暢想并行 EVM 之後的世界：重塑 dApp 和用戶體驗的格局

WEEX 唯客博客， 原標題：《Death, Taxes, and EVM Parallelization》 作者：Reforge Research 編譯：深潮TechFlow 富蘭克林曾經說過一句名言：「在這個世界上，只有死亡和稅收是逃不掉的「。 本篇文章的原標題是，死亡、稅收和并行EVM。 當并行EVM成為加密世界里逃不掉的趨勢，一個用上并行EVM的加密世界會是怎樣的？ Reforge Research 從技術和應用的視角對這個設想進行了探討，以下是全文編譯。 介紹 在當今的計算機系統中，使事情更快、更高效往往意味著并行完成任務，而不是按順序進行。這種現象稱為并行化，是由現代計算機多核處理器架構的出現所催化的。傳統上以逐步方式執行的任務現在是通過同時性的視角來處理，最大限度地發揮處理器的能力。同樣，在區塊鏈網路中，這種一次執行多個操作的原則應用在交易級別，儘管不是利用多個處理器，而是利用網路中眾多驗證器的集體驗證能力。一些早期的實現示例包括： 2015年， Nano (XNO)實現了一個塊格結構，每個賬戶都有自己的區塊鏈，可以進行并行處理，並消除了對網路範圍內交易確認的需要。 2018年，Block-STM (Software Transactional Memory) 并行執行引擎的區塊鏈網路論文發表，Polkadot通過多鏈架構接近并行化，EOS推出了他們的多線程處理引擎。 2020年，Avalanche為其共識引入了并行處理（而不是序列化的EVM c鏈），Solana引入了類似的創新，稱為Sealevel。 對於EVM來說，自其誕生以來，交易和智能合約執行一直是按順序進行的。這種單線程執行設計限制了整個系統的吞吐量和可擴展性，尤其是在網路需求高峰期間尤為明顯。隨著網路驗證者面臨增加的工作量，網路不可避免地變慢，用戶面臨更高的成本，在擁擠的網路環境中競相出價以優先處理他們的交易。 以太坊社區長期以來一直探討并行處理作為解決方案，最初是從Vitalik在2017年的EIP開始。最初的目的是通過傳統的分片鏈或分片化來實現并行化。然而，L2 rollup的快速發展和採用，這些更簡單且提供更即時的可擴展性好處的L2 rollup，使以太坊的焦點從分片化轉向了現在所稱的danksharding。通過danksharding，分片主要用作數據可用性的層，而不是用於并行執行交易。然而，隨著danksharding的完全實施尚未實現，注意力已轉向幾個關鍵的替代并行化L1網路，這些網路與EVM兼容性突出，特別是Monad、Neon EVM和Sei。 鑒於軟體系統工程的傳統演變和其他網路的可擴展性成功，EVM的并行執行是不可避免的。雖然我們對這一轉變充滿信心，但在此之後的未來仍然不確定但極具潛力。當前以超過800億美元的總鎖定價值為傲的全球最大智能合約開發者生態系統的影響是顯著的。當由於優化的狀態訪問而導致Gas價格暴跌至幾分之一美分時，會發生什麼？應用層開發人員的設計空間會變得多麼廣闊？以下是我們對后并行EVM世界可能的看法。 并行化是一種手段，而不是目的 擴展區塊鏈是一個多維度的問題，并行執行為更多關鍵基礎設施開發鋪平了道路，例如區塊鏈狀態存儲。 對於致力於并行EVM的項目來說，主要挑戰不僅在於使計算能夠同時運行；而是確保在并行化環境中優化狀態訪問和修改。問題的核心在於兩個主要問題： 以太坊客戶端和以太坊本身使用不同的數據結構進行存儲（B樹/LSM樹與Merkle Patricia Trie），將一個數據結構嵌入另一個數據結構時會導致性能不佳。 通過并行執行，進行非同步輸入/輸出（非同步I/O）以進行事務讀取和更新的能力至關重要；進程可能會因為互相等待而陷入僵局，浪費任何速度增益。 與檢索或設置存儲值的成本相比，添加大量額外的SHA-3哈希或計算等額外的計算任務都是次要的。為了減少交易處理時間和Gas價格，資料庫本身的基礎設施必須得到改善。這超出了簡單地採用傳統的資料庫架構作為原始鍵值存儲的替代方案（即SQL資料庫）。使用關係模型實現EVM狀態會增加不必要的複雜性和開銷，導致與使用基本鍵值存儲相比的’sload’和’sstore’操作成本更高。EVM狀態不需要像排序、範圍掃描或事務語義等特性，因為它只執行點讀取和寫入，寫入發生在每個塊的末尾時分開進行。因此，這些改進的要求應該集中在解決諸如可擴展性、低延遲讀寫、高效併發控制、狀態修剪和存檔以及與EVM的無縫集成等主要考慮因素上。例如，Monad正在從頭開始構建一個自定義狀態資料庫，稱為MonadDB。它將利用最新的內核支持進行非同步操作，同時在磁碟和內存中本地實現Merkle Patricia Trie數據結構。 我們預計將進一步重塑底層鍵值資料庫，並對支持大部分區塊鏈存儲能力的第三方基礎設施進行重大改進。 使可編程中央限價單（pCLOB）再次偉大 隨著DeFi向更高保真度的狀態轉變，CLOB將成為主導的設計方法。 自2017年首次亮相以來，自動做市商（AMM）已經成為DeFi的基石，提供了簡單性和獨特的引導流動性能力。通過利用流動性池和定價演算法，AMM徹底改變了DeFi，成為傳統交易系統（如訂單簿）的最佳替代方案。儘管中央限價單（CLOB）在傳統金融中是一個基本構建模塊，但當引入以太坊時，它們遇到了區塊鏈可擴展性限制。它們需要大量的交易，因為每次訂單提交、執行、取消或修改都需要一個新的鏈上交易。由於以太坊的可擴展性努力尚不成熟，與此要求相關的成本使CLOB在DeFi早期並不適用，並導致了EtherDelta等早期版本的失敗。然而，即使AMM廣受歡迎，它們也面臨著自己固有的局限性。隨著DeFi多年來吸引了更多複雜的交易者和機構，這些局限性變得越來越明顯。 意識到CLOB的優越性后，將CLOB為基礎的交易所納入DeFi的努力開始在其他替代、更可擴展的區塊鏈網路上增加。諸如Kujira、Serum（RIP ）、Demex、dYdX、Dexalot以及最近的Aori和Hyperliquid等協議，旨在提供相對於其AMM對手更好的鏈上交易體驗。然而，除了針對特定領域的項目（如dYdX和Hyperliquid為永續合約）之外，這些替代網路上的CLOB除了可擴展性之外，還面臨著自己的一系列挑戰: 流動性的分散：以太坊上高度可組合和無縫集成的DeFi協議所實現的網路效應使得其他鏈上的CLOB很難吸引足夠的流動性和交易量，從而阻礙了它們的採用和可用性。 Meme幣：引導鏈上 CLOB 的流動性需要限價訂單，對於像 meme 這樣的新資產和鮮為人知的資產來說，這是一個更具挑戰性的先有雞還是先有蛋的問題。 帶有 blob 的 CLOB 但是，L2呢？現有的以太坊L2堆棧相對於主網在交易吞吐量和Gas成本方面都有顯著改進，尤其是在最近的Dencun硬分叉之後。通過用輕量級的二進位大對象（blob）替換Gas密集型的calldata，費用大幅降低。根據growthepie的數據，截至4月1日，Arbitrum和OP的費用分別為0.028美元和0.064美元，而Mantle最便宜，為0.015美元。這與坎昆升級之前相比有很大的差異，因為以前的calldata佔據了70%-90%的成本。不幸的是，這還不夠便宜，因為0.01美元的後續/取消費用仍被認為是昂貴的。例如，機構交易商和市場製造商通常有很高的訂單與交易比率，即他們放置的訂單數量相對於實際執行的交易數量較多。即使在今天的L2費用定價下，為訂單提交付費，然後在多個賬本上修改或取消這些訂單，也會對機構參與者的盈利能力和戰略決策產生重大影響。想象一下以下的例子： 公司A：每小時的標準基準是10,000個訂單提交，1,000個交易，9,000個取消或修改。如果公司在一天內在100個賬本上運作，那麼總活動量可能很容易導致超過150,000美元的費用，即使一個交易量低於0.01美元也是如此。 pCLOB 隨著并行EVM的出現，我們預計DeFi活動將激增，主要是由鏈上CLOB的可行性引發的。但不只是任何CLOB – 可編程中央限價單（pCLOB）。鑒於DeFi本質上是可組合的，可以與無限數量的協議進行交互，可以創建大量的交易排列組合。利用這一現象，pCLOB 可以在訂單提交過程中啟用自定義邏輯。這個邏輯可以在訂單提交之前或之後調用。例如，pCLOB 智能合約可以包含自定義邏輯來： 根據預定義規則或市場條件驗證訂單參數（例如價格和數量） 執行實時風險檢查（例如，確保槓桿交易的足夠保證金或抵押品） 根據任何參數（例如，訂單類型、交易量、市場波動等）應用動態費用計算 根據指定的觸發條件執行條件訂單 比現有交易設計更便宜一大步。 及時（JIT）流動性的概念很好地說明了這一點。流動性不會閑置在任何單一交易所上，在訂單匹配並從基礎平台中提取流動性的那一刻之前，它將在其他地方產生收益。誰不想在為交易尋找流動性之前，先在 MakerDAO 上收穫每一點收益呢？Mangrove Exchange 的創新「提供即代碼（offer-is-code）」的方法暗示了潛力。當訂單中的報價被匹配時，嵌入其中的代碼部分將執行唯一的使命，以找到訂單接受者所請求的流動性。也就是說L2可擴展性和成本方面仍然存在挑戰。 并行EVM還大大增強了 pCLOB 的匹配引擎。pCLOB 現在可以實現一個并行匹配引擎，利用多個「通道」同時處理傳入訂單並執行匹配計算。每個通道可以處理訂單簿的一個子集，因此沒有價格-時間優先權的限制，並且僅在找到匹配時執行。訂單提交、執行和修改之間延遲的減少允許進行最優效率的訂單簿更新。 Monad 的聯合創始人兼首席執行官 Keone Hon表示：由於自動做市商具有在流動性不足的情況下持續做市的能力，預計 AMM 將繼續被廣泛使用於長尾資產；然而，對於「藍籌」資產，pCLOB 將佔主導地位。 在我們與 Monad 的聯合創始人兼首席執行官 Keone 的一次討論中，他認為我們可以預期多個 pCLOB 在不同的高吞吐量生態系統中獲得關注。Keone 強調，由於費用更低的影響，這些 pCLOB 將對更大的 DeFi 生態系統產生重大影響。 即使只有少數這些改進，我們預計 pCLOB 將對資本效率的提高產生重大影響，並在 DeFi 內解鎖新的類別。 我們需要更多的應用，但首先應該… 現有和新的應用需要以能夠充分利用底層并行性的方式進行架構設計。 除了 pCLOB 外，當前的去中心化應用程序都不是并行的，它們與區塊鏈的互動是按照順序進行的。然而，歷史已經表明，技術和應用程序自然而然地演變，以利用新的進步，即使它們最初並未考慮到這些進步。 Sei 的區塊鏈架構師 Steven Landers表示：當第一款 iPhone 推出時，為其設計的應用程序看起來很像糟糕的電腦應用程序。這裡的情況類似。我們正在向區塊鏈添加多核心，這將導致更好的應用程序。 從在互聯網上展示雜誌目錄到存在強大的雙邊市場的電子商務的發展是一個典型的例子。隨著并行EVM的出現，我們將目睹去中心化應用程序的類似轉變。這進一步強調了一個關鍵的限制：沒有考慮并行性的應用程序，將不會從并行EVM的效率提升中獲益。因此，僅僅在基礎架構層具有并行性，並沒有重新設計應用層的情況下，是不夠的。它們必須在架構上保持一致。 狀態競爭 即使沒有對應用程序本身進行任何更改，我們仍然預計性能略微提高 2-4 倍，但為什麼要止步於此，當可以提高得更多呢？這種轉變引入了一個關鍵的挑戰：應用程序需要從根本上重新設計，以適應并行處理的細微差別。 Sei 的區塊鏈架構師 Steven Landers表示：如果你想利用吞吐量，你需要限制交易之間的競爭。 更具體地說，當來自去中心化應用程序的多個交易同時嘗試修改相同狀態時，將出現衝突。解決衝突需要對衝突交易進行串列化，但這抵消了并行化的好處。 衝突解決有許多方法，我們目前不會討論，但在執行過程中遇到的潛在衝突數量在很大程度上取決於應用程序開發人員。在去中心化應用程序的範圍內，即使是最受歡迎的協議，如 Uniswap，也沒有考慮或實施這種限制。Aori 的聯合創始人0xTaker與我們深入討論了在并行世界中將發生的主要狀態爭議。對於一個 AMM 來說，由於它的點對池（peer-to-pool）模型，許多參與者可能同時針對一個單一池。從幾個到 100 多個交易都會爭奪狀態，因此 AMM 設計者將不得不仔細考慮流動性在狀態中的分佈和管理，以最大程度地發揮池化效益。 Sei 的核心開發人員 Steven 也強調了在多線程開發中考慮競爭的重要性，並指出 Sei 正在積極研究并行化的含義，以及如何確保充分捕捉資源利用率。 性能可預測性 MegaETH 的聯合創始人兼首席執行官 Yilong 也向我們強調了去中心化應用程序尋求性能可預測性的重要性。性能可預測性指的是去中心化應用程序在某一段時間內能夠一致地執行交易，而不受網路擁堵或其他因素的影響。實現這一目標的一種方式是通過應用特定鏈，然而，雖然應用特定鏈提供了可預測的性能，但它們犧牲了可組合性。 Aori 的聯合創始人 0xTaker表示：并行化提供了通過本地費用市場進行實驗的方法，以最小化狀態爭議。 先進的并行性和多維度的費用機制可以使單個區塊鏈為每個應用程序提供更確定的性能，同時保持整體的可組合性。 Solana 有一個不錯的費用市場系統，它是本地化的，因此如果多個用戶訪問相同的狀態，他們將支付更多的費用（高峰定價），而不是在全局費用市場上相互競價。這種方法特別有利於那些需要性能可預測性和可組合性的鬆散連接的協議。為了說明這個概念，可以考慮一個具有多條車道和動態收費的高速公路系統。在高峰時段，高速公路可以為願意支付更高通行費的車輛分配專用快速車道。這些快速車道確保了那些優先速度並願意支付溢價的人的可預測和更快的行駛時間。與此同時，普通車道對所有車輛開放，保持了高速公路系統的整體連接性。 想想所有可能性 儘管重新設計協議以與底層并行化相一致可能看起來具有挑戰性，但在 DeFi 和其他垂直領域中，可實現的設計空間顯著擴大。我們可以期待看到一代新的應用程序，這些應用程序更加複雜、高效，專註於以前由於性能限制而不切實際的用例。 Monad 的聯合創始人兼首席執行官 Keone Hon表示：回到 1995 年，唯一的互聯網計劃是每下載 1MB 的數據支付 0.10 美元，你會謹慎地選擇要訪問的網站。想象一下從那個時候到無限制，注意人們的行為和所成為可能的事物。 有可能我們會回到類似中心化交易所早期的情景，一場用戶獲取的戰爭，DeFi 應用程序，特別是去中心化交易所，將提供推薦計劃（即積分、空投）和優越的用戶體驗作為武器。我們看到一個世界，在鏈上遊戲的任何合理的互動量實際上可能成為一種事情。混合訂單簿-AMM 已經存在，但是，與其將 CLOB 排序器作為獨立節點並通過治理進行去中心化，不如將其轉移到鏈上，從而實現了去中心化的改進、更低的延遲和增強的可組合性。完全在鏈上的社交互動現在也是可行的。坦率地說，任何涉及大量人或代理同時進行某種操作的事情現在都在討論範圍之內。 除了人類，智能代理很可能比目前更多地主導鏈上的交易流。AI 作為遊戲中的一部分，已經存在了一段時間，擁有套利機器人和自主執行交易的能力，但它們的參與將成倍增加。我們的理論是，任何形式的鏈上參與都將以某種程度被人工智慧增強。與我們今天設想的相比，代理進行交易的延遲要求將更加重要。 歸根結底，技術進步只是一個基礎的啟用因素。最終的勝利者將取決於能夠比他們的同行更好地吸引用戶並啟動交易量/流動性。不同之處在於，現在開發人員有更多的資源可供使用。 加密貨幣用戶體驗糟透了，現在，它不會那麼糟了 用戶體驗統一化（UXU）不僅是可行的，而且是必要的，行業肯定會朝著實現這一目標努力。 今天的區塊鏈用戶體驗是分散且繁瑣的，用戶需要在多個區塊鏈、錢包和協議之間操作，等待交易完成，可能會遇到安全漏洞或黑客攻擊的風險。理想的未來是用戶可以安全地無縫交互其資產，而無需擔心底層區塊鏈基礎設施。我們稱之為用戶體驗統一化（UXU）的過程，是從當前分散的用戶體驗過渡到統一、簡化的體驗。 從根本上來說，改善區塊鏈性能，特別是通過降低延遲和費用，可以顯著地有助於解決用戶體驗問題。歷史上，性能的提升往往會積極影響我們數字用戶體驗的各個方面。例如，更快的互聯網速度不僅實現了無縫在線交互，還推動了對更豐富、更沉浸式數字內容的需求。寬頻和光纖技術的出現促進了高清視頻的低延遲流媒體和實時在線遊戲，提升了用戶對數字平台的期望。這種對深度和質量的不斷追求催生了公司在開發下一個重大、引人注目的創新方面的持續創新 – 從先進的互動式網頁內容到複雜的基於雲的服務，再到虛擬/增強現實體驗。提高互聯網速度不僅改善了在線體驗本身，而且擴大了用戶需求的範圍。 類似地，區塊鏈性能的提升不僅會通過降低延遲直接增強用戶體驗，還會通過使統一和提升整體用戶體驗的協議崛起而間接增強用戶體驗。性能是它們存在的關鍵要素。特別是，這些網路，特別是并行 EVM，更具性能和更低的燃氣費意味著進出的過程對終端用戶來說將更加無摩擦，從而吸引更多的開發人員。在與Axelar互操作性網路聯合創始人 Sergey 的交談中，他設想了一個不僅真正可互操作，而且更加共生的世界。 Sergey表示：如果你在一個高吞吐量鏈上有複雜的邏輯（例如，并行 EVM），而且由於其高性能，鏈本身可以「吸收」該邏輯的複雜性和吞吐量要求，那麼你可以使用互操作性解決方案以有效的方式將該功能導出到其他鏈上。 Felix Madutsa，Orb Labs 聯合創始人表示：隨著可擴展性問題的解決和不同生態系統之間的互操作性增加，我們將見證一些將 Web3 用戶體驗與 Web2 接軌的協議的出現。一些例子包括基於意圖的協議的第二代、先進的 RPC 基礎設施、鏈抽象能力以及通過人工智慧增強的開放計算基礎設施。 其他的方面 隨著性能要求的增加，預言機市場將變得熱鬧起來。 并行 EVM 意味著預言機的性能需求將增加，過去幾年一直是一個嚴重落後的垂直領域。應用層面的需求增長將激活一個充滿亞標準性能和安全性的市場，從而改善了 DeFi 組合性能。例如，市場深度和交易量是許多 DeFi 原語的兩個強有力的指標，例如貨幣市場。我們期待像 Chainlink 和 Pyth 這樣的大型老牌公司能夠相對快速地適應，因為新的參與者挑戰了他們在這個新時代的市場份額。在與 Chainlink 的高級成員交談后，我們的想法是一致的：「Chainlink 的共識是，如果并行 EVM 成為主導，我們可能希望重塑我們的合約以從中捕獲價值（例如，減少合約間的依賴關係，使得交易/調用不會不必要地依賴，因此不會被 MEV）但是因為并行 EVM 旨在提高已在 EVM 上運行的應用程序的透明度和吞吐量，所以它不應該影響網路穩定性。」 這表明 Chainlink 理解并行執行對其產品的影響，並且正如先前強調的那樣，為了利用并行化的優勢，他們將不得不重塑他們的合約。 這不僅僅是一個 L1 的派對；并行 EVM L2 也想加入其中。 從技術角度來看，創建高性能的并行 EVM L2 解決方案比…