全面解讀並行 EVM 項目一覽與未來展望

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，通過允許多個操作同時執行，顯著提高了網絡的吞吐量和性能。

• 並行EVM的實現方法包括基於調度的並發處理、多線程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通過其Layer 1項目Monad，旨在通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，提供向後兼容EVM智能合約、樂觀並行化、新的SeiDB數據結構和與現有鏈的互操作性，旨在大幅提升交易處理速度和網絡可擴展性。

• Neon EVM是在Solana上的平臺，旨在為以太坊dApps提供高效、安全、去中心化的環境，允許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開發的一種Layer 2解決方案，它通過獨特支持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是一個以太坊Layer 2解決方案，使用SVM加速交易處理，採用模塊化rollup架構，整合了以太坊結算、SVM智能合約、Celestia數據可用性和RISC Zero欺詐證明。

• Solana利用其Sealevel技術實現並行智能合約處理，Sui通過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和優勢。

• 採用並行的主要挑戰包括解決數據競爭和讀寫衝突問題，確保技術與現有標準兼容，適應新的生態系統交互模式，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一次重大轉變，通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。雖然並行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。

並行EVM的基本概念

EVM簡介

以太坊虛擬機（EVM）是以太坊區塊鏈的核心組件，充當其計算引擎。它是一個準圖靈完備的機器，為以太坊網絡上的智能合約執行提供運行環境，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能合約，這是將通常用高級程式語言（如Solidity）編寫的智能合約代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，包括算術運算和數據存儲/檢索。EVM作為一個堆棧機器運行，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計算工作，確保公平的資源分配並防止網絡濫用。

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：一種是導致消息調用的交易，另一種是導致合同創建的交易。合約創建會導致創建一個包含編譯後的智能合約字節碼的新合約帳戶，當另一個帳戶對該合約進行消息調用時，就會執行其字節碼。

EVM的架構包括字節碼、堆棧、內存和存儲等組件。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的設計確保了智能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和堆棧深度限制。

此外，EVM的影響力超出了以太坊，通過EVM兼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互動。這些鏈在企業解決方案、GameFi和DeFi等各個領域發揮著關鍵作用。

並行EVM的必要性

並行EVM（以太坊虛擬機）的必要性源於其能夠顯著提升區塊鏈網絡的性能和效率。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。並行執行的能力極大地提高了網絡的吞吐量，從而增強了整個區塊鏈的性能和可擴展性。利用並行EVM，區塊鏈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堵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有助於構建更可持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。用戶將享受到更經濟的體驗，使區塊鏈平臺對更廣泛的受眾更具吸引力。

• 同時處理多個交易而非按順序處理，意味著dApps即使在網絡高需求期間也能更順暢地運行。

並行EVM的實現方法（引用自Siyuan.H）

在當前的EVM架構中，最精細的讀寫操作是sload和sstore，分別用於從狀態trie讀取和寫入數據。因此，確保不同線程在這兩個操作上不發生衝突是實現並行/並發EVM的一個簡單入口點。事實上，以太坊中有一種特殊的交易類型，包括一個稱為「訪問列表」的特殊結構，允許攜帶將要讀取和修改的存儲地址的交易。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，有三種常見的並行/並發EVM形式：

1. 一個EVM實例的多線程。

2. 一個節點上多個EVM實例的多線程。

3. 多個節點上多個EVM實例的多線程（基本上是系統級的分片）。

並行/並發在區塊鏈中與資料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。

那麼我們需要什麼？

• 需要系統級的共識，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獲更多收入。

• 更細粒度的數據操作，包括操作碼級的數據鎖定、內存緩存層等。

主要項目及其技術

Monad Labs

Monad是EVM Layer 1，旨在通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快速地處理交易。

Monad最引人注目的特點之一是其並行執行能力，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。該項目已成功籌集了1900萬美元的種子資金，計劃在2024年第一季度中期推出測試網，並隨後啟動主網。

Monad在以下四個主要領域進行了優化，使其成為高性能的區塊鏈：

1. MonadBFT：

   MonadBFT是Monad區塊鏈的高性能共識機制，用於在拜佔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信開銷，在超時情況下具有二次通信開銷。在MonadBFT中，領導者每輪向驗證者發送一個新塊和前一輪的QC（Quorum Certificate）或TC（Timeout Certificate）。驗證者對該塊進行審核，如果同意，會向下一輪的領導者發送籤名的「是」投票。這個過程通過閾值籤名來聚合**2f+1**個驗證者的「是」投票形成QC。在通信的常見情況下，領導者向驗證者發送塊，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籤名，以解決可伸縮性問題，它可以將籤名增量聚合成一個籤名，驗證單個有效聚合籤名就能證明與公鑰關聯的股份都已籤署了該消息。為了性能考慮，MonadBFT採用了混合籤名方案，其中BLS籤名僅用於可聚合的消息類型（投票和超時）。消息的完整性和真實性仍由ECDSA籤名提供。由於這些特點，MonadBFT能夠實現高效和穩健的區塊鏈共識。

2. 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；驗證節點在對塊有效性進行投票時，也不知道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，每個節點在對塊N達成共識的同時，獨立執行塊N中的交易，並開始對塊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，由於執行只需平均上跟上共識，這種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，也能維持整個網絡的一致性。

   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，用戶將在單個區塊之後看到交易的官方排序。除非網絡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。

3. 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，但實際上並不是。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。

   在並行執行過程中，Monad使用樂觀執行的方法，即在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，並將它們與之前交易的輸出進行比較。如果存在差異，表明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一種靜態代碼分析器來預測交易間的依賴關係，以避免無效的並行執行。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的並行執行技術不僅提高了網絡效率和吞吐量，而且通過優化執行策略，減少了因為並行執行導致的交易失敗的情況。

4. MonadDb：

   MonadDb用於數據存儲和處理的優化。它是Monad優化策略的一部分，旨在提高整體網絡性能，尤其是在處理狀態數據和交易數據方面。這樣的組件設計用於增強數據存儲的效率和可擴展性，提高區塊鏈網絡處理大量數據的能力。它包括改進的數據索引機制、更高效的存儲結構和優化的數據訪問路徑。這些優化有助於減少數據存取時間，提高交易處理速度，從而提升整個區塊鏈網絡的性能。

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 依靠數學公式和智能合約來促進代幣兌換、確定價格，並利用智能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在單個智能合約中運行整個DEX，其中單個AMM池是輕量級數據結構，而不是單獨的智能合約。

Shrimp Protocol

Shrimp 是一個 (3,3) DEX，擁有飛輪式代幣經濟學，支持真實世界資產，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用戶的訪問權限，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，通過API調用使用做市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 可以實時交易資產不同，Timeswap 上的借款涉及到交易代幣，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，展示和賦能專為此鏈創建的 NFT 收藏品，通過使用 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 是一個用於通用數據饋送和可驗證隨機性的無許可、可定製、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程式的發展。

Pyth Network

Pyth Network 是 Douro Labs 開發 下一代價格預言機解決方案，旨在通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、外匯和商品等。該網絡匯總了來自 70 多個受信任數據提供商的第一方價格數據，並將其發布以供智能合約和其他鏈上或鏈下應用程式使用。

AIT Protocol

AIT Protocol 是一種人工智慧數據基礎設施，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，這一概念同時使他們能夠獲得獎勵，同時積極為人工智慧模型的發展和發展做出貢獻。

Notifi

Notifi 為所有 Web3 項目提供通用通信層，計劃將通知和消息功能嵌入到去中心化應用程式中，以便在數字和鏈上渠道上與用戶互動。 Notifi API 允許開發人員通過簡單的 API 解鎖複雜的通信基礎設施，這些 API 可以為世界上所有的應用程式提供原生用戶體驗；Notifi Center 為用戶提供定製信息的通知體驗，它將從移動端和 Web 端允許用戶查看和管理 Web3 世界中的所有信息；Notifi Push 使營銷人員能夠創建有凝聚力的多渠道參與，從而推動業務增長和保留其用戶群。

ACryptoS

ACryptoS 是一個先進的加密策略平臺，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，旨在支持DeFi用戶和協議。

MagmaDAO

MagmaDAO 是一個由 DAO 控制的流動性質押協議，旨在通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布式驗證器，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消息傳遞協議，使跨鏈應用程式的開發人員和用戶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 ERC20 代幣之間的交易。DeMask Finance 支持創建 NFT 集合和 NFT 發射臺：與 ETH 和其他代幣配對。NFT 去中心化交易所：支持 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 ERC20 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能合約系統，所有用戶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。這還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網絡的一個重要升級，它旨在成為首個完全並行化的EVM。這個升級將使Sei具備以下功能：

1. 向後兼容EVM智能合約 ：

   這意味著開發者可以無需更改代碼，就能在Sei上部署已經過審核的、與EVM兼容的智能合約。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能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節點將自動導入Geth——以太坊虛擬機的Go實現。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相關合約的調用）都將通過Sei為EVM創建的特殊接口進行。

2. 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持並行化。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，鏈將跟蹤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。

3. SeiDB ：

   它將引入名為SeiDB的新數據結構來優化平臺的存儲層。SeiDB的主要目標是防止狀態膨脹，即網絡變得數據過重的問題，同時簡化新節點的狀態同步過程。這樣的設計旨在提升Sei區塊鏈的整體性能和可擴展性。

   Sei V2通過將傳統的IAVL樹轉變為一個雙組件系統——狀態存儲和狀態承諾，實現了這一目標。這種變化顯著減少了延遲和磁碟使用量，並且Sei V2還計劃轉向使用PebbleDB，以提高多線程訪問的讀寫性能。

4. 與現有鏈的互操作性 ：

   Sei V2允許EVM與Sei支持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，他們可以輕鬆訪問本地代幣和其他鏈功能，如質押。它還將創建一個新組件來支持EVM智能合約。這些EVM智能合約將受益於對共識和並行化所做的所有更改，並且還能夠與現有的Cosmwasm智能合約進行交互。

從性能角度來看，Sei V2將提供每秒28,300個批量交易的吞吐量，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持更多的用戶、提供更好的交互體驗，同時提供更便宜的每筆交易成本。

Sei V2的主要升級進度，目前已接近代碼完成。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年上半年部署到主網。

Neon

Neon EVM利用Solana區塊鏈的能力，為以太坊dApps提供高效的環境。它在Solana內作為智能合約運行，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：

1. Neon EVM程序 ：

   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通過類似去中心化的多籤EVM帳戶進行配置，參與者可以更改Neon EVM代碼和設置參數。

   Neon EVM處理交易的過程涉及幾個關鍵步驟。首先，用戶通過兼容以太坊的錢包發起類似以太坊的交易（N-tx）。這些交易通過Neon Proxy被封裝成Solana交易（S-tx），然後被傳遞給託管在Solana上的Neon EVM程序。Neon EVM程序解封交易，驗證用戶籤名，加載EVM狀態（包括帳戶數據和智能合約代碼），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。

2. 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伺服器的操作者促進在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。

3. 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。

4. NEON代幣 ：這種實用代幣有兩個主要功能 – 支付gas費用和通過DAO參與治理。

5. 集成和工具 ：Neon EVM支持各種開發和分析的集成和工具。這些包括塊瀏覽器（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兼容錢包的兼容性。

Eclipse

Eclipse是一個針對以太坊的Layer 2解決方案，它通過利用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，併集成了諸如以太坊結算、SVM智能合約、Celestia數據可用性和RISC Zero安全性等關鍵技術。

具體來說，Eclipse Mainnet結合了最佳的模塊化堆棧部件：

• 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。這樣的設置允許Eclipse從以太坊那裡繼承強大的安全特性。

• 執行層 – SVM：在智能合約的執行方面，Eclipse採用了SVM。這與EVM順序執行交易的方式形成鮮明對比，SVM能夠進行並行交易處理。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。

• 數據可用性 – Celestia：為確保數據的及時可用和可驗證，Eclipse採用Celestia。Celestia為數據發布提供了一個可擴展和安全的平臺，是Eclipse高吞吐量的重要支持。

• 欺詐證明 – RISC Zero ：Eclipse集成了RISC Zero來進行零知識欺詐證明，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用戶和開發者體驗的惡化。Eclipse通過其模塊化rollup系統和整合的技術組件，為在以太坊上構建可擴展和高性能的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一個獨特rollup而脫穎而出，因為它能夠同時支持EVM和Aptos使用的Move VM。這種雙重兼容性允許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：

1. 雙虛擬機兼容性 ：Lumio獨特地支持EVM和Aptos的Move VM。這種雙重兼容性使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。

2. 高吞吐量和低延遲 ：通過利用像Aptos這樣的高性能鏈進行交易排序，Lumio顯著提升了交易帶寬。這種整合確保了Lumio能夠高效處理大量交易，同時保持以太坊的安全性和流動性特點。

3. 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。

4. 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。這種模型允許應用開發者直接從網絡使用中受益，可能激勵更多創新和用戶友好的dApp開發。

5. 互操作性和整合 ：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操作性。這一特性使開發者能夠在其應用程式中充分利用以太坊和Aptos的優勢。

6. 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，以構建高性能、安全的dApps。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，並根據用戶反饋對平臺進行改進，確保在更廣泛發布時提供一個穩健和用戶友好的平臺。

行業內其他並行項目

Solana

Solana的Sealevel技術是其區塊鏈架構的關鍵組成部分，旨在通過並行處理技術提升智能合約的性能。這種方法與其他區塊鏈平臺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使Solana運行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。這種並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將公鑰映射到帳戶，帳戶維護餘額和數據，程序（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、程序指令和交易希望讀寫的帳戶列表。這個接口受到低級作業系統接口對設備的啟發，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。即使在並行處理期間，通過Solana的強大安全協議，智能合約的安全性得以維持。

Sealevel通過實現高速並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臺。

Sui

Sui的並行技術特點使其成為一個高效率、高吞吐量的區塊鏈平臺，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：

1. Narwhal和Bullshark組件 ：這兩個組件對Sui的共識機制至關重要。Narwhal作為內存池，負責加速交易處理，改善網絡效率，確保數據提交給Bullshark（共識引擎）時的可用性。Bullshark負責對由Narwhal提供的數據進行排序，利用拜佔庭容錯機制來驗證交易的有效性並在網絡中分配這些交易。

2. 資產所有權模型 ：在Sui網絡中，資產可以被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絡中快速自由轉移，而共享資產需要通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。

3. 分布式計算 ：Sui的設計允許網絡根據需求擴展資源，使其功能類似於雲服務。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。

4. Sui Move程式語言 ：Sui Move是Sui的原生程式語言，專為創建高性能、安全且功能豐富的應用程式而設計。它基於Move語言，旨在改善智能合約程式語言中的缺陷，提高智能合約的安全性和程式設計師的工作效率。

5. 可編程交易塊（PTB） ：Sui中的PTB是一種複雜、可組合的交易序列，可以訪問所有智能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式提供了強大的保證。

6. 水平可擴展性 ：Sui的可擴展性不僅限於交易處理，還包括存儲。這使得開發人員能夠定義具有豐富屬性的複雜資產，並直接存儲在鏈上，而不必為了節省gas費而使用間接的離鏈存儲。

Fuel

在Fuel網絡中，”並行交易執行”是一項關鍵技術，它使網絡能夠高效地處理大量交易。這種並行執行的核心是通過使用嚴格的狀態訪問列表來實現的，這些列表基於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模型中引入了並行交易執行的能力。通過使用嚴格的狀態訪問列表，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計算能力、狀態訪問和交易吞吐量。

Fuel解決了UTXO模型中的並發性問題。在Fuel中，用戶不是直接籤署UTXO，而是籤署合約ID，表明他們打算與合約互動。因此，用戶不會直接更改狀態，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存儲和餘額的新UTXO。

為了實現並行交易執行，Fuel開發了特定的虛擬機——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（軟體事務內存）的並行執行引擎，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線程。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之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/寫的數據。這使得開發人員可以更容易地構建高度並行化的應用程式。Block-STM支持比其他並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增強了用戶體驗。

此外，Aptos還採用了稱為AptosBFTv4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。該協議優化了響應性，能夠提供低延遲和高吞吐量，充分利用了底層網絡的優勢。AptosBFTv4採用類似於處理器的流水線設計，確保在每個步驟中最大限度地利用資源。因此，單個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，採用並行或並發方法的核心挑戰是數據競爭問題、讀寫衝突或數據危險問題。所有這些術語都描述了同一問題：不同的線程或操作試圖同時讀取和修改相同的數據。實現高效且可靠的並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，技術兼容性的挑戰在於確保新的並行處理方法能夠與現有的EVM標準和智能合約代碼相兼容。

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並行EVM的優勢。此外，用戶也需要適應可能出現的新的交互模式和性能特點。這要求整個生態系統的參與者（包括開發者、用戶和服務提供商）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於其技術特性，還依賴於廣泛的開發者支持和豐富的應用程式。新技術如並行EVM要在市場中獲得成功，需要建立足夠的網絡效應，吸引開發者和用戶的參與。

系統複雜性增加

並行EVM需要高效的網絡通信來支持跨多個節點的數據同步。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，系統需要更加智能地管理和分配計算資源。這可能涉及到在不同節點間動態分配負載，以及優化內存和存儲的使用。開發支持並行處理的智能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。在一個並行執行環境中，安全漏洞可能被放大，因為一個安全問題可能影響多個並行執行的交易。因此，需要更加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出了巨大的潛力。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，旨在通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，這對於區塊鏈網絡的可擴展性和效率至關重要。

並行EVM的成功實施在很大程度上依賴於開發者的遠見和技能，特別是在智能合約和數據結構的設計上。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，不受幹擾。

並行EVM還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。這種兼容性確保了現有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。

開發並行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鏈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。雖然並行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。

參考資料

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

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

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