ブロックチェーンスループットを改善するために並列EVMを理解する方法は？

並列EVM（Ethereum Virtual Machine）を理解することは、複数のトランザクションの同時実行を可能にし、ネットワークの効率とスケーラビリティを向上させるため、ブロックチェーンスループットを強化するために重要です。この記事では、並列EVMの概念、その利点、およびブロックチェーンスループットの改善にどのように貢献するかを調査します。

並列EVMとは何ですか？

並列EVMとは、Ethereum Virtual Machine内で複数のトランザクションを同時に実行する手法を指します。従来のEVMは、トランザクションを順次処理し、ボトルネックとスループットの減少につながる可能性があります。対照的に、並列EVMは、互いに依存しないトランザクションの同時処理を可能にし、それにより全体的なトランザクション処理時間を高速化します。

並列EVMの背後にあるコアアイデアは、並行して実行できるトランザクションを特定してグループ化することです。これには、トランザクション間の依存関係を検出し、実行の順序がブロックチェーンの最終状態に影響を与えないことを確認するために、洗練されたアルゴリズムが必要です。

並列EVMの利点

並列EVMの実装は、ブロックチェーンネットワークにいくつかの利点をもたらします。第一に、トランザクションスループットを大幅に増加させ、特定の時間枠でより多くのトランザクションを処理できるようにします。これは、分散型ファイナンス（DEFI）プラットフォームや高周波取引システムなど、高いトランザクション量を必要とするアプリケーションにとって特に有益です。

第二に、並列EVMはブロックチェーンのスケーラビリティを改善します。より多くのトランザクションを同時に処理できるようにすることにより、ネットワークはパフォーマンスを損なうことなく、より多くのユーザーとトランザクションを処理できます。このスケーラビリティは、ブロックチェーンテクノロジーの広範な採用に不可欠です。

第三に、並列EVMは取引手数料の削減につながる可能性があります。スループットが高くなると、ブロックスペースを対象とした競争が減少し、ユーザーのガソリン料金が低下する可能性があります。これにより、ブロックチェーントランザクションはより手頃な価格で、より多くの視聴者がアクセスしやすくなります。

並列EVMはどのように機能しますか？

並列EVMは、トランザクション間の依存関係を分析することにより動作します。これがそれがどのように機能するかについての段階的な見方です：

• トランザクション分析：システムは、最初に着信トランザクションを分析して依存関係を決定します。これには、ブロックチェーンの状態をチェックし、他の人より前に実行する必要があるトランザクションを特定することが含まれます。

• グループ化トランザクション：相互に依存しないトランザクションはグループ化されます。その後、これらのグループは、実行命令がブロックチェーンの最終状態に影響しないため、並行して実行できます。

• 実行：グループ化されたトランザクションは、EVM内で同時に実行されます。これには、EVMが複数の実行スレッドを処理できる必要があります。これは挑戦的かもしれませんが、並列性を達成するために不可欠です。

• 状態の更新：実行後、結果は組み合わされ、ブロックチェーン状態が更新されます。このステップにより、並列実行がブロックチェーンの完全性を損なうことを保証します。

課題と考慮事項

並列EVMには大きな利点がありますが、いくつかの課題も提示します。 1つの大きな課題は、トランザクションの実行の正確性を確保することです。トランザクションは同時に処理されるため、エラーや競合は一貫性のない状態につながる可能性があり、ブロックチェーンの完全性を損なう可能性があります。

別の考慮事項は、並列EVMを実装する複雑さです。トランザクションを正しく分析およびグループ化するために、高度なアルゴリズムと重要な計算リソースが必要です。この複雑さは、特に小規模なブロックチェーンプロジェクトのために、実装と維持を困難にする可能性があります。

さらに、リソース割り当ての問題があります。並列EVMには、複数の実行スレッドを処理するためにより多くの計算能力とメモリが必要です。これにより、ネットワーク上のノードのハードウェア要件が増加し、完全なノードを実行できる参加者の数が制限される可能性があります。

実世界の実装

いくつかのブロックチェーンプロジェクトが、スループットを改善するために並列EVMを調査または実装しています。注目すべき例の1つは、Polygonネットワークです。これは、EVMの変更されたバージョンを使用して、より高いトランザクション速度を実現します。 Polygonの実装には、ネットワークがトランザクションを並行して処理できる小さなセグメントに分割されるシャードが含まれます。

別の例は、Solana Blockchainです。これは、SeaLevel Runtimeと呼ばれる別のアプローチを使用しています。 EVMではありませんが、SeaLevelはスマートコントラクトの並行した実行を許可することにより、同様の目標を達成します。これにより、ソラナは業界で最高のトランザクションスループットのいくつかを達成することができました。

並列EVMを実装する方法

並列EVMを実装するには、慎重な計画と実行が必要です。並列EVMシステムのセットアップに伴う手順は次のとおりです。

• 既存のEVMを分析します：現在のEVMアーキテクチャとその制限を理解することから始めます。ブロックチェーンの完全性を損なうことなく、平行性を導入できる領域を特定します。

• 依存関係分析の開発アルゴリズム：着信トランザクションを分析し、依存関係を決定できるアルゴリズムを作成します。これは、並行して実行できるトランザクションをグループ化するために重要です。

• EVMの変更：EVMを変更して、複数の実行スレッドをサポートします。これには、EVMのコードベースを更新して、同時トランザクション処理を処理することが含まれます。

• テストと検証：変更されたEVMを徹底的にテストして、エラーなしで並行してトランザクションを正しく処理することを確認します。これには、システムの堅牢性を検証するためのさまざまなシナリオとエッジケースのテストが含まれます。

• 展開と監視：メインネットに展開する前に、テストネットまたは小規模なネットワークセグメントに並列EVMを展開します。スループットと効率を最適化するために、そのパフォーマンスを監視し、必要に応じて調整を行います。

よくある質問

Q：EVMを使用するブロックチェーンに並列EVMを実装できますか？

A：並列EVMはEVMを使用するすべてのブロックチェーンに理論的に実装できますが、実現可能性はブロックチェーンの特定のアーキテクチャとリソースに依存します。一部のブロックチェーンには、並列実行をサポートするために大幅な変更が必要になる場合がありますが、他のブロックはすでに必要なインフラストラクチャを既に導入している場合があります。

Q：並列EVMは、ブロックチェーンのセキュリティにどのように影響しますか？

A：並列EVMは、人種条件や状態の矛盾など、新しいセキュリティリスクを潜在的に導入する可能性があります。ただし、適切な実装と厳密なテストにより、これらのリスクを軽減できます。重要なのは、並列実行がブロックチェーンの状態の完全性を損なわないようにすることです。

Q：ブロックチェーンスループットを改善するための並列EVMに代わるものはありますか？

A：はい、ブロックチェーンスループットを改善するための並列EVMにはいくつかの選択肢があります。これらには、シャード、ロールアップなどのレイヤー2スケーリングソリューション、コンセンサスアルゴリズムの最適化が含まれます。各アプローチには独自の利点とトレードオフがあり、最良のソリューションはブロックチェーンの特定の要件に依存します。

Q：開発者は、スマートコントラクトが並列EVMと互換性があることをどのように保証できますか？

A：開発者は、他のトランザクションへの依存関係を最小限に抑えているスマートコントラクトを作成することにより、互換性を確保できます。また、並列実行をサポートするツールとフレームワークを使用し、効率的でスケーラブルなスマートコントラクトを作成するためのベストプラクティスに従う必要があります。