EVM es el núcleo de Ethereum, responsable de ejecutar contratos inteligentes y procesar transacciones. Es un motor de cálculo que ofrece abstracciones de cálculo y almacenamiento, similar a la máquina virtual de Java. EVM ejecuta su propio conjunto de instrucciones en bytecode, generalmente compilado por Solidity.
EVM es una máquina de estados casi Turing completa. "Casi" es porque todos los pasos de ejecución consumen recursos limitados de Gas, evitando la posible situación de bucles infinitos que podrían detener toda la plataforma.
EVM no tiene función de programación, el módulo de ejecución de Ethereum toma transacciones de los bloques, y EVM es responsable de ejecutarlas en orden. El proceso de ejecución modificará el estado mundial más reciente, y después de completar la ejecución de una transacción, se acumulará el estado, alcanzando el estado mundial más reciente después de completar el bloque. La ejecución del siguiente bloque depende estrictamente del estado mundial después de la ejecución del bloque anterior, por lo que el proceso de ejecución lineal de las transacciones de Ethereum es difícil de optimizar para la ejecución en paralelo.
El protocolo de Ethereum establece que las transacciones se ejecutan en orden. Aunque la ejecución en orden garantiza que las transacciones y los contratos inteligentes se ejecuten en un orden determinista, lo que asegura la seguridad, en situaciones de alta carga, puede causar congestión y retrasos en la red, que es también la razón por la que Ethereum tiene cuellos de botella de rendimiento y necesita soluciones de escalado Layer2.
El camino de la paralelización en Layer1 de alto rendimiento
La mayoría de las Layer1 de alto rendimiento diseñan sus propias soluciones optimizadas basadas en la deficiencia de Ethereum para el procesamiento paralelo, centrándose principalmente en la máquina virtual y la ejecución paralela.
Máquina virtual
La EVM está diseñada como una máquina virtual de 256 bits, con el objetivo de facilitar el procesamiento del algoritmo hash de Ethereum. Sin embargo, las computadoras que ejecutan la EVM necesitan mapear los bytes de 256 bits a la arquitectura local para ejecutar contratos inteligentes, lo que hace que todo el sistema sea ineficiente. Por lo tanto, las Layer1 de alto rendimiento utilizan más máquinas virtuales basadas en WASM, bytecode eBPF o bytecode Move, en lugar de la EVM.
WASM es un formato de bytecode pequeño, de carga rápida, portátil y basado en un mecanismo de seguridad sandbox, que permite a los desarrolladores escribir contratos inteligentes en varios lenguajes de programación y luego compilarlos en bytecode WASM para su ejecución. Muchos proyectos de blockchain han adoptado WASM como estándar, y Ethereum también integrará WASM en el futuro.
eBPF proviene de BPF, proporciona un conjunto de instrucciones más rico y permite la intervención dinámica en el núcleo del sistema operativo sin modificar el código fuente. Algunos contratos inteligentes que se ejecutan en ciertas cadenas de bloques se compilan en bytecode basado en eBPF y se ejecutan.
Move es un nuevo lenguaje de programación de contratos inteligentes, que se centra en la flexibilidad, la seguridad y la verificabilidad. Move tiene como objetivo resolver los problemas de seguridad en los activos y las transacciones, permitiendo que los activos y las transacciones sean definidos y controlados de manera estricta. Algunas blockchains utilizan versiones personalizadas de Move para escribir contratos inteligentes.
Ejecución en paralelo
La ejecución paralela en blockchain significa procesar simultáneamente transacciones no relacionadas. El principal desafío para lograr la ejecución paralela es determinar qué transacciones no son relacionadas y cuáles son independientes. La mayoría de las Layer1 de alto rendimiento dependen de dos métodos: el método de acceso al estado y el modelo de paralelismo optimista.
El método de acceso al estado necesita saber de antemano qué parte del estado de la blockchain puede acceder cada transacción, para así analizar cuáles transacciones son independientes. Algunos contratos inteligentes de blockchain son sin estado, y necesitan utilizar cuentas para acceder o mantener el estado. Las transacciones deben especificar qué cuentas se van a acceder, de esta manera el procesamiento de transacciones puede programar la ejecución en paralelo de transacciones no superpuestas, mientras se garantiza la consistencia de los datos.
El modelo de ejecución optimista en paralelo supone que todas las transacciones son independientes, validando retrospectivamente esta suposición y ajustándola cuando sea necesario. Algunas blockchains utilizan el enfoque de memoria de transacciones de software de bloques para aplicar la ejecución paralela optimista. Las transacciones se establecen primero en un cierto orden, y luego se dividen y ejecutan simultáneamente entre diferentes hilos de procesamiento. El sistema rastrea la ubicación en memoria de cada cambio de transacción y verifica todos los resultados de las transacciones después de cada ronda de procesamiento; si se encuentra que alguna transacción toca la ubicación en memoria de un cambio de transacción anterior, se borran sus resultados y se vuelve a ejecutar.
EVM paralelo
La EVM paralela fue propuesta ya en 2021, refiriéndose a una EVM que soporta el procesamiento simultáneo de múltiples transacciones, con el objetivo de mejorar el rendimiento y la eficiencia de la EVM existente. A finales de 2023, la industria volvió a mencionar la EVM paralela, lo que avivó una ola de adopción de tecnologías de ejecución paralela en las Layer1 compatibles con EVM.
Una definición razonable de EVM paralelo incluye tres clases:
Actualización de ejecución paralela de Layer1 compatible con EVM que no utiliza tecnología de ejecución paralela.
Capa 1 compatible con EVM que utiliza tecnología de ejecución paralela
Solución compatible con EVM de Layer1 no compatible con EVM que utiliza tecnología de ejecución paralela
Al algunos nuevos proyectos de Layer1 les utilizan un modelo de paralelismo optimista, permitiendo la ejecución paralela de transacciones dentro de un bloque para mejorar la eficiencia. Comienzan a ejecutar nuevas transacciones antes de que se complete la ejecución del paso anterior, rastrean las entradas/salidas y reejecutan las transacciones inconsistentes. Un analizador de código estático puede predecir las dependencias, evitando la paralelización inválida y volviendo a un modo simple en caso de incertidumbre.
Otros proyectos utilizan el EVM para ejecutar contratos inteligentes y lograr compatibilidad con el EVM. Esta solución convierte de manera fluida los códigos de operación del EVM en los códigos de operación de una máquina virtual específica, permitiendo que los proyectos Solidity aprovechen el rendimiento y las ventajas de seguridad de otras máquinas virtuales sin necesidad de modificar el código.
Resumen
La tecnología de paralelización en blockchain es un tema que se discute repetidamente, actualmente se centra principalmente en la modificación e imitación del modelo de ejecución optimista, careciendo de avances sustanciales. En el futuro, es posible que más proyectos emergentes de Layer1 se unan a la competencia de EVM paralela, y algunos Layer1 antiguos también implementarán actualizaciones paralelas de EVM o soluciones compatibles con EVM.
Además del alto rendimiento de EVM, en el ámbito de blockchain también podrían surgir narrativas tecnológicas diversificadas como WASM, SVM y Move VM, impulsando el desarrollo diverso de todo el ecosistema.
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PumpBeforeRug
· 07-15 04:11
Otra nueva cadena pública engañando
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RamenDeFiSurvivor
· 07-12 07:44
La paralelización realmente ha despegado en Layer 1.
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consensus_whisperer
· 07-12 07:43
Probar nuevas tecnologías es realmente interesante.
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MoonBoi42
· 07-12 07:42
Escribe más código, hermano.
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SleepyArbCat
· 07-12 07:40
gas fees son altos, no tengo ganas de desplegarlo, miau
El auge del EVM paralelo: ¿cómo puede un Layer1 de alto rendimiento superar los cuellos de botella de rendimiento de Ethereum?
EVM: Componente central de Ethereum
EVM es el núcleo de Ethereum, responsable de ejecutar contratos inteligentes y procesar transacciones. Es un motor de cálculo que ofrece abstracciones de cálculo y almacenamiento, similar a la máquina virtual de Java. EVM ejecuta su propio conjunto de instrucciones en bytecode, generalmente compilado por Solidity.
EVM es una máquina de estados casi Turing completa. "Casi" es porque todos los pasos de ejecución consumen recursos limitados de Gas, evitando la posible situación de bucles infinitos que podrían detener toda la plataforma.
EVM no tiene función de programación, el módulo de ejecución de Ethereum toma transacciones de los bloques, y EVM es responsable de ejecutarlas en orden. El proceso de ejecución modificará el estado mundial más reciente, y después de completar la ejecución de una transacción, se acumulará el estado, alcanzando el estado mundial más reciente después de completar el bloque. La ejecución del siguiente bloque depende estrictamente del estado mundial después de la ejecución del bloque anterior, por lo que el proceso de ejecución lineal de las transacciones de Ethereum es difícil de optimizar para la ejecución en paralelo.
El protocolo de Ethereum establece que las transacciones se ejecutan en orden. Aunque la ejecución en orden garantiza que las transacciones y los contratos inteligentes se ejecuten en un orden determinista, lo que asegura la seguridad, en situaciones de alta carga, puede causar congestión y retrasos en la red, que es también la razón por la que Ethereum tiene cuellos de botella de rendimiento y necesita soluciones de escalado Layer2.
El camino de la paralelización en Layer1 de alto rendimiento
La mayoría de las Layer1 de alto rendimiento diseñan sus propias soluciones optimizadas basadas en la deficiencia de Ethereum para el procesamiento paralelo, centrándose principalmente en la máquina virtual y la ejecución paralela.
Máquina virtual
La EVM está diseñada como una máquina virtual de 256 bits, con el objetivo de facilitar el procesamiento del algoritmo hash de Ethereum. Sin embargo, las computadoras que ejecutan la EVM necesitan mapear los bytes de 256 bits a la arquitectura local para ejecutar contratos inteligentes, lo que hace que todo el sistema sea ineficiente. Por lo tanto, las Layer1 de alto rendimiento utilizan más máquinas virtuales basadas en WASM, bytecode eBPF o bytecode Move, en lugar de la EVM.
WASM es un formato de bytecode pequeño, de carga rápida, portátil y basado en un mecanismo de seguridad sandbox, que permite a los desarrolladores escribir contratos inteligentes en varios lenguajes de programación y luego compilarlos en bytecode WASM para su ejecución. Muchos proyectos de blockchain han adoptado WASM como estándar, y Ethereum también integrará WASM en el futuro.
eBPF proviene de BPF, proporciona un conjunto de instrucciones más rico y permite la intervención dinámica en el núcleo del sistema operativo sin modificar el código fuente. Algunos contratos inteligentes que se ejecutan en ciertas cadenas de bloques se compilan en bytecode basado en eBPF y se ejecutan.
Move es un nuevo lenguaje de programación de contratos inteligentes, que se centra en la flexibilidad, la seguridad y la verificabilidad. Move tiene como objetivo resolver los problemas de seguridad en los activos y las transacciones, permitiendo que los activos y las transacciones sean definidos y controlados de manera estricta. Algunas blockchains utilizan versiones personalizadas de Move para escribir contratos inteligentes.
Ejecución en paralelo
La ejecución paralela en blockchain significa procesar simultáneamente transacciones no relacionadas. El principal desafío para lograr la ejecución paralela es determinar qué transacciones no son relacionadas y cuáles son independientes. La mayoría de las Layer1 de alto rendimiento dependen de dos métodos: el método de acceso al estado y el modelo de paralelismo optimista.
El método de acceso al estado necesita saber de antemano qué parte del estado de la blockchain puede acceder cada transacción, para así analizar cuáles transacciones son independientes. Algunos contratos inteligentes de blockchain son sin estado, y necesitan utilizar cuentas para acceder o mantener el estado. Las transacciones deben especificar qué cuentas se van a acceder, de esta manera el procesamiento de transacciones puede programar la ejecución en paralelo de transacciones no superpuestas, mientras se garantiza la consistencia de los datos.
El modelo de ejecución optimista en paralelo supone que todas las transacciones son independientes, validando retrospectivamente esta suposición y ajustándola cuando sea necesario. Algunas blockchains utilizan el enfoque de memoria de transacciones de software de bloques para aplicar la ejecución paralela optimista. Las transacciones se establecen primero en un cierto orden, y luego se dividen y ejecutan simultáneamente entre diferentes hilos de procesamiento. El sistema rastrea la ubicación en memoria de cada cambio de transacción y verifica todos los resultados de las transacciones después de cada ronda de procesamiento; si se encuentra que alguna transacción toca la ubicación en memoria de un cambio de transacción anterior, se borran sus resultados y se vuelve a ejecutar.
EVM paralelo
La EVM paralela fue propuesta ya en 2021, refiriéndose a una EVM que soporta el procesamiento simultáneo de múltiples transacciones, con el objetivo de mejorar el rendimiento y la eficiencia de la EVM existente. A finales de 2023, la industria volvió a mencionar la EVM paralela, lo que avivó una ola de adopción de tecnologías de ejecución paralela en las Layer1 compatibles con EVM.
Una definición razonable de EVM paralelo incluye tres clases:
Al algunos nuevos proyectos de Layer1 les utilizan un modelo de paralelismo optimista, permitiendo la ejecución paralela de transacciones dentro de un bloque para mejorar la eficiencia. Comienzan a ejecutar nuevas transacciones antes de que se complete la ejecución del paso anterior, rastrean las entradas/salidas y reejecutan las transacciones inconsistentes. Un analizador de código estático puede predecir las dependencias, evitando la paralelización inválida y volviendo a un modo simple en caso de incertidumbre.
Otros proyectos utilizan el EVM para ejecutar contratos inteligentes y lograr compatibilidad con el EVM. Esta solución convierte de manera fluida los códigos de operación del EVM en los códigos de operación de una máquina virtual específica, permitiendo que los proyectos Solidity aprovechen el rendimiento y las ventajas de seguridad de otras máquinas virtuales sin necesidad de modificar el código.
Resumen
La tecnología de paralelización en blockchain es un tema que se discute repetidamente, actualmente se centra principalmente en la modificación e imitación del modelo de ejecución optimista, careciendo de avances sustanciales. En el futuro, es posible que más proyectos emergentes de Layer1 se unan a la competencia de EVM paralela, y algunos Layer1 antiguos también implementarán actualizaciones paralelas de EVM o soluciones compatibles con EVM.
Además del alto rendimiento de EVM, en el ámbito de blockchain también podrían surgir narrativas tecnológicas diversificadas como WASM, SVM y Move VM, impulsando el desarrollo diverso de todo el ecosistema.