• Encaminhar o Título Original: Soluções Paralelas Além da EVM - L1 de Alto Desempenho (Sui) Combate a Ethereum L2?

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A concorrência no espaço Alt L1 está a aquecer, com a Near a introduzir uma solução DA e a TVL da Sui a aumentar constantemente. Enquanto a Ethereum demora com as atualizações da mainnet, a L2 introduz dois pontos competitivos principais: EVM paralelo e sequenciadores descentralizados.

No presente e no futuro, um fato fundamental é que a posição do Ethereum é desafiadora de abalar. O conceito de modularidade irá generalizar e, se as tentativas de Vitalik de suprimir a Celestia forem malsucedidas, o mercado escolherá seletivamente. A combinação e modularização não ficarão confinadas ao mesmo sistema, já que os princípios de mercado impulsionarão as equipes de projeto a montar livremente vários componentes. Isso inclui combinações de diferentes blockchains públicas, soluções de Camada 2 e Bitcoin, como evidenciado pela popularidade da Camada 2 do BTC.

Se a Near puder fornecer Disponibilidade de Dados (DA), cadeias públicas de alto desempenho como Aptos, Solana e Sui poderiam fazer a transição para L2, tornando-se, em última análise, compatíveis e fundindo-se ao Ethereum.

O EVM paralelo pode ser entendido como a paralelização das cadeias/L2 compatíveis com EVM. A solução começa por abordar a velocidade da blockchain, com teoricamente duas formas de superar o problema das operações lentas da blockchain:

• Investir em hardware e otimizar continuamente. Por exemplo, Solana orgulha-se de configurações de hardware únicas e de alta qualidade, com uma gestão eficiente de centro de dados e configuração que permite que o Solana desfrute de velocidades de internet ultra-rápidas e aumento de throughput.
• Utilizar paralelismo de vários núcleos e concorrência de várias threads. Depois de melhorado o hardware, vários núcleos podem efetivamente alcançar a multitarefa. Além disso, a divisão contínua de tarefas em componentes mais finos pode aumentar a eficiência - uma prática comum dos computadores.

Supondo que a utilização de hardware tenha atingido o pico, o EVM paralelo pode ser classificado e compreendido em três níveis:

1. O paralelismo é uma prática comum no campo da informática e pode ser utilizado por qualquer cadeia pública ou L2. Exemplos incluem Alt L1s como Aptos, Sui e Solana, ou Sei que afirma ser o primeiro L1 compatível com a EVM, bem como projetos Ethereum L2 como Scroll (mapa de estrada de 2024), Lumio, Eclipse e outras soluções compatíveis com a EVM em cadeias heterogéneas como Neon EVM (pertencente ao ecossistema Solana e que afirma ser o primeiro compatível com a EVM).
2. O EVM paralelo, estritamente definido, refere-se a L1/L2 que pode ser compatível com o EVM. Teoricamente, o próprio Ethereum pode passar por uma transformação de paralelização, que é a definição mais adequada de EVM paralelo, mas é quase impossível devido ao seu amplo escopo de ações.
3. EVM Paralelo, amplamente definido, pode ser estendido a qualquer cadeia de computação paralela, independentemente de ser inerentemente compatível com o EVM. Desde que consiga estabelecer uma conexão e ligação ao EVM, pode ser incluído. Por exemplo, considerando o Aptos como um “acelerador” para o Ethereum.

Examinar os Alt L1s não compatíveis com EVM tem uma importância especial, pois podem ser integrados no ecossistema EVM. Além disso, a solução inovadora Block-STM da Aptos tornou-se um modelo padrão e fonte de inspiração para inúmeras soluções paralelas emergentes de EVM, conforme elaborado nas seções seguintes.

Prefácio: Uma Introdução Leiga a Threads, Processos, Paralelismo e Concorrência e a EVM

Eu categorizei o conceito de EVM paralelo seguindo uma abordagem de decomposição, mas a explicação do conceito de paralelismo ainda está incompleta. Se avançarmos diretamente para explicar a lógica de implementação do projeto, isso pode ser confuso para os leitores.

Da mesma forma, explicações como "um processo é a menor unidade de alocação de recursos, e um thread é a menor unidade de agendamento da CPU" são profissionais, mas não muito amigáveis para a maioria das pessoas. Gostaria de usar a compra de melancias como exemplo para ilustrar este processo.

Primeiro, vamos preparar o cenário. O nível mais baixo do nosso computador é o hardware físico, com o sistema operativo e várias aplicações sobrepostas. Quando um computador processa tarefas, aloca recursos de software e hardware com base na prioridade. Vamos usar o exemplo do Bob a comprar melancias para explicar este processo:

Relação entre Threads, Processos, Paralelismo e Concorrência

1. Bob está a andar de bicicleta para comprar uma melancia, que é uma ação única e a menor unidade - um fio. A melancia neste ponto representa os recursos físicos de hardware disponíveis, e não há mais.
2. Se dois Bobs querem comprar uma melancia, esta é uma ação composta. Apesar de haver dois Bobs querendo comer melancia, é crucial notar que ainda há apenas uma melancia. Ambos os Bobs concordam em ir comprar a melancia juntos, tornando-a um processo. Cada Bob que come melancia permanece como uma thread. Portanto, um processo inclui duas threads.

Agora, se houver apenas uma melancia, mas várias pessoas para comê-la, isso é concorrência. O essencial aqui é que todos comam a melancia juntos, garantindo que cada pessoa possa pelo menos dar uma mordida. Independentemente de como as pessoas estão sentadas ou da ordem em que comem, isso não afeta o resultado final de compartilhar uma melancia.

Você pode ter notado um problema - por que tantas pessoas precisam comer uma melancia juntas? O chefe que administra a barraca de melancia é essencialmente um dono de uma loja de frutas, e você também pode comer bananas. Exato! Esta é a razão para a reforma do lado da oferta. O chefe agora anuncia que as bananas também estão disponíveis. Neste caso, os recursos físicos (frutas) aumentaram, e dois Bob podem comer frutas diferentes. Isso é paralelismo - duas filas lado a lado, cada um desfrutando de sua fruta preferida.

(Aviso: A explicação acima é simplificada e não profissional. Em caso de disputas, confie na compreensão do programador.)

A seguir, vamos combinar esses conceitos com EVM e revelar o verdadeiro significado do EVM paralelo.

Embora o EVM seja frequentemente mencionado, seu verdadeiro significado muitas vezes não é claro, especialmente porque a máquina virtual (VM) dá uma sensação de passar do real para o virtual. Na realidade, para simplificar, uma máquina virtual é um sistema operacional especializado. Programadores não precisam desenvolver para entidades físicas; eles só precisam se adaptar no nível do software.

Simplificar o papel do EVM, essencialmente, trata-se de transações. Os utilizadores submetem instruções e o EVM, com base nas exigências do utilizador, como transferências, trocas, staking ou outras interações com contratos inteligentes, executa-as uma a uma. A chave aqui são as instruções e a execução sequencial. O EVM pode compreender as necessidades do utilizador, mas a execução precisa de ser enfileirada; a ordem não pode ser alterada a bel-prazer.

Assim, a EVM paralela muda fundamentalmente a ordem de execução, permitindo que múltiplos contratos inteligentes (instruções) prossigam simultaneamente. É semelhante ao dono do stand que contrata trabalhadores - ele vende melancias, e os funcionários vendem bananas, mas no final, o chefe fica com os ganhos.

Explicação da EVM

Um dos exemplos mais típicos são as soluções de Camada 2 do BTC mencionadas no meu artigo anterior. As atuais soluções de Camada 2 do BTC essencialmente procuram integrar o Bitcoin no ecossistema EVM. Em essência, funcionam como uma máquina virtual no Bitcoin, e os desenvolvedores podem desenvolver contra eles sem considerar as limitações de arquitetura e linguagem de programação próprias do Bitcoin, usando o processo de desenvolvimento EVM familiar para concluir o trabalho.

Da mesma forma, a EVM é comparável. Num caso extremo, se for um desenvolvedor de frontend, pode até desenvolver sem entender os princípios de hardware, sistema operativo ou princípios do Ethereum. Basta entender a documentação das ferramentas de desenvolvimento da EVM e interfaces. Por exemplo, pode criar a interface de frontend para um DEX - explicação teórica apenas, uma vez que é bastante complexo na prática.

Em resumo, uma máquina virtual é uma oficina que processa sem considerar hardware e princípios. Por exemplo, se o Bob quer fazer sumo de melancia, a máquina virtual é a liquidificadora. Fazer um copo de sumo de melancia só requer três passos: abrir a tampa, colocar a melancia e fazer o sumo - pronto.

Da mesma forma, EVM é o espremedor da Ethereum. Ser compatível com a EVM é como comprar um espremedor com desconto para L1/L2, apesar de algumas falhas, ele funciona. A EVM paralela é como vários espremedores trabalhando juntos.

Não é que o trabalho manual seja ineficaz; é apenas que o espremedor oferece melhor valor pelo dinheiro.

Finalmente, o conceito de ressurgimento da EVM paralela. Essencialmente, o Ethereum só pode processar transações uma a uma devido a limitações de velocidade, resultando em uma TPS da mainnet estável em torno de 10. Mesmo cadeias relativamente centralizadas compatíveis com EVM como a BNB Chain só conseguem aumentar para cerca de 200. Na ausência de avanços revolucionários em hardware físico e da incapacidade do Ethereum de se transformar em um mecanismo paralelo, a trilha da EVM paralela permanecerá quente a longo prazo. Afinal, ninguém reclama sobre a velocidade.

Estado Atual: A Verificação Otimista Torna-se Consenso, o ecossistema Move Pode Tornar-se uma Solução

Os conceitos de paralelismo e VM existem há muito tempo, mas sua introdução ao blockchain, especialmente o conceito de EVM paralelo, pode ser rastreada até 2022. A Aptos lançou o artigo "Block-STM: Scaling Blockchain Execution by Turning Ordering Curse to a Performance Blessing" como ponto de partida. Mais tarde, a cadeia Polygon PoS tentou integrar esta funcionalidade até ao final do ano. Não só isso, muitas soluções e ideias propostas pela Aptos neste artigo tornaram-se escolhas comuns da indústria e merecem introdução.

Projetos Paralelos Relacionados com EVM e Classificações

Block-STM: O Projeto Inicial de EVM Paralelo

Pode-se dizer que Aptos é o líder da paralelização na blockchain. Enquanto Solana e Near exploraram esta área, o Aptos, aplicando STM (Software Transactional Memory) para reordenar transações na blockchain, assume inicialmente que as transações reordenadas estão corretas. Em seguida, executa-as em paralelo e identifica quaisquer discrepâncias posteriormente. As discrepâncias individuais são resolvidas separadamente. Seguindo o princípio de Pareto, esta abordagem acelera a execução da maioria das transações. Isto é referido como o mecanismo de verificação otimista, e a ideia central é semelhante ao mecanismo de verificação otimista em Rollup.

Block-STM

Especificamente, o Block-STM divide o processo de execução do blockchain em duas etapas: a etapa de sequenciamento e a etapa de execução.

• Na fase de sequenciamento, Block-STM usa STM para sequenciar transações para garantir a ordem das transações;
• Na fase de execução, o Block-STM usa os resultados de sequenciamento para executar transações em paralelo, melhorando assim a eficiência de execução.

Desde então, a maioria das implementações paralelas de EVM seguem uma abordagem semelhante. As diferenças residem na implementação de sequenciamento e execução, bem como na necessidade de melhorar a compatibilidade com EVM. Projetos como Neon EVM e Polygon PoS enquadram-se nesta categoria.

Transformação Sui: Tudo é um Objeto

Sui e Aptos compartilham uma origem comum e, embora sejam altamente semelhantes, a principal diferença está no foco de Sui em objetos. Por exemplo, no processo de Alice transferir 1 USDT para Bob:

• A conta de Alice diminui em 1 USDT, e a conta de Bob aumenta em 1 USDT, envolvendo as informações contabilísticas e alterações de saldo de duas contas.
• Sui: 1 USDT permanece inalterado; apenas a sua atribuição de propriedade muda de Alice para Bob. Isso envolve apenas a alteração da informação de 1 USDT.

Como pode ver, o ponto de partida de Sui não é examinar as contas de ambas as partes na transação, mas sim envolver mudanças nas propriedades dos objetos. Isso pode ser estendido além das transferências de tokens para ativos como NFTs.

Além disso, se um ativo envolver apenas mudanças em atributos entre duas partes, não é necessário sincronizar o nó completo. Contanto que ambas as partes reconheçam a transação, tais transações podem ser processadas em paralelo.

Claro, as implementações específicas dos dois são muito mais complexas, e o paralelismo traz muitos desafios. No entanto, entender isso é suficiente.

Solana e Neon EVM: A ir ao ar através do mecanismo existente

Solana alcança o processamento paralelo através do mecanismo Sea Level, semelhante ao Block-STM (embora o Sea Level tenha sido introduzido em 2019, antecipando o Block-STM em 2022). Ambos requerem a sequenciação de transações antes da execução.

A “inovação” da Solana reside na otimização especializada dos recursos de hardware. Na teoria, pode sequenciar todas as instruções, e a multi-threading otimizada pode utilizar toda a potência dos processadores, alcançando uma alta concorrência. O valor teórico de TPS é de 50.000, com testes reais a atingir cerca de 5.000 no pico.

Então, qual é a relação com o Neon EVM?

Despesas Neon EVM

A tarefa do Neon é sincronizar as informações de transação do EVM e, em seguida, realizar cálculos no Solana. Essa abordagem permite aproveitar a riqueza e a segurança do ecossistema EVM para dApps enquanto utiliza o Solana para aumentar a velocidade e reduzir custos. Em comparação com a cara e lenta rede principal Ethereum, as autorizações, transferências e interações da Neon geralmente custam cerca de US$ 0,1 ou até mesmo abaixo de US$ 0,01.

Numa analogia um pouco solta, o Neon transforma a Solana numa alternativa L2 para o Ethereum. Por extensão, o EVM L1/L2 pode não só implementar paralelismo, mas também servir como intermediários. Podem focar na compatibilidade com o EVM ou atuar apenas como L1/L2, subcontratando os restantes componentes.

Isso está alinhado com o conceito mais amplo de modularização e generalização mencionado no início, onde o EVM paralelo L1/L2 poderia ser um produto combinado de três projetos ou até envolver combinações entre cadeias, oferecendo uma ampla gama de possibilidades.

Sei V2 e Monad: Compatibilidade de Bytes

Do ponto de vista técnico, Sei V2 e Monad partilham semelhanças significativas. Ambos os projetos focam-se na compatibilidade a nível de bytes com a EVM na Ethereum. Em termos de paralelização, optam independentemente pela validação otimista familiar. Primeiro, sequenciam transações, executam as que podem prosseguir e abordam dependências separadamente em caso de erros.

Explicação do Esquema de Paralelização Sei V2

Certamente, produtos e abordagens maduras são amplamente aplicáveis. No entanto, é crucial notar que, tal como o BTC L2, as inovações tecnológicas genuínas são limitadas, e a ênfase continua na “combinação”. A Solana destaca-se como a única implementação em grande escala de paralelismo, alcançando alta concorrência através de uma combinação de software e hardware. Outros oferecem predominantemente um pacote de “compatibilidade com EVM + paralelismo”.

Como seria de esperar, se Solana pode servir como um acelerador, então Aptos e outros também podem. Lumio, por exemplo, segue uma abordagem semelhante - atuando como intermediário, garantindo simultaneamente a compatibilidade com o EVM e implementando o paralelismo. Portanto, qualquer projeto que adote esta estratégia dupla pode ser referido como EVM paralelo. Consequentemente, não vou aprofundar mais sobre Lumio neste contexto.

Conclusão: O Dilema do EVM Paralelo

Neste artigo, destaquei que o cerne do EVM paralelo reside na alocação de recursos de hardware e na sequência e execução de tarefas - ambos componentes essenciais. As limitações de hardware impõem um limite superior à otimização de software, considerando que nem Usain Bolt pode superar a velocidade da luz. Atualmente, a maioria das iniciativas de EVM paralelo são transformações ou imitações do Block-STM da Aptos, e esta é uma realidade fundamental.

Além disso, não é necessário uma exploração extensiva das práticas paralelas na Ethereum L2 neste momento. Essas soluções precisam principalmente resolver os problemas de centralização relacionados aos sequenciadores, uma vez que sua eficiência já é suficientemente alta.

O EVM paralelo não é misterioso. No artigo, omiti detalhes técnicos como design de mecanismo de leitura-escrita, comparações de TPS, gravação de dados e sincronização de estados. Essas complexidades não são necessárias para a pessoa comum entender. Simplesmente lembre-se de que estamos atualmente na era da validação otimista, onde a execução precede a verificação de erros. Se houver atualizações, fornecerei prontamente informações adicionais.

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