如何理解並行EVM以改善區塊鏈吞吐量？

了解並行EVM（以太坊虛擬機）對於增強區塊鏈吞吐量至關重要，因為它可以同時執行多個交易，從而提高網絡的效率和可擴展性。在本文中，我們將探討並行EVM的概念，其好處以及它如何促進區塊鏈吞吐量。

什麼是平行EVM？

並行EVM是指在以太坊虛擬機中同時執行多個交易的技術。傳統的EVM過程順序交易，這可能導致瓶頸並減少吞吐量。相比之下，並行EVM允許同時處理不相互依賴的交易，從而加快了整體交易處理時間。

並行EVM背後的核心思想是識別和組交易，這些交易可以並行執行。這需要復雜的算法來檢測交易之間的依賴性，並確保執行順序不會影響區塊鏈的最終狀態。

平行EVM的好處

實施並行EVM為區塊鍊網絡帶來了一些優勢。首先，它顯著增加了交易吞吐量，從而可以在給定的時間範圍內處理更多的交易。這對於需要高交易量的應用程序特別有益，例如分散融資（DEFI）平台和高頻交易系統。

其次，並行EVM提高了區塊鏈的可擴展性。通過允許同時處理更多的交易，網絡可以在不損害性能的情況下處理大量的用戶和交易。這種可伸縮性對於廣泛採用區塊鏈技術至關重要。

第三，平行EVM可以導致交易費用降低。隨著較高的吞吐量，塊空間的競爭減少，這可能會導致用戶的汽油費較低。這使區塊鏈交易更加實惠，更廣泛的受眾範圍。

平行EVM如何工作？

並行EVM通過分析交易之間的依賴性來運行。這是逐步查看其工作原理：

• 交易分析：系統首先分析傳入的交易以確定其依賴性。這涉及檢查區塊鏈的狀態並確定需要在他人面前執行的任何交易。

• 分組交易：不依賴彼此的交易被分組在一起。然後可以並行執行這些組，因為它們的執行順序不會影響區塊鏈的最終狀態。

• 執行：分組交易在EVM中同時執行。這要求EVM能夠處理多個執行線程，這可能具有挑戰性，但對於實現並行性至關重要。

• 狀態更新：執行後，將結果組合在一起，並更新區塊鏈狀態。此步驟確保並行執行不會損害區塊鏈的完整性。

挑戰和考慮因素

儘管平行EVM提供了巨大的好處，但它也帶來了一些挑戰。一個主要的挑戰是確保交易執行的正確性。由於交易是同時處理的，因此任何錯誤或衝突都可能導致不一致的狀態，這可能會損害區塊鏈的完整性。

另一個考慮因素是實施並行EVM的複雜性。它需要高級算法和大量的計算資源來正確分析和組交易。這種複雜性可能使實施和維護變得困難，尤其是對於較小的區塊鏈項目。

此外，還有資源分配問題。並行EVM需要更多的計算能力和內存來處理多個執行線程。這可以增加網絡上節點的硬件要求，從而可能限制可以運行完整節點的參與者數量。

現實世界實現

幾個區塊鏈項目正在探索或已實施並行EVM以改善其吞吐量。一個值得注意的示例是多邊形網絡，該網絡使用EVM的修改版本來實現更高的交易速度。 Polygon的實現涉及碎片，其中網絡分為可以並行處理交易的較小段。

另一個例子是Solana區塊鏈，該區塊鏈使用一種稱為Sealevel運行時的方法。雖然不是EVM，但Sealevel通過允許平行執行智能合約實現相似的目標。這使Solana能夠實現行業中一些最高的交易吞吐量。

如何實現並行EVM

實施並行EVM需要仔細的計劃和執行。以下是設置並行EVM系統所涉及的步驟：

• 分析現有的EVM ：首先了解當前的EVM體系結構及其局限性。確定可以引入並行性的區域，而不會損害區塊鏈的完整性。

• 開發依賴性分析算法：創建可以分析傳入交易並確定其依賴性的算法。這對於可以並行執行的交易至關重要。

• 修改EVM ：修改EVM以支持多個執行線程。這涉及更新EVM的代碼庫以處理並發交易處理。

• 測試和驗證：徹底測試修改後的EVM，以確保其正確處理交易無錯誤處理。這包括測試各種場景和邊緣案例以驗證系統的魯棒性。

• 部署和監視：將並行EVM部署在測試網或較小的網絡段上，然後再將其推出到主網上。監視其性能並根據需要進行調整以優化吞吐量和效率。

常見問題

問：可以在使用EVM的任何區塊鏈上實現並行EVM嗎？

答：雖然理論上可以在使用EVM的任何區塊鏈上實現並行EVM，但可行性取決於區塊鏈的特定體系結構和資源。一些區塊鏈可能需要進行重大修改以支持並行執行，而另一些區塊鏈可能已經具有必要的基礎架構。

問：並行EVM如何影響區塊鏈的安全性？

答：平行EVM可能會引入新的安全風險，例如種族條件和狀態不一致。但是，通過適當的實施和嚴格的測試，可以減輕這些風險。關鍵是要確保並行執行不會損害區塊鏈狀態的完整性。

問：是否有其他替代方案可以改善區塊鏈吞吐量？

答：是的，有幾種並行EVM的替代方法可以改善區塊鏈吞吐量。這些包括分片，層縮放解決方案（如匯總）和共識算法優化。每種方法都有其自身的優勢和權衡，最佳解決方案取決於區塊鏈的特定要求。

問：開發人員如何確保其智能合約與並行EVM兼容？

答：開發人員可以通過編寫無狀態或對其他交易的依賴性最小的智能合約來確保兼容性。他們還應使用支持並行執行的工具和框架，並遵循編寫高效且可擴展的智能合約的最佳實踐。