並行EVMプロジェクトの包括的な解釈は、一目と将来の見通しで

著者：Xinwei、MT Capital

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• 並列EVMの必要性は、従来のEVM処理トランザクションの効率を順番に解決し、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スループットとパフォーマンスを大幅に改善することです。

• 並列EVMの実装方法には、スケジューリングベースの同時処理、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ド、および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、バリデーターの利益志向などの技術的課題にも直面しています。

• Monad Labsは、レイヤー1 Project Monadを介した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改善することを目的としています。これは、1秒あたり10,000トランザクション、1秒のブロック時間、並列実行能力、MonadBftコンセンサスメカニズムを処理するなど、独自の技術的機能を備えています。

• 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、最初の完全に並列化されたEVMであることを目指しており、後方互換のEVMスマートコントラクト、楽観的な並列化、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を大幅に改善することを目指しています。スケーラビリティ。

• Neon EVMは、Ethereum Dappsに効率的で安全で分散型の環境を提供するように設計されたSolanaのプラットフォームであり、Solanaの高スループットと低コストを利用しながら、開発者がDappsを簡単に展開および実行できるようにします。

• Lumioは、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。Etereumのスケーラビリティの課題は、EVMとAPTOSが使用するMove VMをユニークにサポートし、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加速し、Ethereum Settlement、SVM Smart Contracts、Celestia Data Availability、Risc Zero Fraud Proofを統合するモジュラーロールアップアーキテクチャを採用するEthereum Layer 2ソリューションです。

• Solanaは、SeaLevel Technologyを使用して並行スマートコントラクト処理を実現し、SUIはNarwhalおよびBullsharkコンポーネントを介してスループットを改善し、燃料実装はUTXOモデルを介して燃料実装の並行トランザクションの実行を改善し、AptosはブロックSTMエンジンを使用してトランザクション処理機能を改善します。どちらもブロックチェーンフィールドを示しています。 。

• 並列性を採用する主な課題には、データ競争と読み取り競争の問題への取り組み、既存の標準との技術の互換性の確保、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の割り当ての点でのシステムの複雑さの増加が含まれます。

• 並列EVMは、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率を向上させ、ブロックチェーンテクノロジーの主要な変換をマークし、複数のプロセッサを介したトランザクション処理機能を同時に実行し、従来のシーケンシャルトランザクション処理の制限を突破することで大きな可能性を示しています。並行EVMは大きな可能性を提供しますが、彼らの実装を成功させるには、複雑な技術的課題を克服し、広範な生態系の採用を確保する必要があります。

並列EVMの基本概念

EVMの紹介

Ethereum Virtual Machine（EVM）は、Ethereumブロックチェーンのコアコンポーネントであり、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でスマートコントラクト実行のための動作環境を提供する準耕作環境であり、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、Bytecodeを処理することによりスマートコントラクトを実行します。これは、Solidityなどの高レベルのプログラミング言語で通常記述されるスマートコントラクトコードをコンパイルするより基本的な形式です。これらのバイトコードは、算術操作やデータストレージ/検索など、さまざまな機能を実行する一連のオペコードで構成されています。EVMは、Stack Machineとして実行され、EVMの各操作は関連するガスコストがあります。このガスシステムは、運用を実行するために必要な計算努力を測定し、公正なリソースの割り当てを保証し、ネットワークの乱用を防ぎます。

イーサリアムでは、EVMの機能においてトランザクションが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つはメッセージコールを引き起こすトランザクション、もう1つは契約作成を引き起こすトランザクションです。契約作成の結果、コンパイルされたスマート契約バイテコードを含む新しい契約アカウントが作成されます。これは、別のアカウントが契約にメッセージを呼び出すときに実行されます。

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ます。実行中に一時的にデータを保存するための専用メモリスペースがあり、無期限に保存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は、スマートコントラクトの安全な実行環境を確保し、それらを分離して再突入攻撃を防ぎ、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するように設計されています。

さらに、EVMの影響はイーサリアムを超えており、EVM互換性チェーンを介してより広い範囲にまで及びます。異なるものの、これらのチェーンは、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、Ethereum Basicアプリケーションとシームレスに対話することができます。これらのチェーンは、Enterprise Solutions、GameFi、Defiなどのさまざまな分野で重要な役割を果たします。

並列EVMの必要性

並列EVM（Ethereum Virtual Machine）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改善する能力によるものです。従来のEVMSプロセストランザクションは、多くのエネルギーを消費するだけでなく、ネットワークバリエーターで多くの作業を行っています。このアプローチは、多くの場合、高い取引コストと非効率性につながり、ブロックチェーンの広範な採用の主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により、コンセンサスプロセスに革命をもたらします。並行して実行する機能は、ネットワークのスループットを大幅に改善し、それにより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を向上させます。並列EVMを使用すると、ブロックチェーンネットワークは、より短い時間でより多くのトランザクションを処理し、従来のブロックチェーンシステムで一般的な混雑の問題と遅延処理時間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すべての側面に大きな影響を与えます。

• 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。バリデーターのワークロードとネットワーク全体を削減することにより、並列EVMは、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増加は、直接取引手数料を削減します。ユーザーはより経済的な体験を楽しむことができ、ブロックチェーンプラットフォームをより多くの視聴者にとってより魅力的にします。

• 順番ではなく、複数のトランザクションを同時に処理することは、DAPPが高いネットワーク需要中であってもよりスムーズに実行できることを意味します。

並列EVMの実装方法（siyuan.hから引用）

現在のEVMアーキテクチャでは、最も優れた読み取りおよび書き込み操作は、それぞれState Trieのデータの読み取りと書き込みに使用されるSload and Storeです。したがって、これらの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は、並列/同時EVMを実装するための簡単なエントリポイントです。実際、イーサリアムには、ストレージアドレスを運ぶトランザクションを読み取りおよび変更できるようにする特別な構造を含む、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ます。したがって、これは、スケジューリングベースの並行性アプローチを実装するための適切な出発点を提供します。

システムの実装に関しては、3つの一般的な並列/同時EVMフォームがあります。

1. EVMインスタンスのマルチスレッド。

2. ノード上の複数のEVMインスタンスのマルチスレッド。

3. 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（基本的にシステムレベルのシャード）。

並列/並行性は、次の方法でブロックチェーンのデータベースシステムとは異なります。

• 信頼できないタイムスタンプにより、タイムスタンプベースの並行性方法により、ブロックチェーンの世界で展開が困難になります。

• ブロックチェーンシステムの絶対的な確実性は、異なるバリデーター間の再検討トランザクションが同じであることを保証します。

• バリデーターの究極の目標は、トランザクションをより速く実行するのではなく、より高いリターンを持つことです。

では、何が必要ですか？

• システムレベルのコンセンサスが必要であり、実行がより速くなると、より高いリターンがもたらされます。

• ブロックの制限を考慮した多変量スケジューリングアルゴリズムは、より速く実行を完了することができ、より多くの収益を獲得できます。

• OpCode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、より微調整されたデータ操作。

主なプロジェクトとそのテクノロジー

モナドラボ

MonadはEVMレイヤー1であり、独自の技術的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改善することを目指しています。Monadの重要な利点は、1秒あたり最大10,000トランザクションを処理できることであり、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互換性のおかげで、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します。

Monadの最も印象的な機能の1つは、並列を実行する機能です。これにより、複数のトランザクションを同時に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のシーケンシャル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Monad Labsが主導し、Keone Hon、Eunice Giarta、James Hunsakerが共同設立しました。このプロジェクトは、1,900万ドルのシード資金調達に成功し、1四半期中期にテストネットを立ち上げ、その後メインネットを発売する予定です。

Monadは、高性能ブロックチェーンにするために、4つの主要な分野で最適化されています。

1. 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、ビザンチン俳優の存在下での部分的な同期条件下でのトランザクションソートの一貫性を実現するために使用されます。HotStuffに基づいた改善されたバージョンであり、2段階のBFTアルゴリズムを採用し、楽観的で応答性が高く、一般的なケースでは直線的な通信オーバーヘッドとタイムアウトの場合の二次通信オーバーヘッドがあります。Monadbftでは、リーダーは新しいブロックと以前のラウンドのQC（クォーラム証明書）またはTC（タイムアウト証明書）を各ラウンドにバリデーターに送信します。Validatorはブロックをレビューし、合意した場合、次のリーダーのラウンドに署名された「はい」投票を送信します。このプロセスは、** 2F+1 **の「はい」投票をしきい値署名を介してQCを形成する「はい」投票を集約します。コミュニケーションの一般的なケースでは、リーダーはブロックをバリデーターに送信し、バリデーターは次のラウンドのリーダーに直接投票を送信します。Monadbftはまた、ペアベースのBLS署名を使用してスケーラビリティの問題を解決します。これにより、署名の増分を1つの署名に集約でき、単一の有効な集計署名を検証して、公開鍵に関連するすべての株式がメッセージに署名したことを証明します。パフォーマンスに関する考慮事項のために、MonaDBFTは、BLS署名が集約されたメッセージタイプ（投票とタイムアウト）にのみ使用されるハイブリッド署名スキームを採用します。メッセージの整合性と信頼性は、ECDSAの署名によってまだ提供されています。これらの特性により、MonaDBFTは効率的で堅牢なブロックチェーンコンセンサスを達成できます。

2. 実行の遅延：

   これは、コンセンサスプロセスから実行プロセスを切り離す重要な革新です。このアーキテクチャの下では、コンセンサスプロセスには、トランザクションの公式ソートに関する合意に達するノードが含まれますが、実行とは実際にこれらのトランザクションを実行し、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ソートを提案しますが、ソートが提案された場合、ブロックのすべてのトランザクションが実行されるかどうかはわかりません。正常に。

   この設計により、Monadは大幅な速度の改善を実現できるため、シングルセグメントブロックチェーンが何百万人ものユーザーに拡大することができます。Monadでは、各ノードはブロックNのコンセンサスに達しながら、ブロックnで独立してトランザクションを実行し、ブロックN+1のコンセンサスに達し始めます。このアプローチは、コンセンサス速度に追いつく必要があるため、より大きなガス予算が可能になります。さらに、実行には平均的なコンセンサスのみが必要なため、このアプローチはコンピューティング時間の特定の変化に対してより寛容です。

   状態マシンの複製をさらに確保するために、Monadには、ブロック提案のDブロックによって遅延し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、ノードがエラーまたは悪意のある動作を実行しても、ネットワーク全体の一貫性を維持できるようになります。

   MonaDBFTでは、最終的な確実性は単一のスロット（1秒）であり、実行結果は通常、フルノードの1秒未満です。このシングルスロットの最終性は、トランザクションを送信した後、ユーザーが1つのブロックの後に公式のトランザクションを表示することを意味します。ネットワークの大多数が悪意がない限り、並べ替える可能性はありません。トランザクションの結果を迅速に理解する必要があるユーザー（高周波トレーダーなど）の場合、レイテンシを最小限に抑えるために完全なノードを実行できます。

3. 並列実行：

   Monadは複数のトランザクションを同時に実行できます。このアプローチは、Ethereumの実行セマンティクスと初めて異なるようですが、そうではありません。MonadのブロックはEthereumのブロックと同じであり、どちらも直線的にソートされたトランザクションセットです。これらのトランザクションを実行した結果は、MonadとEthereumの間で同じです。

   並列実行中、Monadは楽観的な実行方法を使用します。つまり、ブロック内の以前のトランザクションが完了する前の後続のトランザクションの実行を使用します。これにより、実行結果が誤っている場合があります。この問題を解決するために、トランザクションの実行中に使用された入力を追跡し、それらを以前のトランザクションの出力と比較することにより、Monad。違いがある場合、それは正しいデータでトランザクションを再実行する必要があることを意味します。

   さらに、Monadは、トランザクションを実行するときに静的コードアナライザーを使用して、トランザクション間の依存関係を予測して、無効な並列実行を回避します。最良の場合、Monadは事前に多くの依存関係を予測できます。

   Monadの並列実行テクノロジーは、ネットワーク効率とスループットを改善するだけでなく、実行戦略を最適化することにより並列実行によって引き起こされるトランザクションの障害を減らします。

4. MONADDB：

   MonADDBは、データストレージと処理の最適化に使用されます。これは、特に処理状態およびトランザクションデータで、ネットワーク全体のパフォーマンスを改善するように設計された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スケーラビリティを向上させ、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。改善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。これらの最適化は、データアクセス時間を短縮し、トランザクション処理速度を改善し、ブロックチェーンネットワーク全体のパフォーマンスを改善するのに役立ちます。

生態学的プロジェクト

Tayaswap

Tayaswapは、Sublabsを搭載したMonadベースのAMM Dexであり、従来の注文帳や仲介者なしで取引資産を許可しています。AMMは、数学の式とスマートコントラクトに依存して、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使用してピアツーピアトランザクションを可能にします。

アンビエントファイナンス

Ambient（以前のCrocswap）は、分散型トランザクションプロトコルであり、ブロックチェーン資産のペアで両側ammsと一定の製品流動性を組み合わせたものです。Ambientは、単一のAMMプールが別のスマートコントラクトではなく、軽量のデータ構造である単一のスマートコントラクトでDEX全体を実行します。

エビプロトコル

エビは（3,3）デックスであり、実際の資産をサポートし、モナドに着陸しようとしているフライホイールトークン経済学です。

触媒

Catalystは、すべてのチェーンを接続するために構築されたモジュラーブロックチェーン間のライセンスのない流動性ソリューションであり、どこでも任意の資産へのアクセスを可能にするように設計されています。Catalystは、開発者が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のユーザーにアクセスできるようにすることができます。一方、シンプルで分散型、自己ホストされた設計により、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、市場中立の自動マーケットメーカー（AMM）です。OracleとDynamic Spreadsを組み合わせて、流動性プロバイダーに持続可能なリターンを提供し、トレーダーに安い価格を提供します。このプロトコルは、非永続的な損失を大幅に削減し、マルチアセットプールを提供します。

エリクサー

Elixirは、API呼び出しを通じてマーケットメーカーアルゴリズムを使用して集中資産と対話し、長期尾の暗号資産に流動性をもたらす分散型マーケットメーカープロトコルです。

Timeswap

TimesWapは、AMMベースの分散型マネーマーケットプロトコルであり、オラクルや清算人を使用していません。資産をリアルタイムで取引できるUNISWAPとは異なり、TimesWapで借用するには、返済が完了するまでトークンを取引することが含まれます。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、借入のための資産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、より高い担保比率でより高い金利を得ることができ、その逆も同様です。

ポップ

Poplyは、モナドチェーンを専門とするコミュニティベースのNFTマーケットプレイスであり、このチェーン専用に作成されたNFTコレクションを展示し、強化し、AIを使用して芸術的でユーザーフレンドリーなインターフェイスを生成します。

配電盤

スイッチボードは、普遍的なデータフィードと検証可能なランダム性のための、許可されていないカスタマイズ可能なマルチチェーンOracleプロトコルです。データ型に関係なく、誰でもあらゆる形態のデータをプッシュできるようにすることにより、ユーザーにワンストップサービスを提供し、次世代の分散アプリケーションを推進するのに役立ちます。

Pythonネットワーク

Python Networkは、Douro Labsの次世代価格Oracle Solutionであり、Douro Labsによって開発され、プロジェクトやプロトコルへの暗号通貨、株式、外国為替、商品、およびブロックチェーン技術を通じて一般の人々を含む貴重な金融市場データをオンチェーン上に提供します。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の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するために公開しています。

AITプロトコル

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分散市場は、何百万人もの暗号通貨ユーザーに「トレーニングがお金を稼ぐ」タスクに参加する特別で広範な機会を提供します。

Notifi

Notifiは、すべてのWeb3プロジェクトに共通の通信レイヤーを提供し、デジタルおよびチェーンチャネルでユーザーと対話するために、通知とメッセージング機能を分散型アプリケーションに埋め込むことを計画しています。Notifi APIにより、開発者は、世界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する単純なAPIを介してロックを解除できますWeb3の世界ですべての情報を表示および管理することにより、マーケティング担当者はビジネスの成長を促進し、ユーザーベースを保持するまとまりのあるマルチチャネルエンゲージメントを作成できます。

アクリプト

Acryptosは、高度な暗号戦略プラットフォーム、マルチチェーン所得集約オプティマイザー、DEXであり、自動コンポジット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、ユニークな流動性ボールト、Balancer-V2 Branch Dex、Stablecoin Exchangeを提供します。もともと2020年11月にBNBチェーンで発売されたAcryptosは、Defiユーザーとプロトコルをサポートするために100を超えるボールトが展開され、11チェーンに拡大しました。

マグマダオ

マグマダオは、エコシステム競争のエアドロップを通じて公正なトークン割り当てを実現するように設計されたDAOによって制御されています。

ウォンバット交換

Wombat Exchangeは、オープンな流動性プール、低い滑り、一方的なステーキングを備えたマルチチェーンスタブコイントランザクションです。

ワームホール

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。

デマスクファイナンス

Demask Financeは、NFTトークンとERC20トークン間のトランザクションに使用されるオンチェーンAMMプロトコルです。Demask Financeは、NFTコレクションとNFT送信機の作成をサポートしています。ETHおよびその他のトークンとペアになっています。NFT分散交換：ERC-1155 NFTまたはその他のトークンをサポートして、ETHおよびERC-20トークンとペアリングします。Demaskプロトコルは、NFT市場の流動性を高めることを目的としており、ERC20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して所有し、完全に自動化された方法で取引できる相互接続されたスマートコントラクトシステムです。各プールには、トークンとNFTを含む資産のペアが保持され、インスタントトランザクションの固定価格を提供します。これにより、他の契約では、時間の経過とともに両方の資産の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際に報酬を受け取ります。

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、最初の完全に並列化されたEVMであることを目指しています。このアップグレードにより、SEIに次の機能が与えられます。

1. 後方互換のEVMスマートコントラクト：

   これは、開発者がコードを変更せずにSEI上の監査済みのEVM互換のスマートコントラクトを展開できることを意味します。これは、開発者にとって非常に重要です。これは、既存のスマートコントラクトをEthereumなどの他のブロックチェーンからSEIに転送するプロセスを簡素化するためです。

   技術的な観点から、SEIノードはGethに自動的にインポートされます – Ethereum Virtual MachineのGO実装。Gethはイーサリアムトランザクションの処理に使用され、結果として生じる更新（EVM関連契約への州の更新または呼び出しを含む）は、EVMのSEIが作成した特別なインターフェイスを介して行われます。

2. 楽観的な並列化：

   開発者が依存関係を定義する必要なく、ブロックチェーンが並列化をサポートすることができます。これは、すべてのトランザクションが並行して実行できることを意味し、競合が発生すると（たとえば、トランザクションが同じ状態に触れる）、チェーンは各トランザクションのストレージ部分を追跡し、順番にトランザクションを再実行します。このプロセスは、原因不明のすべての紛争が解決されるまで再帰的に継続します。トランザクションはブロックで整然と整理されているため、このプロセスは決定論的であり、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できます。

3. seidb：

   プラットフォームのストレージレイヤーを最適化するために、SEIDBと呼ばれる新しいデータ構造を導入します。SEIDBの主な目標は、状態肥大化、つまり、ネットワークが重いデータになりすぎて、新しいノードの状態同期プロセスを簡素化することを防ぐことです。このような設計は、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改善するように設計されています。

   SEI V2は、従来のIAVLツリーをデュアルコンポーネントシステム、つまり状態の保管と状態のコミットメントに変換することにより、これを達成します。この変更により、レイテンシとディスクの使用が大幅に削減され、SEI V2はMultiThreadedアクセスの読み取りパフォーマンスを改善するためにPebbledBに切り替えることも計画しています。

4. 既存のチェーンとの相互運用性：

   SEI V2を使用すると、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、開発者によりスムーズなエクスペリエンスを提供し、地元の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を作成します。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のために行われたすべての変更の恩恵を受け、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390ミリ秒ブロック時間と390ミリ秒の最終性を提供しながら、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提供します。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することができ、トランザクションあたりのコストが安くなります。

SEI V2の主なアップグレードの進捗状況は、コードの完了に近いようになりました。レビューが完了した後、このアップグレードは2024年第1四半期にパブリックテストネットワークでリリースされ、2024年上半期にメインネットワークに展開されます。

ネオン

Neon EVMは、Solanaブロックチェーンの機能を活用して、イーサリアムDappsに効率的な環境を提供します。Solana内でスマートコントラクトとして実行され、開発者はコードの変更を最小限に抑えるか、またはSolanaの高度な機能から利益を得てEthereum Dappsを展開できます。Neon EVMのアーキテクチャとオペレーションは、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。Solanaの低料金と高い取引速度を利用して、トランザクションを並行して実行できるようにし、スループットと削減コストを削減します。Neon EVMエコシステムの主要なコンポーネントには次のものがあります。

1. ネオンEVMプログラム：

   Solanaで実行されているBerkeley Packet Filter BytecodeにコンパイルされたEVMです。イーサリアムの規則に従って、ソラナでイーサリアムのようなトランザクション（ネオントランザクション）を処理します。Neon EVMは、分散型マルチシグネチャーEVMアカウントを介して構成されており、参加者はNeon EVMコードを変更してパラメーターを設定できます。

   Neon EVMによるトランザクションの処理プロセスには、いくつかの重要なステップが含まれます。まず、ユーザーはEthereum互換のウォレットを介してEthereum（N-TX）と同様のトランザクションを開始します。これらのトランザクションは、Neon Proxyを介してSolanaトランザクション（S-TX）にカプセル化され、SolanaでホストされているNeon EVMプログラムに渡されます。NEON EVMプログラムは、トランザクションを解除し、ユーザー署名を検証し、EVMステータス（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（Berkeley Packet Filter）環境でトランザクションを実行し、Solanaステータスを更新して新しいNeon EVMステータスを反映して更新します。 。

2. ネオンプロキシ：それは、最小限の再構成でイーサリアムダップがネオンに移植できるようにします。Neon Proxyパッケージは、SolanaトランザクションへのEVMトランザクションであり、使いやすいコンテナ化されたソリューションの形で提供されます。ネオンプロキシサーバーを実行しているオペレーターは、ソラナでのイーサリアムのようなトランザクションの実行を促進し、ソラナ生態系内のガス料金およびその他の支払いとしてネオントークンを受け入れます。

3. ネオンダオ：DAOは、Neon Foundationに管理サービスを提供し、将来の研究開発をガイドします。Solanaの一連の契約として動作し、Neon EVMの機能を制御するガバナンスレイヤーを提供します。ネオントークンホルダーは、提案の作成や投票など、DAO活動に参加できます。

4. ネオントークン：この実用的なトークンには、ガス料金の支払いとDAOを通じてガバナンスに参加するという2つの主要な機能があります。

5. 統合とツール：Neon EVMは、さまざまな開発と分析の統合とツールをサポートしています。これらには、ブロックブラウザー（Neonscanなど）、トークン転送用のERC-20 SPLラッパー、SolanaとNeon EVMSの間にERC-20トークンを転送するためのNeonPass、Neonfaucetはテストトークン、メタマスクウォレットの互換性との互換性を提供します。

日食

Eclipseは、Solana Virtual Machine（SVM）を活用することにより、トランザクション処理を劇的に加速するイーサリアムのレイヤー2ソリューションです。Eclipseは、迅速かつスケーラビリティを実現し、モジュール式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、セレスティアデータの可用性、RISCゼロセキュリティなどの主要なテクノロジーを統合するように設計されています。

具体的には、Eclipse MainNetは、最高のモジュラースタックコンポーネントを組み合わせています。

• 決済層 –Ethereum：Eclipseは、イーサリアムをその決済層として使用します。このレベルでは、トランザクションが確定し、保護されます。Ethereumを使用することは、健全なセキュリティと流動性を活用するだけでなく、ETHを取引料を支払うガストークンとして使用することも意味します。このようなセットアップにより、EclipseはEthereumから強力なセキュリティ機能を継承することができます。

• 実行レイヤー –SVM：スマートコントラクトの実行に関しては、EclipseはSVMを採用しています。これは、SVMが並列トランザクション処理を実行できるEVMが順次トランザクションを実行する方法とは対照的です。Sealevel Runtimeの特徴は、重複する状態を伴わないトランザクションを並行して処理し、Eclipseが水平方向にスケーリングし、スループットを改善できることです。

• データの可用性 –Celestia：データのタイムリーな可用性と検証可能性を確保するために、EclipseはCelestiaを採用しています。Celestiaは、データリリース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。

• 詐欺証明-RISCゼロ：EclipseはRISCゼロを統合してゼロ知識詐欺証明を実行し、中間状態のシリアル化の必要性を回避し、それによりシステムの効率とセキュリティを改善します。

Eclipseは、本当に大規模に使用できるユニバーサルレイヤー2ソリューションをイーサリアムに提供するように設計されています。これは、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特定のアプリケーションのロールアップによって引き起こされる限界と結果として生じる孤立と複雑さの問題に対処することを目的としています。Eclipseは、モジュラーロールアップシステムと統合された技術コンポーネントを通じて、イーサリアムにスケーラブルで高性能のDappsを構築するための魅力的なオプションを提供します。

ルミオ

Lumioは、Pontem Networkによって開発されたレイヤー2ソリューションであり、Ethereum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にもたらすように設計されています。EVMとAptosのMove VMの両方をサポートできるため、ブロックチェーンスペースでのユニークなロールアップとして際立っています。この二重の互換性により、LumioはEthereumをチェックしながらAPTOSのトランザクションを処理し、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。次の重要な機能があります。

1. デュアル仮想マシンの互換性：LumioはEVMとAptos Move VMをユニークにサポートしています。この二重の互換性により、LumioはEthereumとAptosの機能をシームレスに統合し、DAPP開発と実行の柔軟性と効率を高めることができます。

2. 高スループットと低レイテンシー：トランザクションソートのAPTOSのような高性能チェーンを活用することにより、Lumioはトランザクション帯域幅を大幅に改善します。この統合により、LumioはEthereum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。

3. 楽観的なロールアップテクノロジー：LumioはオープンソースOPスタックを使用し、楽観的なロールアップテクノロジーを使用します。楽観的なロールアップは、効率的なトランザクション処理とコストの削減で知られており、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。

4. 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の使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開発を刺激する可能性があります。

5. 相互運用性と統合：Lumioは、APTOSでトランザクションを処理し、イーサリアムに落ち着くことができ、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イーサリアムとアプトスを最大限に活用できます。

6. セキュリティとスケーラビリティのバランス：イーサリアム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ダップ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バランスさせ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、選択したユーザーに徐々に起動する予定です。このアプローチは、ユーザーのフィードバックに基づいて包括的なテストを可能にし、プラットフォームを改善し、より広いリリースのための堅牢で使いやすいプラットフォームを確保します。

業界の他の並行プロジェクト

ソラナ

SolanaのSealevel Technologyは、並行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ことを目的とした、ブロックチェーンアーキテクチャの重要な要素です。このアプローチは、EVMと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での単一スレッド処理とは大きく異なります。

SeaLevelは、Solanaランタイムが数万の契約を並行して処理することを可能にし、Validatorが利用できるすべてのコアを活用します。Solanaトランザクションは、実行中に読み取られたり書かれたりするすべての状態を明示的に記述し、非重複トランザクションを同時に実行できるようにし、同じ状態のトランザクションのみが読み取られるため、この並列処理機能が可能です。

SeaLevelのコア機能は、CloudBreakアカウントデータベースや歴史証明（POH）コンセンサスメカニズムなどのコンポーネントなど、Solanaのユニークなアーキテクチャに基づいています。クラウドブレイクは、アカウント、アカウントのメンテナンスバランスとデータ、およびプログラム（ステートレスコード）へのパブリックキーをマップし、これらのアカウントの状態移行を管理します。

Solanaのトランザクション命令ベクトルを指定し、各命令にはプログラム、プログラムの指示、およびトランザクションが読み書きをしたいアカウントのリストが含まれています。このインターフェイスは、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によってデバイスに触発され、SVMが数百万の保留中のトランザクションを並べ替え、並列処理のためにすべての非重複トランザクションをスケジュールできるようにします。さらに、SeaLevelはすべての指示をプログラムIDでソートし、同時にすべてのアカウントで同じプログラムを実行できます。

Solana’s Sealevelは、スケーラビリティの向上、遅延の削減、コスト効率、セキュリティの改善など、いくつかの利点を提供します。Solanaネットワークは、1秒あたりの大量のトランザクションを処理し、トランザクションのほぼ瞬時の最終確認を提供し、取引手数料を削減できます。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増加を可能にすることにより、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ます。

sui

SUIの並行テクノロジー機能により、さまざまなWeb3アプリケーションとユースケースに適した高効率の高スループットブロックチェーンプラットフォームになります。これらの重要な機能は、ネットワークの効率とスループットを改善するために連携して機能します。

1. NarwhalおよびBullsharkコンポーネント：これらの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。メモリプールとして、NARWHALは、トランザクション処理の加速、ネットワーク効率の改善、およびデータがBullshark（コンセンサスエンジン）に提出されたときに可用性を確保する責任があります。Bullsharkは、Narwhalが提供するデータの並べ替えを担当し、ビザンチンの断層許容度を活用してトランザクションの有効性を検証し、ネットワーク全体に割り当てます。

2. 資産所有モデル：SUIネットワークでは、資産は1人の所有者が所有するか、複数の所有者が共有することができます。単一の所有者の資産は、ネットワーク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。この資産所有システムは、トランザクション処理の効率を改善するだけでなく、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します。

3. 分散コンピューティング：SUIの設計により、ネットワークはニーズに応じてリソースを拡張し、クラウドサービスと同様の機能を作成します。これは、SUIネットワークの需要が増加するにつれて、ネットワークバリッターがより多くの処理能力を高め、ネットワークの安定性を維持し、低ガス料金を維持できることを意味します。

4. SUI移動プログラミング言語：SUI Moveは、高性能、安全、機能が豊富なアプリケーションを作成するように設計されたSUIのネイティブプログラミング言語です。これは、移動言語に基づいており、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効率を向上させることを目指しています。

5. プログラム可能なトレーディングブロック（PTB）：SUIのPTBは、複雑で構成可能なトランザクションシーケンスであり、すべてのスマートコントラクトでパブリックオンチェーン移動機能へのアクセスを可能にします。この設計は、支払いまたは財務指向のアプリケーションに対する強力な保証を提供します。

6. 水平スケーラビリティ：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ませんが、ストレージも含まれます。これにより、開発者は、間接的なオフチェーンストレージを使用してガソリン料金を節約することなく、豊富な属性を持つ複雑な資産を定義し、チェーンに直接保存することができます。

燃料

燃料ネットワークでは、「並列トランザクション実行」は、ネットワークが多数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。この並列実行のコアは、UTXO（Unspended Transaction Output）モデルに基づいて、厳密な状態アクセスリストを使用することにより達成されます。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的な要素です。

燃料は、UTXOモデルで並列トランザクションを実行する機能を導入します。Strict State Accessリストを使用することにより、燃料はトランザクションを並行して処理でき、通常は単一スレッドブロックチェーンでアイドル状態のCPUスレッドとコアをより多く活用できます。このようにして、燃料は、単一スレッドブロックチェーンよりも、コンピューティングパワー、状態アクセス、およびトランザクションスループットを提供できます。

燃料は、UTXOモデルの並行性の問題を解決します。燃料では、ユーザーはUTXOに直接署名しませんが、契約IDに署名し、契約と対話するつもりであることを示します。したがって、ユーザーは状態を直接変更しないため、UTXOが消費されます。代わりに、ブロック生産者は、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にどのように影響するかを処理する責任があり、したがって契約UTXOに影響します。消費された契約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を更新します。

並列トランザクションの実行を実現するために、Fuelは特定の仮想マシンであるFuelVMを開発しました。FuelVMの設計の焦点は、従来のブロックチェーン仮想マシンアーキテクチャの廃棄物処理を削減することであり、開発者により潜在的な設計スペースを提供します。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、イーサリアムで実装できないイーサリアムエコシステムからの改善のための提案を組み合わせています。

アプトス

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採用して、トランザクションを処理する機能を向上させます。この手法により、APTOSは各ブロックでプリセット順序でトランザクションを実行し、実行中に異なるプロセッサスレッドにトランザクションを割り当てることができます。この方法の中心的なアイデアは、すべてのトランザクションを実行しながらトランザクションによって変更されたメモリの位置を記録することです。すべてのトランザクションの結果が検証された後、トランザクションが以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アクセスできることが判明した場合、トランザクションは無効になります。その後、中止されたトランザクションは再検討され、このプロセスはすべてのトランザクションが実行されるまで繰り返されます。

他の並列実行エンジンとは異なり、Block-STMは、データが事前に読み取られることを知らずにトランザクションの原子性を維持します。これにより、開発者は非常に並行してアプリケーションを構築しやすくなります。Block-STMは、通常、操作を複数のトランザクションに分割する必要がある他の並列実行環境よりも豊富な原子性をサポートします（論理的原子の破壊）。Block-STMは、レイテンシを削減し、コスト効率を向上させることにより、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。

さらに、APTOSは、厳密さによって証明された生産ブロックチェーンBFTプロトコルであるAptoSBFTV4と呼ばれるコンセンサスメカニズムも採用しています。プロトコルは応答性を最適化し、下位のネットワークを利用して、低レイテンシと高スループットを提供できます。AptoSBFTV4は、各ステップで最大のリソース使用率を保証するプロセッサのようなパイプライン設計を使用します。したがって、単一のノードは、ブロックに含まれ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実行、別のトランザクションセットのストレージへの出力の書き込み、別のトランザクション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場合があります。これにより、スループットは、すべての段階の順次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

技術的な問題

一般的に言えば、並行または並行性のアプローチを採用することの中心的な課題は、データ競争の問題、読み取りwrite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を説明しています。異なるスレッドまたは操作は、同じデータを同時に読み取り、変更しようとします。効率的で信頼性の高い並列システムを達成するには、特に数千の分散型ノードで予測可能で競合のない並列操作を確保するために、複雑な技術的な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標準とスマート契約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

開発者の場合、並列EVMの利点を最大化するために、新しいツールと方法を学ぶ必要がある場合があります。さらに、ユーザーは、出現する可能性のある新しいインタラクションモードとパフォーマンス機能にも適応する必要があります。これにより、エコシステム全体（開発者、ユーザー、サービスプロバイダーを含む）の参加者は、新しいテクノロジーを特定の理解と適応性を持たせる必要があります。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、幅広い開発者サポートとリッチアプリケーションにも依存しています。市場で成功するには、並列EVMなどの新しいテクノロジーは、開発者とユーザーを参加させるために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向上

並列EVMには、複数のノードにわたるデータの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または同期障害は、一貫性のないトランザクション処理につながり、システム設計の複雑さを高める可能性があります。並列処理の利点を効果的に利用するには、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および割り当てる必要があります。これには、さまざまなノード間の負荷の動的割り当てと、メモリとストレージの使用が最適化さ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、従来のシーケンシャル実行モデルよりも複雑です。開発者は、並列実行の機能と制限を考慮する必要があります。これにより、エンコーディングとデバッグプロセスがより困難になる可能性があります。並列実行環境では、セキュリティの問題が複数の並列実行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場合があります。したがって、より厳しいセキュリティ監査とテストプロセスが必要です。

将来の見通し

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改善する大きな可能性を示しています。上記のこれらの並列EVMは、複数のプロセッサでトランザクションを同時に実行することにより、トランザクション処理機能を強化することを目的とした、ブロックチェーンテクノロジーの重要な変換を表しています。このアプローチは、従来のシーケンシャルトランザクション処理方法を突破し、より高いスループットとより低いレイテンシを可能にします。これは、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に重要です。

並列EVMの実装の成功は、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、プロジェクトの最初からの並列処理を検討して、設計が異なるトランザクションを駆動して中断することなく独立して実行できるようにする必要があります。

並列EVMは、すでに基本的なイーサリアムアプリケーションにすでに関与している開発者とユーザーにとって重要なイーサリアムエコシステムとの互換性も維持しています。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なため、DAGを使用するなどのシステムにとって課題です。

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基本的な制限を解く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、ブロックチェーンネットワークの将来に備えることを約束し、需要の高まりに追いつき、次世代のWeb3インフラストラクチャの礎石になることができます。並行EVMは大きな可能性を提供しますが、彼らの実装を成功させるには、複雑な技術的課題を克服し、広範な生態系の採用を確保する必要があります。

参照

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

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

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