併行 EVM 和去中心化排序器

2/28/2024, 9:46:23 AM
Alt L1 的競爭已經白熱化,Near 推出 DA 解決方案,Sui 的 TVL 一路攀升,隻有以太坊還在不緊不慢搞主網升級,L2 浮現併行 EVM 和去中心化排序器兩大競爭點。
  • 轉髮原文標題:併行不止 EVM,高性能 L1(Sui)大戰以太坊 L2 ?

上期視頻已經做好啦:一口氣了解 BTC L2 的髮展範式~https://www.bilibili.com/video/BV1dw411575M/?vd_source=e88bbc11f1ecd88d1c5847538efee51c

Alt L1 的競爭已經白熱化,Near 推出 DA 解決方案,Sui 的 TVL 一路攀升,隻有以太坊還在不緊不慢搞主網升級,L2 浮現併行 EVM 和去中心化排序器兩大競爭點。

在當下和未來,一個基本事實是以太坊的地位已經很難撼動,模塊化的概念將會泛化,如果 Vitalik 對 Celestia 的打壓不成功,那麽市場會擇優選擇,組合和模塊化不止髮生於衕一體繫內,市場原則會促使項目方自由組裝各要件,比如各公鏈、L2 和比特幣間組合可用性,BTC L2 的火熱即是明證。

如果 Near 能幹 DA 的活,那麽 Aptos、Solana 和 Sui 等高性能公鏈也就能被“ L2 化”,最終被以太坊兼容和吞併。

併行 EVM 可以被理解爲併行化的 EVM 兼容鏈/L2,可以從區塊鏈速度入手,理論上解決區塊鏈運行緩慢隻有兩個辦法:

  • 加碼硬件,不斷調優。比如 Solana 的硬件配置獨一檔的高,“機房”的管理和配置可以讓 Solana 享受超高網速和提升吞吐量;
  • 多核併行,多線併髮。硬件提升後,多核心便可真正實現多任務,此外,不斷將任務切分細化也可提升效率,這也是計算機通用做法。

默認硬件利用已經達到極緻,那麽併行 EVM 可以從以下三個層次去進行分類和理解:

  1. 併行是計算機領域的通用做法,任意公鏈和 L2 都可使用。比如 Aptos、Sui 和 Solana 等 Alt L1,或者 Sei 這個宣稱自己是第一個兼容 EVM 的 L1,以及 Scroll(2024 路線圖)、Lumio、Eclipse 等以太坊 L2 項目,還有 Neon EVM 等異構鏈上的兼容 EVM 解決方案,Neon EVM 就屬於 Solana 生態,也宣稱自己是第一個兼容 EVM 的。
  2. 併行 EVM 狹義上指能夠兼容 EVM 的 L1/L2,理論上以太坊自己也可以實行併行化改造,這是最符合定義的併行 EVM,但是動作太大幾乎不可能存在;
  3. 併行 EVM 廣義上可以擴展,任意併行計算鏈,無論自身是否兼容 EVM,隻要可以打通和 EVM 的鏈接,就可以歸屬在內,比如將 Aptos 作爲以太坊的“加速器”。

考察非 EVM 兼容的 Alt L1 也具備特殊意義,它們可以被接入 EVM 生態,此外,Aptos 所開創的 Block-STM 方案也成爲衆多新興併行 EVM 方案事實上的模版和思路來源,下文會詳述。

前置:線程、進程、併行和併髮和 EVM 的通俗説明

我沿著併行 EVM 拆解的思路將其歸類,但是對併行概念説明仍不完備,如果接下來直接講項目實現的邏輯,會讓人不得其解,簡直是以其昭昭使人昏昏。

衕樣,諸如“進程是資源分配的最小單位,線程是CPU調度的最小單位”之類的解釋雖然專業,但也對大多數人不甚友好,我想以買瓜爲例來説明這個過程。

先鋪墊一下,我們的計算機最底層是物理硬件,其上才是操作繫統和各類應用,計算機在處理任務時,就是根據優先級將軟硬件資源分配出去,我們以華強買瓜來説明這個過程:


線程、進程、併行和併髮的關繫

  1. 華強騎車要去買一個西瓜,這是個單一行爲,也是最小單位,是一個線程,一個西瓜此時就是能調用的物理硬件資源,多了沒有;
  2. 兩個華強要一起去買一個西瓜,這是個覆合行爲,因爲有兩個華強要吃瓜,但是要註意,此時仍然隻有一個西瓜,多了也沒有。併且兩個華強約好了一起去砍西瓜,誰不去誰就不是兄弟,那麽此時兩個華強買瓜就是一個進程,每個華強吃瓜仍然是一個線程,因此一個進程裡包括了兩個線程。

這個時候,隻有一個西瓜但是要多個人吃的情況就是併髮,這裡的重點是大家一起吃西瓜,要保證每個人都能最起碼吃上一口,因爲不論吃瓜的人有多少,他們之間如何分座位、先後,都不影響一瓜多吃的最終結果。

聰明的你一定看出問題來了,爲啥非得這麽多人一起吃西瓜,開西瓜攤的老闆本質上是水果店老闆,你還可以吃香蕉啊,説的對,這就是需要供給側改革的原因,現在老闆宣布,香蕉也上市了,那麽此時物理資源(水果)就增加了,華強可以分爲兩列分別取吃不衕的水果,這就是併行,兩行併列,各吃所愛。

(防杠聲明:上麵的解釋比較通俗但不專業,如有爭議,以程序員認知爲準,我是半吊子出身)

下一步將它們和 EVM 組合到一起,組裝出併行 EVM 的真正涵義。

EVM 雖然經常被提起,但是其真正指曏卻含混不清,尤其是虛擬機(VM,virtual machine)總是給人一種脫實曏虛的感覺,其實,不較真的説,虛擬機就是特化的操作繫統,程序員不需要麵曏物理實體搞開髮,隻需要在軟件層麵適配就行。

簡化一下 EVM 的作用就是交易,用戶提交指令,隨後 EVM 會按照用戶的需求,如轉賬、SWAP、質押還是其他需要和智能合約交互的行爲都會被一一執行。這裡的重點是指令和一一執行,EVM 可以理解用戶的需求,但是執行需要排隊,不能隨意改變順序。

所以併行 EVM 本質上就是改變了執行順序,允許多個智能合約(指令)衕時進行,相當於掛攤老闆雇工,他賣西瓜,小弟賣香蕉,最終掙錢了還是老闆的。


EVM 説明

最典型的就是我前一篇文章提到的 BTC L2 們,現在的 BTC L2 基本上都是想給比特幣接入 EVM 生態,其實他們自己就是個比特幣上的虛擬機,開髮者麵曏他們開髮,就不需要考慮比特幣自身架構和編程語言的限製,可以用熟悉的 EVM 開髮流程一步到位。

EVM 與此衕理,極端一點説,如果你是個前端,那麽甚至可以在完全不了解硬件、操作繫統原理、以太坊原理的基礎上麵曏文檔開髮,隻需要看懂 EVM 開髮工具和接口的説明,比如寫出某個 DEX 的前端界麵(隻做理論説明,實際上非常覆雜)。

一言以蔽之,虛擬機(VM)是摒除硬件和原理後的加工作坊,比如是華強買瓜要做西瓜汁,那麽虛擬機就是榨汁機,一杯西瓜汁隻需要三步:開蓋、放入西瓜、榨汁,完事。

衕理,EVM 就是以太坊的榨汁機,兼容 EVM 就是 L1/L2 買的拼多多平替榨汁機,雖然存在一些瑕疵,但是也能用,而併行 EVM 就是多個榨汁機一起工作。

不是手工用不起,而是榨汁機更有性價比。

最後,併行 EVM 概念重出江湖,本質上是以太坊隻能依次處理單筆交易帶來的速度限製,其主網 TPS 隻能穩定在 10 左右,BNB Chain(BSC) 等較爲中心化的 EVM 兼容鏈也隻能提到到 200 左右,在物理硬件沒有革命性突破,以及以太坊自身無法改造爲併行機製的前提下,併行 EVM 賽道將長期火熱,畢竟,沒有人會嫌速度快。

現狀:樂觀驗證成爲共識,Move 繫漸有救駕之勢

併行和 VM 的概念早已有之,但是引入到區塊鏈,尤其是併行 EVM 概念,其實是以 2022 年爲起點,Aptos 髮布了《Block-STM: Scaling Blockchain Execution by Turning Ordering Curse to a Performance Blessing》的論文,隨後 Polygon PoS 鏈便在當年底嘗試加入了該功能,不僅如此,Aptos 在這篇論文中提出的諸多方案和思路也成爲行業共衕選擇,需要予以介紹。


併行EVM相關項目及分類

夢想起點:Block-STM

可以這樣説,Aptos 是區塊鏈併行化的集大成者,雖然 Solana、Near 已經有所探索,但是 Aptos 在區塊鏈中應用的的 STM(軟件事務內存,Software Transactional Memory)重新對交易進行排序,核心思路是先假設排序後的交易都是對的,併行執行後髮現有不對的,單獨解決個別不對的,按照二八定律,這樣大部分的交易都可以得到加速執行,此所謂樂觀驗證機製,和 Rollup 中的樂觀驗證機製思路基本一緻。


Block-STM

具體而言,Block-STM 將區塊鏈的執行過程分爲兩個階段:排序階段和執行階段。

  • 排序階段,Block-STM 使用 STM 來對交易進行排序,以確保交易的順序性;
  • 執行階段,Block-STM 利用排序結果來併行執行交易,從而提高執行效率。

自此之後的併行 EVM 基本上都與此類似,隻不過排序和執行上存在實現差別,以及要增加對 EVM 的兼容,比如 Neon EVM 和 Polygon PoS 都屬於此類。

Sui 改造:一切皆對象

Sui 和 Aptos 師出衕門,二者高度相似,但是最大差別在於 Sui 以對象(Object)爲核心,比如在 Alice 給 Bob 的轉賬流程中,作用方式如下:

  • Aptos:Alice 賬戶減去 1 USDT,Bob 賬戶加上 1 USDT,涉及到兩個賬戶的記賬信息和餘額變動;
  • Sui:1 USDT 保持不變,隻改變其所有權屬性,將所有權由 Alice 變動爲 Bob,這樣隻涉及 1 USDT 的信息改動;

如你所見,Sui 的出髮點不是考察交易雙方的賬戶,而是涉及對象的屬性變化,由此推廣,不僅是代幣轉移,也可以是 NFT 等資産。

再延伸一下,如果一個資産隻涉及點對點之間的屬性變化,其實併不需要衕步全節點,隻要雙方認可該交易即可,如此一來,此類交易都可併行處理。

當然,二者的具體實現要覆雜的多,併行也會帶來很多問題,但是了解到此處已經足夠。

Solana 和 Neon EVM:借殼上市

Solana 本身的併行處理是通過 Sea Level 機製來實現,和 Block-STM 類似(其實應該顛倒,Sea Level 提出於 2019 年,Block-STM 提出於 2022 年),都是需要對交易排序,然後再執行。

Solana 的“創新”在於對硬件資源的專項優化,理論上不僅可以對所有指令進行排序,併且優化後的多線程可以髮揮處理器的全部效能,達到高併髮的效果,TPS 理論值 5 萬,實測高峰可達 5 千左右。

那麽這和 Neon EVM 的關繫在哪裡呢?


Neon EVM 花費

Neon 要做的就是衕步 EVM 的交易信息,然後用 Solana 來運算,這樣既可以利用 EVM 生態的 dApp 豐富度和安全保障,也可以利用 Solana 來提速降費,相較於以太坊主網的昂貴和緩慢,Neon 的授權、轉賬、存借基本上在 0.1 甚至 0.01 美元以下。

不太恰當的説,Neon 把 Solana 變成了以太坊的另類 L2,觸類旁通,L1/L2 EVM 不僅可以自己實現併行,其實也可以當中介,自身隻負責兼容 EVM 或者隻做 L1/L2,而把剩下的部分外包出去。

這也是開頭我説,泛化的模塊化的真正含義,L1/L2 併行 EVM 完全可以是三個項目的組合産物,甚至是跨鏈組合,如此一來,玩法就多種多樣了。

Sei V2 和 Monad:一起開心,字節兼容

從技術實現上而言,Sei V2 和 Monad 非常相似,兩者都是對以太坊的字節級兼容 EVM,其實在併行思路上,都不約而衕選擇了熟悉的樂觀驗證,先排序,能執行的就執行,出錯了,再單獨解決依賴項。


Sei V2 併行方案説明

當然,成熟的産品和思路大家都能用,但是要註意,如衕 BTC L2 一樣,真正的技術創新併不多,仍然是以“組合”爲主,Solana 是唯一大規模實踐併行,併且軟硬件搭配跑出高併髮效果的 L1,其他的更多是“兼容 EVM+併行”的套餐裝。

大家肯定能想到,既然 Solana 能被當做加速器,那麽 Aptos 等也可以,事實上,Lumio 也是這麽想的,隻要自己作爲中介,一麵兼容 EVM,一麵實現併行,那麽都可以被稱爲併行 EVM,故此,不對 Lumio 再做過多説明。

結語:併行 EVM 的睏境

在本文中,我著重強調的是併行 EVM 的核心是硬件資源的調配和任務的排序執行,兩者缺一不可,軟件優化的上限是物理硬件的參數限製,畢竟博爾特也沒法超越光速,但是併行 EVM 目前主要都是對 Aptos 的 Block-STM 的改造和模仿,這也是基本事實。

此外,目前不需要過度探索以太坊 L2 上的併行實踐,它們更需要解決排序器的中心化問題,效率已經足夠高。

併行 EVM 併不神秘,我在行文中省去了各項目的讀寫機製設計、TPS 對比、數據記録和狀態衕步等技術細節,普通人完全沒必要了解這些東西,牢牢記住當前處於樂觀驗證打滿全場,樂觀驗證就是先執行再排錯的思路即可,如果有更新,我會爲大家及時補充。

聲明:

  1. 本文轉載自[佐爺歪脖山],原文標題《併行不止 EVM,高性能 L1(Sui)大戰以太坊 L2 ?
    》,著作權歸屬原作者[佐爺],如對轉載有異議,請聯繫Gate Learn團隊,團隊會根據相關流程盡速處理。
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