並行EVMとそのエコシステムについての深い考察

イーサリアム仮想マシンEVM

EVMとSolidityの関係

スマートコントラクト開発はブロックチェーンエンジニアの基本的なスキルです。開発者はSolidityなどの高級言語を使用してビジネスロジックを実装できますが、EVMはこれらのコードを直接解釈することができません。これを仮想マシンが実行可能な低級言語(オペコード/バイトコード)にコンパイルする必要があります。この変換プロセスを自動で行うツールもありますが、基礎的なコンパイル原理を理解しているエンジニアは、Solidity内でオペコードを使用してプログラムロジックを直接記述することで、最高の効率を実現し、ガス消費を削減できます。

EVM規格と実装の違い

EVMは「実行層」として、コンパイルされたスマートコントラクトのオペコードが最終的に実行される場所です。EVMが定義するバイトコードは業界標準であり、開発者が複数の互換ネットワーク上で効率的にスマートコントラクトを展開できるようにします。同じバイトコード標準に従っていても、異なるEVMの実装は具体的な方法において大きな違いが存在する可能性があります。例えば、イーサリアムのGethクライアントはGo言語でEVM標準を実装しており、イーサリアム財団のチームはC++実装を維持しています。この多様性は、エンジニアリングの最適化やカスタマイズ実装のためのスペースを提供します。

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パラレルEVM技術

歴史的に、ブロックチェーンコミュニティは主にコンセンサスアルゴリズムの革新に注目しており、実行層の重要性を無視してきました。実際、高性能のブロックチェーンには革新的なコンセンサスアルゴリズムと最適化された実行層の組み合わせが必要です。コンセンサスアルゴリズムのみを改善したEVMブロックチェーンは、性能を向上させるためにより強力なノード構成を必要とすることがよくあります。

並行処理のニーズ

従来のブロックチェーンシステムでは、取引は順次実行され、単一コアCPUの動作方式に似ています。この方法は単純ですが、大規模なユーザーベースに拡張するのは困難です。マルチコアCPUの並列仮想マシンモデルに移行することで、同時に複数の取引を処理でき、スループットを大幅に向上させることが可能です。並列実行は、同じスマートコントラクトに対する同時取引の書き込み競合を処理するなど、いくつかのエンジニアリング上の課題をもたらしますが、無関係なスマートコントラクトの取引については、並列処理スレッド数に比例して処理効率を向上させることができます。

パラレルEVMの革新

並行EVMは、ブロックチェーンシステムの実行層を最適化することを目的とした一連の革新を表しています。いくつかのプロジェクトを例にすると、その重要な革新には以下が含まれます:

• 並行取引の実行: 楽観的な並行実行アルゴリズムを採用し、複数の取引を同時に処理することを可能にします。
• 遅延実行: 取引の実行を独立したチャネルに遅らせ、ブロック時間の最大活用を図る。
• カスタム状態データベース: 状態の保存とアクセスを最適化することで、スマートコントラクトの実行効率を向上させる。
• 高性能コンセンサス機構: 既存のコンセンサスアルゴリズムを改善し、大規模分散ノードが効率的にコンセンサスに達成できるようサポートします。

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チャレンジ

パラレルEVMの技術的課題

並行実行は潜在的な状態の競合問題を引き起こすため、実行前または実行後に競合の検出と解決を行う必要があります。それに加えて、各チームは通常、状態データベースの読み書き性能を再設計し強化する必要があり、互換性のあるコンセンサスアルゴリズムを開発する必要があります。

その他の考慮事項

並行EVMが直面する2つの主要な課題は、イーサリアムの長期的なエンジニアリング価値の獲得とノードの集中化です。迅速なエコシステムの発展は、競争優位性を維持するための鍵となるでしょう。分散化、信頼不要の操作、高性能な要求の間でバランスを取ることも重要な課題です。

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パラレルEVMの構図

現在、並行EVMエコシステムには主にいくつかのプロジェクトが含まれています:

1. 技術アップグレードによって並列実行をサポートするEVM互換Layer 1ネットワーク
2. 設計の初めから並行実行技術を採用したEVM互換のLayer 1ネットワーク
3. 非EVM並列実行技術を採用したレイヤー2ネットワーク

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主要プロジェクト

プロジェクトA

このプロジェクトは、EVMの並列実行とパイプラインアーキテクチャの最適化を通じて、従来のEVMのスケーラビリティの問題を解決することを目的としており、目標は10,000 TPSです。プロジェクトは大規模な資金調達を完了しており、創業チームのメンバーは有名な取引機関出身です。内部テストネットはすでに開始されており、間もなく一般に公開される予定です。

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あるプロジェクトB

このプロジェクトは最初、取引アプリケーションのインフラストラクチャに焦点を当てていましたが、その後、高性能の並列EVMネットワークに全面的にアップグレードされ、TPSは12,500に向上しました。並列EVMテストネットが立ち上がり、EVMアプリケーションのワンクリック移行をサポートしています。プロジェクトは、Layer 2およびRollupネットワークをサポートし、並列処理技術を採用したオープンソースフレームワークも発表しました。

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あるプロジェクトC

このプロジェクトは、EVM++(EVM + WASM)の二重仮想マシンシステムを構築することで、EVMブロックチェーンのパフォーマンスとネットワーク実行効率を向上させることを目的としています。パブリックテストネットはすでにオンラインで、エコシステムインセンティブプログラムも開始されています。

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) あるプロジェクトD

これは、DeFiアプリケーションのために設計された、Cosmos SDKに基づいて構築されたEVM互換のLayer 1ネットワークです。プロジェクトは、ネットワークのパフォーマンスを向上させるための並行実行EVM技術の導入を発表しました。

あるプロジェクトE

このプロジェクトは、高性能のパブリックブロックチェーン上に構築された並行EVMであり、SolidityおよびVyperの開発者がワンクリックでDAppをデプロイでき、高いスループットと低いガス料金を享受できます。EVM類のトランザクションを基盤となるパブリックブロックチェーンのトランザクション実行にパッケージ化することで、TPSは2,000を超えます。

あるプロジェクトF

これは、ある高性能仮想マシンによってサポートされるRollup Layer 2のモジュラーソリューションです。取引データはイーサリアム上で決済されますが、実行層は高性能VM環境で動作します。プロジェクトは最近、大規模な資金調達を完了し、メインネットは間もなく開発者に開放されます。

あるプロジェクトG

このプロジェクトは、主要なレイヤー2ネットワークに高性能仮想マシンを導入することを目的としたモジュール化VMレイヤー2ネットワークです。イーサリアムまたはビットコインを決済レイヤーとして使用することをサポートし、実行レイヤーは複数の高性能VMを使用して並行実行できます。

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まとめ

並行EVMなどの実行層の革新は、ブロックチェーンの性能と拡張性を向上させるための有望な解決策を提供しています。これらの技術の発展と実施は、ブロックチェーンエコシステムの未来に深遠な影響を与え、この分野のさらなる進展と応用を促進するでしょう。

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