ما هي أهمية موازاة EVM؟ أم أنها نهاية اللعبة في ظل هيمنة EVM؟

ل؛د

• يتم الرهان على مفهوم Parallel EVM من قبل العديد من شركات رأس المال الاستثماري الرائدة: Paradigm، Jump، Dragonfly، إلخ.
• المشروع التمثيلي هو Monad، وهناك أيضًا Sei وMegaETH وPolygon وNeon EVM وBSC وما إلى ذلك. بعضها L1 وبعضها L2. لا توجد معلومات عامة كاملة عن الاختلافات المحددة بين الفرق.
• على الرغم من أن Parallel EVM تعني حرفيًا “التوازي”، إلا أنها في الواقع عبارة عن تحسين خاص لأداء كل مكون من مكونات EVM، لذلك من المرجح أن تمثل جهودها حد الأداء بموجب معيار EVM.
• الصعوبة: بالإضافة إلى إعادة بناء مجموعة التكنولوجيا بأكملها، هناك أيضًا كيفية التنبؤ مسبقًا بما إذا كانت المعاملات الموازية ستتعارض، وكفاءة إعادة التنفيذ بعد مواجهة التعارضات.
• التحدي: كيفية بناء التمايز في النظام البيئي مفتوح المصدر وكيفية إيجاد التوازن بين اللامركزية والأداء.

بعد أن تمت دراسة وتكرار الخوارزمية المتفق عليها وطبقة البيانات وDA (طبقة البيانات) وتقنية إثبات المعرفة الصفرية على نطاق واسع، فإن التكنولوجيا الأساسية التالية التي تجذب الانتباه هي Parallel EVM، كما استثمر سوق رأس المال مئات الملايين من الدولارات في هذا. السرد، وقد ولدت العديد من التقنيات الفريدة، وهي شركة ناشئة على مستوى الوحش.

بدأ المجتمع في الاهتمام بـ Parallel EVM (موازاة EVM)، وقد نشأت من نفس الكلمة الرئيسية التي ذكرها جورجيوس كونستانتوبولوس (CTO of Paradigm) وحسيب قريشي من Dragonfly عند التطلع إلى اتجاهات 2024 في نهاية عام 2023. ومع ذلك، لا توجد تفاصيل كثيرة حول هذا الموضوع، ويعتقد الكثير من الناس أن هذا ليس مفهومًا جديدًا، حيث تعد EVM والحوسبة المتوازية مفهومين ناضجين نسبيًا على التوالي، لماذا يعد الجمع بين هاتين الكلمتين اتجاهًا مهمًا؟قماش صوفي؟

لكن هذا لا يزال موضوعًا متخصصًا للغاية، لدرجة أنه إذا نظرت إلى الملخصات السنوية وتوقعات الاتجاه للعديد من المؤسسات البحثية، فلن يتم ذكر Parallel EVM. لذلك لا يزال هذا مفهومًا جديدًا لم يشكل بعد إجماعًا واسع النطاق. علاوة على ذلك، فإن هذا المفهوم يشبه موضوعات مثل خوارزمية الإجماع وDA. وجميعها مرتبطة بالتكنولوجيا بحتة، لذلك هناك عدد أقل من الأشخاص الذين يهتمون بها.

الميزة الأكثر مباشرة لـ Paralle EVM هي تمكين التطبيقات اللامركزية الحالية من تحقيق أداء على مستوى الإنترنت. بل يمكن القول أن Parallel EVM هي التقنية الجديدة الوحيدة التي لا يمكنها فقط استخدام (عدد كبير من العقود الذكية الناضجة) الحالية، ولكنها أيضًا تحقق إنتاجية سلسلة عامة متوازية عالية الأداء.

كان Paradigm يتطلع إلى دخول اللعبة منذ فترة طويلة، ويراهن Jump بشكل كبير.

وفقًا لمجلة Fortune، تخطط Paradigm لقيادة الجولة الأخيرة من الاستثمار لشركة Monad، وجمع 200 مليون دولار بتقييم قدره 3 مليارات دولار. على الرغم من أن هذا هو أول مفهوم Parallel EVM للفريق الذي تخطط Paradigm للاستثمار فيه، إلا أنهم كانوا بالفعل يهتمون بهذه التكنولوجيا لسنوات عديدة، وقد ذكر جورجيوس كونستانتوبولوس (CTO في Paradigm) هذا المصطلح في عام 2021.

أصل كلمة monad مثير للاهتمام أيضًا. في النظام الفلسفي للفيلسوف لايبنتز، تعتبر المونادات العناصر الأساسية التي يتكون منها الكون، وهي كيانات غير قابلة للتجزئة ولا تتأثر بالفيزياء، وكل موناد تعكس الكون بأكمله، وقد تمت ترجمتها ذات يوم بـ “موناد” باللغة الصينية.

في علوم الكمبيوتر، يعد Monad نمطًا تصميميًا في لغات البرمجة الوظيفية يساعد المبرمجين على التعامل مع تعقيد العالم الحقيقي بنقاء رياضي تقريبًا، مما يجعل التعليمات البرمجية أكثر نمطية وأسهل في الفهم والصيانة.

شيء آخر مثير للاهتمام هو أن Monad وNomad عبارة عن “جناس ناقص” لبعضهما البعض. يشير Nomad إلى البدو الرحل، ويشير البدو الرقمي إلى البدو الرقمي/الراعي الرقمي.

بالإضافة إلى المونادات، ذكر جورجيوس أيضًا Sei وPolygon عند مناقشة هذا الموضوع. ومع ذلك، هناك سبب مهم آخر وراء تفاؤله بشأن Parallel EVM وهو أنهم قاموا بتطوير عميل Ethereum، Reth. يتم وضعه كعميل طبقة تنفيذ Ethereum عالي الأداء، ويتم تنفيذه بلغة Rust. يتم تطوير Reth بوتيرة سريعة وقد دخل للتو مرحلة البيتا. ربما سيفكرون في تنفيذ Parallel EVM مباشرة على Reth، ولكن بالنظر إلى حجم هندسة البحث والتطوير، قد يكون الاستثمار في فرق أخرى خيارًا أفضل للترويج لـ Parallel EVM. وفقًا لوثائق Monad، فإنهم يستخدمون C++ وRust بشكل أساسي في الهندسة.

عندما تم إطلاق Reth، اتهمها أيضًا أعضاء فريق Erigon بسرقة كود Akula مفتوح المصدر، مما تسبب أيضًا في نقص الأموال في مشروع Akula وتوقف التطوير. أجاب جورجيوس بأن Reth ليست شوكة لأي عميل آخر، كما أن الكود لا يأتي من أي عميل آخر، ولكنه بالفعل متأثر وملهم بـ Geth وErigon وAkula. ()

ومن المشاركين الأساسيين الآخرين Jump Trading وJump Capital. ويأتي مؤسس Monad من Jump Trading ويتمتع بخبرة غنية في التداول عالي التردد؛ ومن بين مستثمري Sei Jump Capital، وكانت Jump منخرطة بعمق في نظام Solana البيئي، بما في ذلك البنية التحتية والمشاريع. .

وكانت Dragonfly، وهي من أوائل المستثمرين في Monad، تهتم أيضًا بالمسارات ذات الصلة. فقد استثمرت في NEAR، التي تركز على تكنولوجيا التجزئة، فضلاً عن السلاسل العامة مثل Aptos، وAvalanche، وNervos.

ترقية خوارزمية الإجماع ليست كافية، لقد حان دور طبقة التنفيذ أخيرًا

في حروب السلسلة العامة القليلة الماضية، كانت طبقة التنفيذ مكانًا مهملاً، وكانوا يتحدثون فقط تقريبًا عن ابتكار خوارزميات الإجماع، سواء كانت Solana أو Avalanche أو EOS. على الرغم من أن لديهم الكثير من الابتكارات في طبقة التنفيذ، إلا أن المجتمع لا يزال يتذكر خوارزمية الإجماع التي استخدموها، ويعتقد المجتمع بأكمله أيضًا أن أداء هذه السلاسل العامة عالية الأداء يأتي من ابتكار خوارزمية الإجماع.

لكن الأمر ليس كذلك، إذا كنت ترغب في الحصول على سلسلة عامة عالية الأداء، فيجب مطابقة خوارزمية الإجماع وطبقة التنفيذ، وهو ما يتماشى أيضًا مع عيوب البرميل الخشبي. بالنسبة لتلك السلاسل العامة التي تعتمد على EVM والتي تعمل فقط على تحسين خوارزمية الإجماع، هناك حاجة إلى عقد أقوى لتحسين الأداء. على سبيل المثال، تحدد BSC الغاز الذي يمكن معالجته بواسطة الكتلة إلى مستوى 2000 TPS، الأمر الذي يتطلب تكوين الجهاز عدة أضعاف استثمار عقدة Ethereum الكاملة. يمكن أن يصل المضلع نظريًا إلى 1000 TPS، لكنه عادةً ما يتراوح بين عشرات إلى مئات فقط.

تتطلب عقد أرشيف BSC ما لا يقل عن 16 نواة من وحدة المعالجة المركزية وذاكرة 128 جيجا بايت، وتتطلب عقد إيثريوم فقط ما لا يقل عن 4 نواة من وحدة المعالجة المركزية وذاكرة 16 جيجا بايت.

لقد كان فريق BSC على علم بهذه المشكلات منذ فترة طويلة، لذلك فهو يعمل أيضًا مع NodeReal لتطوير تقنية Parallel EVM. بهذه الطريقة فقط يمكننا زيادة عدد المعاملات التي يمكن لكل كتلة معالجتها، والسماح بتنفيذ المزيد من المعاملات بالتوازي، وزيادة الحد الأعلى لـ TPS.

التوازي: ليس فقط الترقية من وحدة المعالجة المركزية أحادية النواة إلى وحدة المعالجة المركزية متعددة النواة

في معظم أنظمة blockchain، يتم تنفيذ المعاملات بشكل كامل بالتسلسل، ويمكنك اعتبارها وحدة معالجة مركزية أحادية النواة، ولا يمكن إجراء الحساب التالي إلا بعد اكتمال الحساب الحالي. على الرغم من أن هذه الطريقة بطيئة، إلا أن مميزاتها هي البساطة وانخفاض تعقيد النظام.

ولكن إذا كان نظام blockchain المستقبلي يحتاج إلى الوصول إلى نطاق واسع من المستخدمين على مستوى الإنترنت، فمن المؤكد أن وحدة المعالجة المركزية أحادية النواة لن تكون كافية. لذلك، يمكن للترقية إلى جهاز ظاهري متوازي مزود بوحدة معالجة مركزية متعددة النواة معالجة معاملات متعددة في نفس الوقت وزيادة الإنتاجية. ومع ذلك، هناك العديد من التحديات في التنفيذ الهندسي، على سبيل المثال، ماذا علي أن أفعل إذا تمت معالجة معاملتين في نفس الوقت لكتابة البيانات إلى نفس العقد الذكي؟ ومن الضروري تصميم آلية جديدة لحل هذا التناقض. بالنسبة للتنفيذ الموازي للعقود الذكية الأخرى غير المرتبطة تمامًا، يمكن زيادة الإنتاجية وفقًا لعدد سلاسل المعالجة المتوازية والمقياس.

بالإضافة إلى ذلك، لا تعمل أداة Parallel EVM على تحسين القدرات المتوازية فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين كفاءة التنفيذ ذات الخيط الواحد. قال الرئيس التنفيذي لشركة Monad Keone Hon، “… عنق الزجاجة الحقيقي (لـ EVM) هو القراءة المتكررة للحالة وكتابتها عند معالجة الأشياء…”. وقال أيضًا إن التنفيذ الموازي ليس سوى جزء من خريطة الطريق، وأن مهمة Monad الأكبر هي التركيز على إدارة القيمة الإلكترونية وجعلها فعالة قدر الإمكان.

لذلك، على الرغم من أن Parallel EVM تعني حرفيًا “التوازي”، إلا أنها في الواقع عبارة عن تحسين خاص لأداء كل مكون من مكونات EVM، لذلك من المرجح أن تمثل جهودها حد الأداء بموجب معيار EVM.

EVM لا يساوي الصلابة

تعد كتابة العقود الذكية مهارة أساسية لمعظم مطوري blockchain. يمكن للمهندسين استخدام Solidity أو غيرها من لغات العقود الذكية عالية المستوى لكتابة تطبيقات منطقية مقابلة بناءً على احتياجات العمل. ومع ذلك، لا يمكن لـ EVM أن يفهم بشكل مباشر منطق Solidity، بل يحتاج إلى إجراء بعض “الترجمة” وترجمتها (تجميعها) إلى لغة منخفضة المستوى يمكن للجهاز فهمها (رمز تشغيل كود التشغيل / كود بايت كود بايت) قبل أن يتمكن من ذلك. يمكن قراءتها بواسطة الجهاز الظاهري. لا يحتاج مطورو Solidity إلى فهم عملية الترجمة هذه، نظرًا لوجود أدوات ناضجة بالفعل لتنفيذها.

بعد كل شيء، إنها “ترجمة”، لذلك سيكون هناك أيضًا بعض النفقات العامة (النفقات العامة الإضافية). بالنسبة للمهندسين ذوي الخبرة في البرمجة ذات المستوى المنخفض، يمكنهم كتابة منطق البرنامج مباشرة باستخدام أكواد التشغيل في Solidity، وهذا يمكن أن يحقق أعلى أداء، مما يعني أنه يمكن للمستخدمين توفير الغاز عند إجراء المعاملات. على سبيل المثال، يستخدم بروتوكول Seaport الذي أطلقته Opensea التجميع المضمن على نطاق واسع في العقود الذكية لتقليل نفقات الغاز للمستخدمين قدر الإمكان.

لذلك، إذا أمكن تنفيذ Parallel EVM أخيرًا، فلن يوفر إمكانات الموازاة فحسب، بل سيؤدي أيضًا إلى تحسين أداء مكدس EVM بأكمله. لا يحتاج مطورو التطبيقات العاديون إلى إنفاق الكثير من الطاقة على التحسين لمجرد توفير القليل من الجهد، لأن الآلة الافتراضية الأساسية قوية بما يكفي لحل هذه الاختلافات.

يختلف أداء EVM، و"القياسي" لا يساوي “الممارسة الهندسية”

يمكن أيضًا تسمية “الآلة الافتراضية” بـ “طبقة التنفيذ”، وهي المحرك الذي يتم من خلاله حساب العقود الذكية ومعالجتها أخيرًا بعد تجميعها في أكواد التشغيل. أصبح “الرمز الثانوي” الذي تحدده الآلة الافتراضية للإيثريوم (EVM) الآن معيارًا صناعيًا. سواء كانت شبكة من الطبقة الثانية تعتمد على الإيثريوم أو غيرها من السلاسل العامة المستقلة، فهي أكثر استعدادًا لتكون متوافقة بشكل مباشر وكامل مع EVM المعيار قبل التطوير يمكن للمؤلفين كتابة العقود الذكية مرة واحدة ونشرها على شبكات متعددة، وهو أمر فعال للغاية من حيث التكلفة.

لذلك، طالما أنه متوافق تمامًا مع معيار “الرمز الثانوي” الخاص بـ EVM، فيمكن أن يطلق عليه EVM، ولكن يمكن أن تختلف طرق التنفيذ بشكل كبير. على سبيل المثال، يستخدم عميل Ethereum Geth لغة Go لتنفيذ معيار EVM. ومع ذلك، يحتفظ Ipsilon، فريق أبحاث طبقة التنفيذ التابع لمؤسسة Ethereum، بتنفيذ مستقل لـ EVM الذي تم تطويره في C++، ويمكن لعملاء Ethereum الآخرين الاتصال مباشرة بهذه المكتبة للتنفيذ كـ EVM.

على سبيل المثال، تتمتع العديد من المنتجات المنتجة صناعيًا بمعايير دولية مقابلة. على سبيل المثال، عندما يغادر منتج ما المصنع، يجب أن يكون عدد المستعمرات أقل من قيمة معينة قبل أن يتم بيعه. وهذا هو “المعيار”. ولكن كيفية تلبية معيار المصنع هذا، يمكن لكل مصنع الاختيار من بين العشرات من طرق التعقيم المختلفة، ويمكن لبعض المصانع إيجاد طرق أكثر فعالية من حيث التكلفة لتلبية هذا المطلب، هذه هي “الممارسة”.

نظرًا لوجود تطبيق evmone، يمكن أيضًا تنفيذ تطبيقات أخرى. لذا في هذا المثال لـ EVM، يحدد معيار EVM بعض طرق التشغيل الأساسية “الرمز الثانوي” (مثل دعم العمليات الحسابية الأساسية مثل الجمع والطرح والضرب وما إلى ذلك). عندما يكون لكل رمز بايت مدخلات معينة، يكون هناك مخرجات محددة . عندما يتعلق الأمر باستيفاء هذا المعيار، تختلف التطبيقات (والممارسات) بشكل كبير، مع وجود مجال كبير للتخصيص وإمكانيات التحسين الهندسي.

أوجه التشابه والاختلاف في EVM الموازي

في مسار Parallel EVM، بالإضافة إلى Monad الأكثر سخونة، هناك أيضًا Sei وMegaETH وPolygon وNeon EVM وBSC وما إلى ذلك، ويريد عميل Paradigm’s Reth أيضًا تنفيذ وظائف الموازاة.

من منظور تحديد المواقع، تعد Monad وSei وPolygon وBSC جميعها من سلاسل الكتل من الطبقة الأولى، في حين أن MegaETH قد تكون من الطبقة الثانية. ويعتمد Neon EVM على شبكة Solana. بالإضافة إلى ذلك، Reth هو عميل مفتوح المصدر، وسيستمر تطوير MegaETH جزئيًا استنادًا إلى مشاريع Reth.

وبطبيعة الحال، لا تزال هناك منافسة بين هذه الفرق، ولم يتم الكشف عن كافة التفاصيل الفنية والوثائق الهندسية بشكل كامل، وسيتعين انتظار المزيد من المقارنات حتى يتم الكشف عنها تدريجياً. ولعل هذا يشبه سباق التسلح مرة أخرى، مثل طبقة بيتكوين 2، وريستاكين، وطبقة إيثريوم 2. وعلى الرغم من وجود اختلافات طفيفة بين التقنيات (والمصدر المفتوح)، فإن الأهم هو كيفية بناء تفرد النظام البيئي.

الصعوبات التقنية في نظام EVM الموازي

بالنسبة للمعاملات المنفذة بشكل تسلسلي، فإن عنق الزجاجة هو وحدة المعالجة المركزية وعملية القراءة والكتابة. لكن الميزة هي أن هذه الطريقة بسيطة بما فيه الكفاية، وخالية من الأخطاء، ويمكن إكمال جميع المهام خطوة بخطوة. بالنسبة للأجهزة الافتراضية التي يتم تنفيذها بالتوازي، قد يكون هناك تعارض في الحالة، لذلك يجب إضافة هذا الجزء من الحكم قبل التنفيذ أو بعده.

مثال بسيط هو أنه إذا كان الجهاز الظاهري يدعم التنفيذ المتوازي لأربعة سلاسل رسائل، ويمكن لكل مؤشر ترابط معالجة معاملة في نفس الوقت، إذا كانت هذه المعاملات الأربع كلها معاملات مع نفس تجمع المعاملات على Uniswap، فلا يمكن تنفيذها بالتوازي. الحساب، لأن كل معاملة ستؤثر على سعر المعاملة لمجمع المعاملات هذا. ولكن إذا كانت هذه الخيوط الأربعة تعمل على أربعة أشياء غير مرتبطة تمامًا في نفس الوقت، فلا توجد مشكلة.

وسيتضمن ذلك التصميم والتنفيذ الهندسي لفرق مختلفة، ولكن على الأقل ما يجب التأكد منه هو أنه بعد التنفيذ المتوازي، هناك حاجة إلى وحدة لاكتشاف التعارضات وإعادة التنفيذ في حالة مواجهة التعارضات. بالطبع، إذا كان من الممكن التنبؤ بالمعاملات التي قد تتعارض وفحصها مسبقًا، فيمكن أيضًا زيادة الكفاءة الموازية للجهاز الظاهري بأكمله.

بالإضافة إلى الاختلافات في التنفيذ الهندسي للجهاز الظاهري Parallel EVM، سيقوم كل فريق بشكل عام بإعادة تصميم وتحسين أداء القراءة والكتابة لقاعدة بيانات الحالة، وتصميم خوارزمية إجماع، مثل MonadDb وMonadBFT المصممة بواسطة Monad.

تحدي

بالنسبة لـ Parallel EVM، هناك تحديان محتملان: ما إذا كان سيتم التقاط القيمة الهندسية طويلة المدى بواسطة Ethereum، ومركزية العقد.

نظرًا لأن الفرق المختلفة لا تزال في مراحل التطوير والاختبار لتقنية Parallel EVM، فإنها لم تختر بعد فتح المصدر لجميع التفاصيل الهندسية، وهذا أحد الخنادق الحالية. ومع ذلك، بعد الدخول إلى شبكة الاختبار والشبكة الرئيسية، سيتم نشر وثائق المشروع هذه وقد يتم استيعابها أيضًا بواسطة Ethereum أو السلاسل العامة الأخرى. لذلك، في ذلك الوقت، من الضروري تعزيز البناء البيئي بشكل أسرع وبناء المزيد من الخنادق البيئية.

ومع ذلك، فإن هذه المشكلة ليست بهذه الخطورة، فمن ناحية، بالنسبة لمطوري العملات الرقمية المشفرة، هناك الآن المزيد من تراخيص المصادر المفتوحة للاختيار من بينها (مثل ترخيص Uniswap الذي يمكنه جعل الكود علنيًا ولكنه لا يسمح بالتقسيم إلى مشاريع تجارية). ومن ناحية أخرى، فإن موضع Monad يختلف بطبيعته عن موضع Ethereum. حتى لو تمكنت إيثريوم من تحقيق نهائية المقبس الواحد (SSF) في المستقبل، فإن نهائية المعاملات ستظل على الأقل 12 ثانية، وهو بعيد عن أن يكون كافيًا لسيناريوهات التطبيقات ذات التردد العالي.

التحدي الآخر المشترك بين جميع السلاسل العامة عالية الأداء هو كيفية نشر المزيد من العقد لتلبية متطلبات المستخدمين الأساسية المتمثلة في عدم الإذن وعدم الثقة: اللامركزية. ربما يمكن قياس بعض المؤشرات، مثل “TPS مقسومًا على متطلبات الأجهزة للعقدة”، حتى نتمكن من التحكم في المتغيرات ومقارنة السلسلة العامة/العميل الذي لديه TPS أعلى بناءً على متطلبات الأجهزة المحددة. بعد كل شيء، كلما انخفضت متطلبات الأجهزة للعقدة، زاد عدد العقد الممكنة.

بعد ذلك، سنستمر في تتبع التقدم المحرز في كل مشروع من مشاريع Parallel EVM ومناقشة تقنياتها واختلافاتها بالتفصيل.