierenden Aktualisierungen (einschließlich Statusaktualisierungen oder Aufrufe von nicht mit EVM verbundenen Verträgen) werden über eine spezielle Schnittstelle abgewickelt, die Sei für EVM erstellt hat.

2. Optimistische Parallelisierung:

Dadurch kann die Blockchain Parallelisierung unterstützen, ohne dass Entwickler Abhängigkeiten definieren müssen. Das bedeutet, dass alle Transaktionen parallel ausgeführt werden können. Wenn Konflikte auftreten (z. B. wenn Transaktionen denselben Status berühren), verfolgt die Kette die Speicherteile, die jede Transaktion berührt, und führt diese Transaktionen der Reihe nach erneut aus. Dieser Prozess wird rekursiv fortgesetzt, bis alle ungelösten Konflikte gelöst sind. Da die Transaktionen innerhalb eines Blocks angeordnet sind, ist dieser Prozess deterministisch und vereinfacht den Entwickler-Workflow, während die Parallelität auf Kettenebene erhalten bleibt.

3. SeiDB:

Es wird eine neue Datenstruktur namens SeiDB eingeführt, um die Speicherschicht der Plattform zu optimieren. Das Hauptziel von SeiDB besteht darin, eine aufgeblähte Zustandsstruktur zu verhindern, also das Problem, dass das Netzwerk datenlastig wird, und den Zustandssynchronisierungsprozess für neue Knoten zu vereinfachen. Dieses Design zielt darauf ab, die Gesamtleistung und Skalierbarkeit der Sei-Blockchain zu verbessern.

Sei V2 erreicht dies, indem der traditionelle IAVL-Baum in ein Zweikomponentensystem umgewandelt wird – Zustandsspeicher und Zustandsübernahme. Diese Änderung reduziert Latenz und Festplattennutzung erheblich, und Sei V2 plant außerdem die Umstellung auf PebbleDB, um die Lese-/Schreibleistung für Multithread-Zugriffe zu verbessern.

Aus Leistungssicht wird Sei V2 einen Durchsatz von 28.300 Batch-Transaktionen pro Sekunde sowie eine Blockzeit von 390 Millisekunden und eine Endgültigkeit von 390 Millisekunden bieten. Dadurch kann Sei mehr Benutzer unterstützen, ein besseres Interaktionserlebnis bieten und im Vergleich zu vorhandenen Blockchains günstigere Transaktionskosten pro Transaktion anbieten.

Der Hauptfortschritt des Upgrades von Sei V2 nähert sich derzeit der Code-Fertigstellung. Nach Abschluss der Überprüfung wird dieses Upgrade im ersten Quartal 2024 im öffentlichen Testnetz veröffentlicht und im ersten Halbjahr 2024 im Mainnet bereitgestellt.

Neon

Neon EVM nutzt die Funktionen der Solana-Blockchain, um eine effiziente Umgebung für Ethereum-dApps bereitzustellen. Es fungiert als Smart Contract innerhalb von Solana und ermöglicht Entwicklern, Ethereum-dApps mit minimalen oder keinen Codeänderungen bereitzustellen und von den erweiterten Funktionen von Solana zu profitieren. Die Architektur und der Betrieb von Neon EVM konzentrieren sich auf Sicherheit, Dezentralisierung und Nachhaltigkeit und bieten Ethereum-Entwicklern einen nahtlosen Übergang zur Solana-Umgebung. Unter Ausnutzung der Vorteile der niedrigen Gebühren und der hohen Transaktionsgeschwindigkeit von Solana ermöglicht es die parallele Ausführung von Transaktionen, einen hohen Durchsatz und reduzierte Kosten. Zu den wichtigsten Komponenten des Neon EVM-Ökosystems gehören:

  1. Neon EVM-Programm:

Es handelt sich um ein in Berkeley Packet Filter-Bytecode kompiliertes EVM, das auf Solana läuft. Es verarbeitet Ethereum-ähnliche Transaktionen (Neon-Transaktionen) auf Solana und befolgt dabei die Ethereum-Regeln. Neon EVM wird über ein dezentrales EVM-Konto mit mehreren Signaturen konfiguriert, wobei die Teilnehmer den Neon EVM-Code ändern und Parameter festlegen können.

Der Prozess der Transaktionsabwicklung durch Neon EVM umfasst mehrere wichtige Schritte. Zunächst initiieren Benutzer Ethereum-ähnliche Transaktionen (N-tx) über Ethereum-kompatible Wallets. Diese Transaktionen werden über den Neon-Proxy in Solana-Transaktionen (S-tx) gekapselt und dann an das auf Solana gehostete Neon EVM-Programm weitergeleitet. Das Neon EVM-Programm entkapselt die Transaktionen, überprüft Benutzersignaturen, lädt den EVM-Status (einschließlich Kontodaten und Smart-Contract-Code), führt die Transaktion in der Solana BPF-Umgebung (Berkeley Packet Filter) aus und aktualisiert den Status von Solana, um den neuen Neon EVM-Status widerzuspiegeln.

2. Neon Proxy: Ermöglicht die Portierung von Ethereum-dApps auf Neon mit minimaler Neukonfiguration. Neon Proxy verpackt EVM-Transaktionen in Solana-Transaktionen und bietet diese als Containerlösung zur Benutzerfreundlichkeit an. Betreiber, die Neon-Proxy-Server betreiben, erleichtern die Ausführung von Ethereum-ähnlichen Transaktionen auf Solana und akzeptieren NEON-Token als Gasgebühren und andere Zahlungen innerhalb des Solana-Ökosystems.

3. Neon DAO: Die DAO stellt Depotdienste für die Neon Foundation bereit und leitet zukünftige Forschung und Entwicklung. Sie funktioniert als eine Reihe von Verträgen auf Solana und bietet eine Governance-Ebene zur Steuerung der Neon EVM-Funktionen. NEON-Token-Inhaber können an DAO-Aktivitäten teilnehmen, einschließlich der Vorschlagung und Abstimmung von Entscheidungen.

4. NEON-Token: Dieser Utility-Token dient zwei Hauptzwecken – der Bezahlung von Gasgebühren und der Teilnahme an der Governance durch die DAO.

5. Integrationen und Tools: Neon EVM unterstützt verschiedene Integrationen und Tools für Entwicklung und Analyse. Dazu gehören Block-Explorer wie NeonScan, ERC-20 SPL-Wrapper für Token-Übertragungen, NeonPass für die Übertragung von ERC-20-Token zwischen Solana und Neon EVM, NeonFaucet für Test-Token und Kompatibilität mit EVM-kompatiblen Wallets wie MetaMask.


Finsternis

Eclipse ist eine Layer-2-Lösung für Ethereum, die die Transaktionsverarbeitung durch Nutzung der Solana Virtual Machine (SVM) erheblich beschleunigt. Eclipse wurde für Geschwindigkeit und Skalierbarkeit entwickelt, verwendet eine modulare Rollup-Architektur und integriert Schlüsseltechnologien wie Ethereum-Abwicklung, SVM-Smart Contracts, Celestia-Datenverfügbarkeit und RISC Zero-Sicherheit.

Insbesondere kombiniert Eclipse Mainnet die besten modularen Stack-Komponenten:

  • Abwicklungsebene – Ethereum: Eclipse verwendet Ethereum als Abwicklungsebene. Auf dieser Ebene werden Transaktionen abgeschlossen und gesichert. Die Nutzung von Ethereum bedeutet nicht nur, seine robuste Sicherheit und Liquidität zu nutzen, sondern auch, ETH als Gas-Token zur Zahlung von Transaktionsgebühren zu verwenden. Durch dieses Setup kann Eclipse die starken Sicherheitsfunktionen von Ethereum übernehmen.

  • Ausführungsebene – SVM: Für die Ausführung von Smart Contracts verwendet Eclipse SVM. Dies steht im Gegensatz zur sequentiellen Transaktionsverarbeitung von EVM, da SVM parallele Transaktionsverarbeitung verarbeiten kann. Die Sealevel-Laufzeitfunktion ermöglicht die parallele Verarbeitung von Transaktionen ohne überlappende Zustände, wodurch Eclipse horizontal skaliert und der Durchsatz erhöht werden kann.

  • Datenverfügbarkeit – Celestia: Um eine zeitnahe und überprüfbare Datenverfügbarkeit zu gewährleisten, verwendet Eclipse Celestia. Celestia bietet eine skalierbare und sichere Plattform für die Datenveröffentlichung und unterstützt den hohen Durchsatz von Eclipse.

  • Betrugsnachweise – RISC Zero: Eclipse integriert RISC Zero für Zero-Knowledge-Betrugsnachweise, wodurch die Notwendigkeit einer Zwischenzustandsserialisierung entfällt und die Effizienz und Sicherheit des Systems verbessert wird.

Das Designziel von Eclipse besteht darin, eine wirklich skalierbare und universelle Layer-2-Lösung für Ethereum bereitzustellen. Es zielt darauf ab, die Einschränkungen und die daraus resultierende Isolation und Komplexität zu beheben, die durch bestimmte Anwendungs-Rollups entstehen und die Benutzer- und Entwicklererfahrung beeinträchtigen könnten. Durch sein modulares Rollup-System und die integrierten Technologiekomponenten bietet Eclipse eine attraktive Option zum Erstellen skalierbarer und leistungsstarker dApps auf Ethereum.

Lumio

Lumio ist eine Layer-2-Lösung, die von Pontem Network entwickelt wurde, um die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum zu lösen und Web3 ein Web2-ähnliches Erlebnis zu bieten. Es ist ein einzigartiges Rollup im Blockchain-Bereich, da es sowohl die von Aptos verwendete EVM als auch Move VM unterstützt. Diese doppelte Kompatibilität ermöglicht es Lumio, Transaktionen auf Aptos zu verarbeiten und gleichzeitig auf Ethereum abzuwickeln, was eine vielseitige und effiziente Lösung für dApp-Entwickler und -Benutzer darstellt. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  1. Kompatibilität mit zwei virtuellen Maschinen: Lumio unterstützt auf einzigartige Weise sowohl die EVM als auch die Move VM von Aptos. Diese doppelte Kompatibilität ermöglicht es Lumio, die Funktionen von Ethereum und Aptos nahtlos zu integrieren und so die Flexibilität und Effizienz bei der Entwicklung und Ausführung von dApps zu verbessern.

  2. Hoher Durchsatz und geringe Latenz: Durch die Nutzung von Hochleistungsketten wie Aptos für die Transaktionsbestellung erhöht Lumio die Transaktionsbandbreite erheblich. Diese Integration stellt sicher, dass Lumio ein großes Transaktionsvolumen effizient verarbeiten kann und gleichzeitig die Sicherheits- und Liquiditätsfunktionen von Ethereum beibehält.

  3. Optimistic Rollup-Technologie: Lumio verwendet einen Open-Source-OP-Stack und übernimmt die Optimistic Rollup-Technologie. Optimistic Rollups sind für ihre effiziente Transaktionsverarbeitung und niedrigeren Kosten bekannt und eignen sich für die Skalierung von Ethereum-basierten Anwendungen.

  4. Flexibles Gasgebühren-Wirtschaftsmodell: Lumio führt ein anwendungsorientiertes Gasgebühren-Wirtschaftsmodell ein. Dieses Modell ermöglicht es App-Entwicklern, direkt von der Netzwerknutzung zu profitieren, was möglicherweise die Entwicklung innovativerer und benutzerfreundlicherer dApps fördert.

  5. Interoperabilität und Integration: Lumios Fähigkeit, Transaktionen auf Aptos zu verarbeiten und auf Ethereum abzuwickeln, weist auf ein hohes Maß an Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchain-Ökosystemen hin. Diese Funktion ermöglicht es Entwicklern, die Stärken von Ethereum und Aptos in ihren Anwendungen voll auszunutzen.

  6. Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Skalierbarkeit: Die Kombination der robusten Sicherheit von Ethereum und der Skalierbarkeit von Aptos bietet Entwicklern eine attraktive Lösung für die Erstellung leistungsstarker, sicherer dApps. Die Architektur von Lumio ist darauf ausgelegt, diese beiden Schlüsselaspekte effektiv auszubalancieren.

Lumio befindet sich derzeit in einer geschlossenen Testphase und soll nach und nach für ausgewählte Benutzer eingeführt werden. Dieser Ansatz ermöglicht umfassende Tests und Verbesserungen der Plattform auf der Grundlage von Benutzerfeedback und stellt sicher, dass die Plattform bei der breiteren Veröffentlichung robust und benutzerfreundlich ist.

Andere parallele Projekte in der Branche

Solana

Die Sealevel-Technologie von Solana ist eine Schlüsselkomponente der Blockchain-Architektur und wurde entwickelt, um die Leistung von Smart Contracts durch Parallelverarbeitungstechnologie zu verbessern. Dieser Ansatz unterscheidet sich erheblich von der Single-Thread-Verarbeitung anderer Blockchain-Plattformen wie EVM und der WASM-basierten Laufzeitumgebung von EOS, die jeweils einen Vertrag verarbeiten und den Blockchain-Status sequenziell ändern.

Sealevel ermöglicht es der Solana-Laufzeit, Zehntausende von Verträgen parallel zu verarbeiten und dabei alle den Validierern zur Verfügung stehenden Kerne zu nutzen. Diese Parallelverarbeitungsfunktion ist möglich, weil Solana-Transaktionen alle Zustände, die während der Ausführung gelesen oder geschrieben werden, explizit beschreiben. Dadurch können nicht überlappende Transaktionen gleichzeitig ausgeführt werden und Transaktionen, die nur denselben Zustand lesen.

Die Kernfunktionalität von Sealevel basiert auf der einzigartigen Architektur von Solana, einschließlich Komponenten wie der Cloudbreak-Kontodatenbank und dem Proof of History (PoH)-Konsensmechanismus. Cloudbreak ordnet öffentliche Schlüssel Konten zu, wobei Konten Guthaben und Daten verwalten, während Programme (zustandsloser Code) die Zustandsübergänge dieser Konten verwalten.

Transaktionen in Solana geben einen Befehlsvektor an, wobei jeder Befehl ein Programm, Programmbefehle und eine Liste von Konten enthält, die die Transaktion lesen und schreiben möchte. Diese Schnittstelle ist von Low-Level-Betriebssystemschnittstellen zu Geräten inspiriert und ermöglicht es dem SVM, Millionen von ausstehenden Transaktionen zu sortieren und alle nicht überlappenden Transaktionen für die parallele Verarbeitung einzuplanen. Darüber hinaus kann Sealevel alle Befehle nach Programm-ID sortieren und dasselbe Programm gleichzeitig auf allen Konten ausführen, ein Prozess, der den in GPUs verwendeten SIMD-Optimierungen (Single Instruction, Multiple Data) ähnelt.

Sealevel in Solana bietet mehrere Vorteile, darunter verbesserte Skalierbarkeit, reduzierte Latenz, Kosteneffizienz und verbesserte Sicherheit. Es ermöglicht dem Solana-Netzwerk, eine deutlich höhere Anzahl von Transaktionen pro Sekunde abzuwickeln, eine nahezu sofortige Transaktionsendgültigkeit zu gewährleisten und die Transaktionsgebühren zu senken. Selbst während der parallelen Verarbeitung wird die Sicherheit der Smart Contracts durch die robusten Sicherheitsprotokolle von Solana gewährleistet.

Durch die Erzielung paralleler Hochgeschwindigkeitsverarbeitung und eines erhöhten Transaktionsdurchsatzes macht Sealevel Solana zu einer leistungsstarken Plattform für dezentrale Anwendungen.

Aufleuchten

Die parallelen Technologiefunktionen von Sui machen es zu einer hocheffizienten Blockchain-Plattform mit hohem Durchsatz, die für verschiedene Web3-Anwendungen und Anwendungsfälle geeignet ist. Diese wichtigen Funktionen arbeiten zusammen, um die Effizienz und den Durchsatz des Netzwerks zu verbessern:

  1. Narwhal- und Bullshark-Komponenten: Diese beiden Komponenten sind für Suis Konsensmechanismus von entscheidender Bedeutung. Narwhal fungiert als Mempool und ist für die Beschleunigung der Transaktionsverarbeitung und die Verbesserung der Netzwerkeffizienz verantwortlich. Es stellt die Datenverfügbarkeit sicher, wenn sie an Bullshark (die Konsensmaschine) übermittelt werden. Bullshark ist für die Ordnung der von Narwhal bereitgestellten Daten zuständig und nutzt Mechanismen der byzantinischen Fehlertoleranz, um Transaktionen zu validieren und sie im Netzwerk zu verteilen.

  2. Modell des Vermögenseigentums: Im Sui-Netzwerk können Vermögenswerte einem einzelnen Eigentümer gehören oder von mehreren Eigentümern gemeinsam genutzt werden. Vermögenswerte, die einem einzelnen Eigentümer gehören, können sich schnell und frei innerhalb des Netzwerks bewegen, während gemeinsam genutzte Vermögenswerte eine Validierung durch das Konsenssystem erfordern. Dieses Vermögenseigentumssystem verbessert nicht nur die Effizienz der Transaktionsverarbeitung, sondern ermöglicht es Entwicklern auch, verschiedene Arten von Vermögenswerten für ihre Anwendungen zu erstellen.

  3. Verteiltes Rechnen: Das Design von Sui ermöglicht es dem Netzwerk, Ressourcen nach Bedarf zu skalieren und funktioniert ähnlich wie Cloud-Dienste. Das bedeutet, dass Netzwerkvalidatoren bei steigender Nachfrage nach dem Sui-Netzwerk mehr Rechenleistung hinzufügen können, um die Stabilität des Netzwerks aufrechtzuerhalten und die Gasgebühren niedrig zu halten.

  4. Programmiersprache Sui Move: Sui Move ist Suis native Programmiersprache, die speziell für die Erstellung leistungsstarker, sicherer und funktionsreicher Anwendungen entwickelt wurde. Basierend auf der Move-Sprache zielt sie darauf ab, Mängel in Programmiersprachen für Smart Contracts zu beheben und so die Sicherheit von Smart Contracts und die Effizienz der Programmierer zu verbessern.

  5. Programmierbare Transaktionsblöcke (PTB): PTBs in Sui sind komplexe, zusammensetzbare Transaktionssequenzen, die auf alle öffentlichen On-Chain-Move-Funktionen in allen Smart Contracts zugreifen können. Dieses Design bietet starke Sicherheit für zahlungs- oder finanzorientierte Anwendungen.

  6. Horizontale Skalierbarkeit: Die Skalierbarkeit von Sui geht über die reine Transaktionsverarbeitung hinaus und umfasst auch die Speicherung. Auf diese Weise können Entwickler komplexe Assets mit umfangreichen Attributen definieren und diese direkt in der Kette speichern, ohne auf indirekte Off-Chain-Speicherung zurückgreifen zu müssen, um Gaskosten zu sparen.

Kraftstoff

Im Fuel-Netzwerk ist die „parallele Transaktionsausführung“ eine Schlüsseltechnologie, die es dem Netzwerk ermöglicht, ein großes Transaktionsvolumen effizient zu verarbeiten. Diese parallele Ausführung wird grundsätzlich durch die Verwendung strenger Statuszugriffslisten auf Grundlage des UTXO-Modells (Unspent Transaction Output) erreicht, einem Grundelement von Bitcoin und vielen anderen Kryptowährungen.

Fuel führt die Möglichkeit der parallelen Transaktionsausführung innerhalb des UTXO-Modells ein. Durch die Verwendung strenger Statuszugriffslisten kann Fuel Transaktionen parallel verarbeiten und so mehr CPU-Threads und -Kerne nutzen, die in Single-Thread-Blockchain-Systemen normalerweise im Leerlauf sind. Dadurch kann Fuel mehr Rechenleistung, Statuszugriff und Transaktionsdurchsatz bieten als Single-Thread-Blockchains.

Fuel behebt die Parallelitätsprobleme im UTXO-Modell. In Fuel unterzeichnen Benutzer UTXOs nicht direkt, sondern Vertrags-IDs, die ihre Absicht anzeigen, mit einem Vertrag zu interagieren. Daher ändern Benutzer den Status nicht direkt, was zum Verbrauch von UTXOs führt. Stattdessen sind Blockproduzenten dafür verantwortlich, zu verarbeiten, wie sich verschiedene Transaktionen in einem Block auf den Gesamtstatus auswirken, was wiederum Auswirkungen auf Vertrags-UTXOs hat. Die verbrauchten Vertrags-UTXOs erstellen neue UTXOs mit denselben Kernmerkmalen, aber aktualisiertem Speicher und aktualisierten Guthaben.

Um die parallele Ausführung von Transaktionen zu erleichtern, hat Fuel eine spezielle virtuelle Maschine entwickelt – die FuelVM. Das Design von FuelVM konzentriert sich auf die Reduzierung der in herkömmlichen Blockchain-Architekturen für virtuelle Maschinen vorkommenden Verarbeitungsverluste und bietet Entwicklern gleichzeitig mehr potenziellen Gestaltungsspielraum. Es enthält Erkenntnisse und Verbesserungen aus Jahren im Ethereum-Ökosystem, Verbesserungen, die aufgrund der erforderlichen Abwärtskompatibilität mit früheren Versionen nicht in Ethereum implementiert werden konnten.

Wohnungen

Die Aptos-Blockchain verwendet eine parallele Ausführungs-Engine namens Block-STM (Software Transactional Memory), um ihre Transaktionsverarbeitungsfunktionen zu verbessern. Diese Technologie ermöglicht es Aptos, Transaktionen in einer vorher festgelegten Reihenfolge innerhalb jedes Blocks auszuführen und die Transaktionen während der Ausführung verschiedenen Prozessor-Threads zuzuweisen. Die Kernidee dieser Methode besteht darin, die von Transaktionen geänderten Speicherorte aufzuzeichnen, während alle Transaktionen gleichzeitig ausgeführt werden. Wenn nach Überprüfung aller Transaktionsergebnisse festgestellt wird, dass eine Transaktion auf einen Speicherort zugegriffen hat, der von einer vorherigen Transaktion geändert wurde, wird diese Transaktion ungültig. Die abgebrochene Transaktion wird dann erneut ausgeführt und dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Transaktionen abgeschlossen sind.

Im Gegensatz zu anderen parallelen Ausführungs-Engines behält Block-STM die Atomizität von Transaktionen bei, ohne dass die zu lesenden/schreibenden Daten im Voraus bekannt sein müssen. Dies erleichtert Entwicklern die Erstellung hochgradig parallelisierter Anwendungen. Block-STM unterstützt eine umfassendere Atomizität als andere parallele Ausführungsumgebungen, die häufig die Aufteilung von Vorgängen in mehrere Transaktionen erfordern (Aufbrechen der logischen Atomizität). Durch die Reduzierung der Latenz und die Erhöhung der Kosteneffizienz verbessert Block-STM das Benutzererlebnis.

Darüber hinaus verwendet Aptos einen Konsensmechanismus namens AptosBFTv4, ein streng bewährtes, korrektes Produktions-Blockchain-BFT-Protokoll. Dieses Protokoll optimiert die Reaktionsfähigkeit, kann geringe Latenz und hohen Durchsatz liefern und nutzt die Vorteile des zugrunde liegenden Netzwerks voll aus. AptosBFTv4 verwendet ein Pipeline-Design ähnlich wie Prozessoren und gewährleistet so eine maximale Nutzung der Ressourcen bei jedem Schritt. Daher kann ein einzelner Knoten an vielen Aspekten des Konsenses beteiligt sein, von der Auswahl der in einen Block aufzunehmenden Transaktionen über die Ausführung eines weiteren Transaktionssatzes bis hin zum Schreiben der Ausgabe eines weiteren Transaktionssatzes in den Speicher und der Zertifizierung der Ausgabe eines weiteren Transaktionssatzes. Dies bedeutet, dass der Durchsatz nur durch die langsamste Phase begrenzt wird und nicht durch die sequentielle Kombination aller Phasen.

Herausforderungen

Technische Schwierigkeiten

Im Allgemeinen besteht die größte Herausforderung bei der Einführung paralleler oder gleichzeitiger Ansätze in Datenkonflikten, Lese-/Schreibkonflikten oder Datengefahren. Alle diese Begriffe beschreiben dasselbe Problem: verschiedene Threads oder Operationen, die versuchen, gleichzeitig dieselben Daten zu lesen und zu ändern. Die Implementierung eines effizienten und zuverlässigen parallelen Systems erfordert die Lösung komplexer technischer Probleme, insbesondere die Gewährleistung einer vorhersehbaren, konfliktfreien Ausführung paralleler Operationen über Tausende von dezentralen Knoten. Darüber hinaus besteht die Herausforderung der technischen Kompatibilität darin, sicherzustellen, dass neue parallele Verarbeitungsmethoden mit vorhandenen EVM-Standards und Smart-Contract-Code kompatibel sind.

Anpassungsfähigkeit des Ökosystems

Entwickler müssen möglicherweise neue Tools und Methoden erlernen, um die Vorteile paralleler EVMs optimal nutzen zu können. Darüber hinaus müssen sich Benutzer möglicherweise an potenzielle neue Interaktionsmuster und Leistungsmerkmale anpassen. Dies erfordert ein gewisses Maß an Verständnis und Anpassungsfähigkeit an neue Technologien von allen Teilnehmern des Ökosystems, einschließlich Entwicklern, Benutzern und Dienstanbietern. Darüber hinaus beruht ein robustes Blockchain-Ökosystem nicht nur auf seinen technischen Funktionen, sondern auch auf breiter Entwicklerunterstützung und einer großen Auswahl an Anwendungen. Neue Technologien wie parallele EVMs müssen ausreichende Netzwerkeffekte erzeugen, um die Teilnahme von Entwicklern und Benutzern für den Markterfolg zu gewinnen.

Erhöhte Systemkomplexität

Parallele EVMs erfordern eine effiziente Netzwerkkommunikation, um die Datensynchronisierung über mehrere Knoten hinweg zu unterstützen. Netzwerklatenz oder Synchronisierungsfehler können zu einer inkonsistenten Transaktionsverarbeitung führen und so die Komplexität des Systemdesigns erhöhen. Um die Vorteile der Parallelverarbeitung effektiv nutzen zu können, muss das System die Rechenressourcen intelligenter verwalten und zuweisen. Dies kann eine dynamische Verteilung der Last auf verschiedene Knoten und eine Optimierung der Speicher- und Speicherplatznutzung beinhalten. Die Entwicklung von Smart Contracts und Anwendungen, die die Parallelverarbeitung unterstützen, ist komplexer als bei herkömmlichen sequentiellen Ausführungsmodellen. Entwickler müssen die Merkmale und Einschränkungen der Parallelausführung berücksichtigen, die den Codierungs- und Debugging-Prozess anspruchsvoller machen können. In einer Umgebung mit Parallelausführung können Sicherheitslücken verstärkt werden, da ein Sicherheitsproblem mehrere parallel ausgeführte Transaktionen betreffen könnte. Daher sind strengere Sicherheitsprüfungen und Testprozesse erforderlich.

Zukunftsausblick

Parallele EVMs bieten ein enormes Potenzial zur Verbesserung der Skalierbarkeit und Effizienz von Blockchains. Die erwähnten parallelen EVMs stellen einen bedeutenden Wandel in der Blockchain-Technologie dar und zielen darauf ab, die Transaktionsverarbeitungsfunktionen zu verbessern, indem Transaktionen gleichzeitig auf mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Dieser Ansatz löst sich von der traditionellen sequentiellen Transaktionsverarbeitungsmethode und ermöglicht einen höheren Durchsatz und eine geringere Latenz, die für die Skalierbarkeit und Effizienz von Blockchain-Netzwerken entscheidend sind.

Die erfolgreiche Implementierung paralleler EVMs hängt weitgehend vom Weitblick und den Fähigkeiten der Entwickler ab, insbesondere beim Entwurf intelligenter Verträge und Datenstrukturen. Diese Elemente sind entscheidend dafür, ob Transaktionen parallel ausgeführt werden können. Entwickler müssen die parallele Verarbeitung von Projektbeginn an berücksichtigen und sicherstellen, dass ihre Entwürfe den unabhängigen, unterbrechungsfreien Ablauf verschiedener Transaktionen ermöglichen.

Parallele EVMs sind außerdem mit dem Ethereum-Ökosystem kompatibel, was für Entwickler und Benutzer, die bereits an Ethereum-basierten Anwendungen beteiligt sind, von entscheidender Bedeutung ist. Diese Kompatibilität gewährleistet einen reibungslosen Übergang und die Integration vorhandener dApps, eine Herausforderung für Systeme wie DAG, die häufig erhebliche Änderungen an vorhandenen Anwendungen erfordern.

Die Entwicklung paralleler EVMs gilt als wichtiger Schritt zur Überwindung der grundlegenden Einschränkungen der Blockchain-Skalierbarkeit. Diese Innovationen sind vielversprechend, um Blockchain-Netzwerke auf die Zukunft vorzubereiten, sie in die Lage zu versetzen, mit den wachsenden Anforderungen Schritt zu halten und zum Eckpfeiler der nächsten Generation der Web3-Infrastruktur zu werden. Parallele EVMs bieten zwar ein enormes Potenzial, ihre erfolgreiche Implementierung erfordert jedoch die Überwindung komplexer technischer Herausforderungen und die Gewährleistung einer breiten Akzeptanz im Ökosystem.

Verweise

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

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

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

Was ist SVM – Die Solana Virtual Machine – Squads Blog

Die Solana Virtual Machine, kurz SVM, ist die Ausführungsumgebung, die Transaktionen und Smart… verarbeitet.

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