Resumindo

1. 1. Vários dos principais VCs, incluindo Paradigm, Jump e Dragonfly, estão investindo no conceito de EVM Paralela.
2. 1. Projetos representativos nesse domínio incluem Monad, Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM e BSC, operando tanto em soluções de Camada 1 (L1) quanto de Camada 2 (L2).
3. 1. No entanto, há informações públicas limitadas disponíveis sobre as diferenças específicas entre as equipes.
4. 1. Enquanto “paralelização” é o significado literal do EVM Paralelo, denota uma otimização especializada destinada a aprimorar vários aspectos do desempenho do EVM, potencialmente empurrando os limites das capacidades do EVM.
5. 1. Os desafios incluem a necessidade de refatorar toda a pilha de tecnologia e abordar questões como prever conflitos entre transações paralelas e lidar eficientemente com conflitos, se surgirem.
6. 1. Outro desafio é estabelecer diferenciação no ecossistema de código aberto, equilibrando a descentralização com o desempenho.

Após extensa pesquisa e iteração em algoritmos de consenso, camadas de dados (DA) e tecnologia de prova de conhecimento zero, a atenção se voltou para a próxima fronteira em tecnologia hardcore: EVM Paralelo. Essa tendência já atraiu investimentos significativos do mercado de capitais, com centenas de milhões de dólares sendo investidos no desenvolvimento de várias startups de nível unicórnio.

O foco no EVM Paralelo, também conhecido como paralelização do EVM, intensificou-se quando Georgios Konstantopoulos, CTO da Paradigm, e Haseeb Qureshi da Dragonfly destacaram esse conceito coincidentemente no final de 2023, enquanto discutiam as tendências futuras para 2024. Apesar dessa atenção, as discussões detalhadas sobre o tema têm sido escassas, levando muitos a ignorá-lo como algo particularmente novo. Dado que tanto a Máquina Virtual Ethereum (EVM) quanto a computação paralela são conceitos bem estabelecidos, o que eleva a fusão desses dois termos ao status de uma tendência emergente importante permanece incerto.

No entanto, o EVM Paralelo continua a ser um assunto altamente especializado. É notável que nos resumos anuais e previsões de tendências de numerosas instituições de pesquisa, o EVM Paralelo não é mencionado. Consequentemente, ele permanece um conceito incipiente que carece de consenso amplo. Além disso, semelhante a conceitos como algoritmos de consenso e aplicações descentralizadas (DA), o EVM Paralelo é inerentemente técnico, limitando assim seu público a um escopo ainda mais estreito.

O principal benefício do Parallel EVM reside na sua capacidade de capacitar as aplicações descentralizadas existentes a atingir níveis de desempenho semelhantes aos da Internet. Na verdade, poderia argumentar-se que o Parallel EVM se destaca como uma tecnologia inovadora capaz de alavancar uma vasta gama de contratos inteligentes estabelecidos, alcançando alto desempenho e throughput paralelo em cadeias públicas.

A Paradigm tem esperado ansiosamente para entrar no jogo há muito tempo, Jump está fortemente investido

A 'Fortune' relata que a Paradigm pretende liderar a última rodada de financiamento para o Monad, com o objetivo de arrecadar $200 milhões com uma avaliação de $3 bilhões. Embora isso marque a primeira incursão da Paradigm em apoiar uma equipe com o conceito de EVM Paralelo, eles têm acompanhado de perto essa tecnologia por vários anos. Georgios Konstantopoulos, CTO da Paradigm, mencionou esse termo pela primeira vez em 2021.

A etimologia de "Monad" adiciona mais uma camada de intriga. No sistema do filósofo Leibniz, Monad significa o elemento fundamental que constitui o universo. Essas entidades indivisíveis permanecem impervias às influências físicas, com cada uma refletindo a totalidade do universo, conhecida como "单子" em Chinês.

No campo da ciência da computação, Monad serve como um padrão de design dentro de linguagens de programação funcional, auxiliando programadores na navegação de complexidades do mundo real com precisão quase matemática. Essa abordagem promove modularidade de código, compreensão e manutenção.

Um detalhe interessante é a simetria linguística entre Monad e Nomad, sendo este último denotando um andarilho, e "nômade digital" referenciando um andarilho no mundo digital.

Georgios, em seu discurso sobre o tema, também fez referência a Sei e Polygon. No entanto, seu otimismo em relação ao Parallel EVM é reforçado pelo desenvolvimento do Reth, um cliente Ethereum desenvolvido pela Paradigm. Posicionado como um cliente de camada de execução Ethereum de alto desempenho construído em Rust, o Reth está avançando rapidamente e recentemente passou para o estágio Beta. Embora a perspectiva de integrar o Parallel EVM diretamente no Reth seja considerada, o considerável esforço de engenharia envolvido sugere que apoiar o Parallel EVM por meio de investimentos em outras equipes pode ser uma opção mais viável. A documentação do Monad revela o uso predominante de C++ e Rust em seus empreendimentos de engenharia.

Ao surgir o Reth, surgiram acusações por parte dos membros da equipe Erigon, alegando plágio do seu código aberto, Akula, o que levou a um financiamento reduzido para o projeto Akula. Georgios refutou essas alegações, afirmando que o Reth não é nem um derivado nem um fork de qualquer outro cliente, embora ele se inspire no Geth, Erigon e Akula.

Outro jogador fundamental é a Jump Trading e a Jump Capital, com o fundador da Monad originário da Jump Trading, ostentando uma extensa experiência em negociações de alta frequência. Sei conta com a Jump Capital entre seus investidores, com o envolvimento da Jump se estendendo profundamente no ecossistema Solana, abrangendo infraestrutura e projetos.

Dragonfly, um investidor inicial na Monad, também tem mantido um olhar atento sobre os desenvolvimentos relacionados, com investimentos na NEAR, focando na tecnologia de sharding, juntamente com Aptos, Avalanche, Nervos e outras blockchains públicas.

Atualizar algoritmos de consenso não é suficiente, finalmente chegou a vez da camada de execução

Nas recentes batalhas entre as cadeias públicas, o foco tem consistentemente passado ao lado da camada de execução, fixando-se quase exclusivamente em algoritmos de consenso inovadores, seja Solana, Avalanche, ou EOS, entre outros. Apesar das inovações significativas na camada de execução por essas cadeias, a comunidade tende a lembrar principalmente de seus algoritmos de consenso empregados. Além disso, há uma noção predominante dentro da comunidade de que o desempenho superior dessas cadeias públicas de alto rendimento deriva exclusivamente de seus algoritmos de consenso inovadores.

No entanto, alcançar uma cadeia pública de alto desempenho necessita de uma relação simbiótica entre o algoritmo de consenso e a camada de execução, ecoando o princípio de que uma cadeia é tão forte quanto o seu elo mais fraco. Cadeias públicas que dependem da Máquina Virtual Ethereum (EVM) e se concentram exclusivamente em melhorar seu algoritmo de consenso, encontram gargalos de desempenho que exigem nós cada vez mais robustos. Tome, por exemplo, a Binance Smart Chain (BSC), que limita o processamento de Gas de bloco a 2000 transações por segundo (TPS). Para suportar isso, as configurações do nó devem exceder as de um nó completo do Ethereum por várias vezes. Enquanto a Polygon teoricamente ostenta uma capacidade de 1000 TPS, normalmente alcança apenas dezenas a centenas.

Os nós de arquivo BSC requerem um mínimo de CPUs de 16 núcleos e 128GB de memória, em comparação com os nós Ethereum, que exigem pelo menos CPUs de 4 núcleos e 16GB de memória.

Reconhecendo esses desafios, a equipe da BSC firmou uma parceria com a NodeReal para desenvolver a tecnologia Parallel EVM. Essa inovação tem como objetivo aumentar ainda mais o throughput de transações por bloco, permitindo a execução de transações em paralelo e, consequentemente, elevando o limite máximo de TPS.

Paralelo: Atualizando de um CPU de núcleo único para um CPU de vários núcleos

Na maioria dos sistemas de blockchain, as transações seguem uma ordem sequencial estrita, semelhante a uma CPU de núcleo único onde cada cálculo deve esperar o anterior terminar. Apesar de sua simplicidade e baixa complexidade do sistema, essa abordagem é relativamente lenta.

No entanto, à medida que os futuros sistemas de blockchain visam acomodar bases de usuários em escala de Internet, depender exclusivamente de uma CPU de núcleo único torna-se inadequado. Portanto, a transição para uma CPU de vários núcleos com máquinas virtuais paralelizadas permite o processamento simultâneo de várias transações, aumentando assim a capacidade de processamento. No entanto, engenharia essa atualização apresenta inúmeros desafios, como gerenciar conflitos quando duas transações processadas simultaneamente tentam modificar o mesmo contrato inteligente. Para abordar isso, é necessária o desenvolvimento de mecanismos inovadores.

Para contratos inteligentes não relacionados executados em paralelo, a throughput pode ser aumentada ainda mais escalando de acordo com o número de threads de processamento simultâneas. Além disso, o EVM Paralelo não só aumenta as capacidades paralelas, mas também melhora a eficiência da execução de uma única thread. Keone Hon, CEO da Monad, destacou que o principal gargalo do EVM está nas leituras e gravações frequentes de estados. Ele enfatizou que, embora a execução paralela seja um aspecto fundamental do roteiro, o objetivo principal da Monad é otimizar a eficiência do EVM ao máximo.

Assim, enquanto a EVM Paralela implica inerentemente a “paralelização”, ela serve principalmente como uma otimização especializada do desempenho de vários componentes da EVM. Consequentemente, seus esforços provavelmente delineiam os limites de desempenho dentro do padrão da EVM.

EVM não é igual a Solidity

Escrever contratos inteligentes é uma habilidade vital para os desenvolvedores de blockchain, exigindo a capacidade de implementar lógica com base em requisitos de negócios usando Solidity ou outras linguagens de alto nível. No entanto, a Máquina Virtual Ethereum (EVM) não compreende diretamente a lógica do Solidity; ela requer tradução para bytecode de baixo nível para execução. Os desenvolvedores de Solidity normalmente dependem de ferramentas existentes para lidar com esse processo de tradução.

Essa tradução gera overhead, mas engenheiros familiarizados com código de baixo nível podem contorná-lo codificando diretamente a lógica usando códigos de operação em Solidity, resultando em eficiência ótima e economia de gas para transações de usuários. Por exemplo, o protocolo Seaport da Opensea utiliza amplamente montagem inline em contratos inteligentes para minimizar os custos de gas para os usuários.

A potencial implementação do EVM Paralelo promete não apenas introduzir capacidades paralelas, mas também otimizar o desempenho geral da pilha EVM. Esse avanço aliviaria a necessidade de os desenvolvedores de aplicativos dedicarem esforços significativos à otimização de gás, pois a máquina virtual subjacente já gerenciaria eficientemente tais diferenças.

Diferenças no Desempenho da EVM, “Padrão” Não Equivale a “Prática de Engenharia”

O mecanismo onde os contratos inteligentes são compilados em códigos de operação e processados é frequentemente referido como a "camada de execução" ou "máquina virtual". O bytecode estabelecido pela Ethereum Virtual Machine (EVM) emergiu como uma norma da indústria. Seja nas redes de camada 2 da Ethereum ou em outras blockchains públicas independentes, a compatibilidade com o padrão EVM é altamente favorecida. Os desenvolvedores se beneficiam da capacidade de escrever um contrato inteligente uma vez e implantá-lo em várias redes, resultando em economias consideráveis de custos.

Embora a adesão ao padrão de bytecodes do EVM qualifique um sistema como compatível com o EVM, os métodos de implementação podem variar significativamente. Por exemplo, o cliente Ethereum Geth emprega a linguagem Go para implementar o padrão EVM, enquanto a equipe de pesquisa da Ethereum Foundation, Ipsilon, mantém uma implementação independente do EVM desenvolvida em C++. Outros clientes Ethereum podem utilizar diretamente essa implementação como o mecanismo de execução do EVM.

Analogamente, várias indústrias aderem a padrões internacionais para seus produtos. Por exemplo, um produto deve atender a um limite de contagem bacteriana especificado antes de poder ser vendido, representando o "padrão." No entanto, fábricas individuais podem empregar métodos de esterilização diversos para atender a esse requisito, com algumas optando por abordagens mais econômicas, exemplificando a "prática."

A existência de implementações como evmone indica a viabilidade de abordagens alternativas. Consequentemente, no contexto do EVM, o padrão delimita operações fundamentais de bytecode (por exemplo, funções aritméticas básicas como adição, subtração, multiplicação), sendo que cada bytecode gera saídas específicas com base em entradas definidas. Embora a conformidade com este padrão seja essencial, as metodologias empregadas na prática podem variar amplamente, apresentando amplo espaço para personalização e otimizações de engenharia.

Similaridades e diferenças do EVM paralelo

Na faixa Paralela EVM, além do amplamente conhecido Monad, outros concorrentes proeminentes incluem Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM, BSC e o cliente Reth da Paradigm, que também se esforça para integrar a paralelização.

Em termos de posicionamento, Monad, Sei, Polygon e BSC são categorizados como blockchains de Camada 1, enquanto MegaETH poderia potencialmente funcionar como uma solução de Camada 2, e Neon EVM opera dentro do framework da rede Solana. Além disso, Reth se destaca como um cliente de código aberto, com MegaETH pronto para continuar seu desenvolvimento utilizando certos aspectos da engenharia do Reth.

Naturalmente, existe competição entre essas equipes, e especificações técnicas abrangentes e documentação de engenharia ainda não foram totalmente divulgadas. Comparativos adicionais precisarão aguardar revelações graduais no futuro. Essa dinâmica pode se assemelhar a uma corrida armamentista semelhante aos desenvolvimentos vistos na Camada 2 do BTC, Restaking e na Camada 2 do Ethereum. Apesar de distinções técnicas sutis e da natureza de código aberto desses projetos, o fator crucial está em estabelecer a distinção de cada ecossistema.

Desafios Técnicos da EVM Paralela

O gargalo nas transações executadas sequencialmente decorre das operações da CPU e do processo de leitura e escrita de estados. No entanto, este método oferece simplicidade, precisão e a capacidade de executar transações passo a passo. Por outro lado, as máquinas virtuais executadas em paralelo podem encontrar conflitos de estado, exigindo verificações adicionais antes ou depois da execução.

Considere um cenário em que uma máquina virtual suporta quatro threads para execução paralela, com cada thread capaz de processar uma transação simultaneamente. Se todas as quatro transações envolverem o mesmo pool de transações na Uniswap, a computação paralela é inviável devido ao impacto potencial no preço da transação do pool. No entanto, se essas threads lidarem com tarefas totalmente não relacionadas, a execução paralela não apresenta problema.

Abordar possíveis conflitos pós-execução paralela requer um módulo dedicado para detecção de conflitos e reexecução se surgirem conflitos. Além disso, a triagem preventiva de transações potencialmente conflitantes pode reforçar a eficiência paralela geral da máquina virtual.

Além das implementações de engenharia específicas para o Parallel EVM, as equipes normalmente se concentram em redesenhar e otimizar o desempenho de leitura/escrita do banco de dados de estado. Além disso, elas elaboram algoritmos de consenso como Monad’s MonadDb e MonadBFT.

Desafios

Para o EVM Paralelo, surgem dois desafios potenciais: a captura de valor de engenharia de longo prazo pelo Ethereum e a centralização de nós.

Atualmente, várias equipes estão nas fases de desenvolvimento e teste da tecnologia Parallel EVM, e nenhuma optou por tornar públicos todos os detalhes de engenharia até agora, o que constitui um obstáculo atual. No entanto, após sua integração ao testnet e mainnet, essas especificações de engenharia se tornarão públicas e poderão potencialmente ser integradas pela Ethereum ou por outras blockchains públicas. Consequentemente, surge a necessidade de acelerar o desenvolvimento do ecossistema e estabelecer barreiras adicionais no nível do ecossistema.

No entanto, esta questão não representa um obstáculo intransponível. Por um lado, os desenvolvedores de criptomoedas agora têm uma ampla gama de licenças de código aberto para escolher (como o modelo de licenciamento da Uniswap, permitindo a divulgação do código, mas restringindo o fork em projetos comerciais). Por outro lado, a posição do Monad difere da do Ethereum. Mesmo que o Ethereum atinja a finalidade de slot único (SSF) no futuro, a finalidade da transação permanece pelo menos 12 segundos, inadequada para casos de uso de alta frequência.

Outro desafio compartilhado entre as blockchains públicas de alto desempenho é a implantação de nós adicionais para satisfazer os pré-requisitos fundamentais de permissão e confiança do usuário: descentralização. Pode ser possível quantificar certas métricas, como "TPS dividido pelos requisitos de hardware do nó," possibilitando análises comparativas para determinar qual blockchain/cliente pública oferece TPS mais alto sob pré-requisitos de hardware específicos. Em última análise, menores requisitos de hardware para os nós facilitam uma implantação maior de nós.

Seguindo em frente, continuaremos a monitorar o progresso de vários projetos associados ao EVM Paralelo e aprofundar-nos em suas tecnologias e discrepâncias em detalhes.

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