Máquina Virtual Ethereum EVM e seu desenvolvimento

Máquina Virtual Ethereum e Solidity

O desenvolvimento de contratos inteligentes é uma habilidade fundamental para engenheiros de blockchain. Os desenvolvedores normalmente usam linguagens de alto nível, como Solidity, para escrever a lógica dos contratos. No entanto, a EVM não pode executar diretamente o código Solidity, sendo necessário compilá-lo em código de operação ou bytecode. Embora existam ferramentas que podem automatizar esse processo de conversão, entender os princípios subjacentes ainda ajuda a otimizar o desempenho dos contratos.

Programar diretamente com códigos de operação pode levar a uma execução de contrato mais eficiente, reduzindo o consumo de gas. Por exemplo, o protocolo central de uma conhecida plataforma de negociação de NFTs utiliza amplamente a montagem inline para otimizar os custos de gas dos usuários.

Padrões e Implementação da Máquina Virtual Ethereum

O EVM, como ambiente de execução de contratos inteligentes, teve seu padrão de bytecode tornado uma norma da indústria. Essa padronização permite que os desenvolvedores implantem contratos facilmente em diferentes cadeias compatíveis com EVM. Embora sigam o mesmo padrão, as implementações específicas do EVM por diferentes equipes podem variar. Por exemplo, o cliente principal do Ethereum implementa o EVM na linguagem Go, enquanto outras equipes podem optar por linguagens como C++. Essa diversidade oferece espaço para otimização de desempenho e customização.

Tecnologia EVM Paralela

Tradicionalmente, a comunidade blockchain tem se concentrado mais na inovação dos algoritmos de consenso. No entanto, sistemas de blockchain de alto desempenho também precisam otimizar a camada de execução. Simplesmente melhorar a eficiência do consenso enquanto ignora a camada de execução pode levar a gargalos de desempenho, exigindo suporte de hardware mais robusto.

A necessidade de processamento paralelo

A maioria dos sistemas de blockchain utiliza a execução sequencial de transações, semelhante a uma CPU de núcleo único. Embora esse método seja simples, é difícil atender à demanda de um grande número de usuários. A introdução de tecnologia de execução paralela, que permite o processamento simultâneo de várias transações, pode aumentar significativamente a capacidade de throughput do sistema.

No entanto, a execução paralela também trouxe novos desafios, como o tratamento de transações concorrentes nas operações de um mesmo contrato. É necessário desenvolver novos mecanismos para resolver potenciais conflitos. Idealmente, o processamento paralelo de contratos não relacionados pode aumentar linearmente o desempenho do sistema.

Inovação do EVM paralelo

Alguns projetos emergentes estão explorando a tecnologia EVM paralela, com o objetivo de otimizar a camada de execução da blockchain. As principais inovações incluem:

• Execução de transações em paralelo: utiliza um algoritmo de paralelismo otimista, permitindo que várias transações sejam processadas simultaneamente, gerenciando as dependências através do rastreamento das relações de entrada e saída.
• Execução atrasada: adiar a execução da transação até que o consenso seja alcançado, maximizando a utilização do tempo de bloco.
• Otimização do armazenamento de estado: projetar um banco de dados de estado dedicado para melhorar a velocidade de acesso ao estado.
• Mecanismo de consenso eficiente: melhorar os algoritmos de consenso existentes, suportar a sincronização de nós em grande escala.

Desafios e Considerações

Os principais desafios enfrentados pelo EVM paralelo incluem:

• Implementação técnica: é necessário resolver potenciais problemas de conflito de estado, projetar mecanismos eficientes de detecção e resolução de conflitos.
• Proteção da propriedade intelectual: como compartilhar os resultados da inovação com a comunidade enquanto se protege a tecnologia central.
• Descentralização dos nós: equilibrar a demanda por alto desempenho com o nível de descentralização da rede.

Visão geral do projeto EVM paralelo

Atualmente, o ecossistema EVM paralelo está em rápido desenvolvimento, surgindo vários projetos inovadores:

1. Projeto A: visa otimizar a EVM através da execução paralela e arquitetura em pipeline, com o objetivo de alcançar 10.000 TPS. Já concluiu um financiamento em larga escala, e a equipe tem um forte histórico.

2. Projeto B: Transição de uma rede especializada em transações para uma EVM paralela abrangente, suportando até 12.500 TPS. A rede de testes já foi lançada e o framework que suporta a adoção de tecnologia paralela em Layer 2 foi aberto.

3. Projeto C: Aumentar o desempenho da camada de execução através da tecnologia de dupla Máquina Virtual EVM++. A equipe principal vem de um projeto de blockchain conhecido, e já lançou a rede de testes pública e um programa de incentivos ecológicos.

4. Projeto D: rede compatível com EVM construída com o Cosmos SDK, que está introduzindo tecnologia EVM paralela para melhorar o desempenho.

5. Projeto E: implementar compatibilidade EVM em uma blockchain de alto desempenho, suportando desenvolvedores Solidity para implantar aplicações com um clique, com TPS superior a 2.000.

6. Projeto F: Introduzir uma máquina virtual de alto desempenho no ecossistema Ethereum, executando transações nesse ambiente VM e liquidando na Ethereum.

7. Projeto G: rede Layer 2 modular VM, suporta várias máquinas virtuais de alto desempenho, escolha flexível da camada de liquidação e da camada de execução.

Estes projetos demonstram a diversidade e o potencial da tecnologia EVM paralela, que está a impulsionar a eficiência da execução em blockchain e a expansão dos casos de uso.

Conclusão

O desenvolvimento da tecnologia EVM paralela marca a ênfase da área de blockchain na otimização da camada de execução. Essas inovações prometem aumentar a taxa de transferência e a eficiência dos sistemas blockchain, estabelecendo uma base para a construção de aplicações descentralizadas escaláveis. Com a maturação e implementação da tecnologia, a EVM paralela desempenhará um papel importante na formação do futuro ecossistema blockchain.