• Transférer le titre original: Solutions parallèles au-delà de l'EVM - Les batailles à haute performance L1 (Sui) défient-elles Ethereum L2 ?

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La concurrence dans l'espace Alt L1 s'intensifie, avec Near introduisant une solution DA et la TVL de Sui augmentant régulièrement. Alors qu'Ethereum prend son temps avec les mises à niveau du réseau principal, L2 introduit deux points compétitifs majeurs : EVM parallèle et séquenceurs décentralisés.

Dans le présent et l'avenir, un fait fondamental est que la position d'Ethereum est difficile à ébranler. Le concept de modularité se généralisera, et si les tentatives de Vitalik pour supprimer Celestia échouent, le marché choisira sélectivement. La combinaison et la modularisation ne seront pas confinées au même système, car les principes du marché pousseront les équipes de projet à assembler librement divers composants. Cela inclut des combinaisons de différentes chaînes publiques, des solutions de couche 2 et Bitcoin, comme en témoigne la popularité de BTC Layer 2.

Si Near peut fournir la Disponibilité des Données (DA), des chaînes publiques à haute performance comme Aptos, Solana et Sui pourraient passer à la couche 2, devenant finalement compatibles avec Ethereum et fusionnant avec elle.

L'EVM parallèle peut être compris comme la parallélisation des chaînes/L2 compatibles avec l'EVM. La solution commence par aborder la vitesse de la blockchain, avec théoriquement deux façons de surmonter le problème des opérations lentes de la blockchain :

• Investissez dans du matériel et optimisez continuellement. Par exemple, Solana dispose de configurations matérielles uniques et haut de gamme, avec une gestion et une configuration efficaces du centre de données permettant à Solana de bénéficier de vitesses Internet ultra-rapides et d'un débit accru.
• Utiliser le parallélisme multi-core et la concurrence multi-thread. Après l'amélioration du matériel, plusieurs cœurs peuvent réellement réaliser le multitâche. De plus, la division continue des tâches en composants plus fins peut améliorer l'efficacité - une pratique courante des ordinateurs.

En supposant que l'utilisation du matériel a atteint son maximum, l'EVM parallèle peut être classé et compris à trois niveaux :

1. Le parallélisme est une pratique courante dans le domaine de l'informatique et peut être utilisé par n'importe quelle chaîne publique ou L2. Des exemples incluent des Alt L1s comme Aptos, Sui et Solana, ou Sei affirmant être le premier L1 compatible EVM, ainsi que des projets Ethereum L2 comme Scroll (feuille de route 2024), Lumio, Eclipse, et d'autres solutions compatibles EVM sur des chaînes hétérogènes telles que Neon EVM (appartenant à l'écosystème Solana et affirmant être le premier compatible EVM).
2. L'EVM parallèle, strictement défini, fait référence à L1/L2 qui peut être compatible avec l'EVM. Théoriquement, Ethereum lui-même peut subir une transformation de parallélisation, ce qui est la définition la plus adaptée de l'EVM parallèle mais est presque impossible en raison de l'étendue considérable de ses actions.
3. EVM parallèle, largement défini, peut être étendu à n'importe quelle chaîne de calcul parallèle, qu'elle soit intrinsèquement compatible avec EVM ou non. Tant qu'elle peut établir une connexion avec et se lier à EVM, elle peut être incluse. Par exemple, en considérant Aptos comme un «accélérateur» pour Ethereum.

L'examen des Alt L1 non compatibles avec l'EVM revêt une importance particulière car ils peuvent être intégrés à l'écosystème EVM. De plus, la solution révolutionnaire Block-STM d'Aptos est devenue un modèle de facto et une source d'inspiration pour de nombreuses solutions EVM parallèles émergentes, comme cela est expliqué dans les sections suivantes.

Préface : Introduction d'un profane aux threads, aux processus, au parallélisme et à la concurrence, et à l'EVM

J'ai catégorisé le concept de l'EVM parallèle selon une approche de décomposition, mais l'explication du concept de parallélisme est encore incomplète. Si nous procédons directement à expliquer la logique d'implémentation du projet, cela pourrait être déroutant pour les lecteurs.

De même, des explications telles que "un processus est la plus petite unité d'allocation de ressources et un thread est la plus petite unité de planification CPU" sont professionnelles mais pas très conviviales pour la plupart des gens. J'aimerais utiliser l'achat de pastèques comme exemple pour illustrer ce processus.

Tout d'abord, mettons en place le contexte. Le niveau le plus bas de notre ordinateur est le matériel physique, avec le système d'exploitation et diverses applications superposées. Lorsqu'un ordinateur traite des tâches, il alloue des ressources logicielles et matérielles en fonction de la priorité. Utilisons l'exemple de Bob achetant des pastèques pour expliquer ce processus :

Relation entre les Threads, les Processus, le Parallélisme et la Concurrency

1. Bob fait du vélo pour acheter une pastèque, ce qui est une action unique et la plus petite unité - un fil. La pastèque à ce stade représente les ressources matérielles physiques disponibles, et il n'y en a plus.
2. Si deux Bobs veulent acheter une pastèque, il s'agit d'une action composite. Malgré la présence de deux Bobs voulant manger de la pastèque, il est crucial de noter qu'il n'y a toujours qu'une seule pastèque. Les deux Bobs acceptent d'aller acheter la pastèque ensemble, en faisant ainsi un processus. Chaque Bob mangeant de la pastèque reste un fil. Par conséquent, un processus inclut deux fils.

Maintenant, s'il n'y a qu'un seul melon d'eau mais plusieurs personnes pour le manger, c'est de la concurrence. La clé ici est que tout le monde mange le melon d'eau ensemble, garantissant à chaque personne de pouvoir au moins en prendre une bouchée. Peu importe comment les gens sont assis ou dans quel ordre ils mangent, cela n'affecte pas le résultat final du partage d'un melon d'eau.

Vous avez peut-être remarqué un problème - pourquoi tant de personnes ont-elles besoin de manger une pastèque ensemble ? Le patron tenant le stand de pastèques est essentiellement un propriétaire de magasin de fruits, et vous pouvez aussi manger des bananes. Exactement ! C'est la raison de la réforme de l'offre. Le patron annonce maintenant que les bananes sont également disponibles. Dans ce cas, les ressources physiques (fruits) ont augmenté, et les deux Bob peuvent chacun manger des fruits différents. Il s'agit de parallélisme - deux rangées côte à côte, chacune profitant de son fruit préféré.

(Avertissement : L'explication ci-dessus est simplifiée et non professionnelle. En cas de litige, fiez-vous à la compréhension du programmeur.)

Ensuite, nous combinerons ces concepts avec EVM et dévoilerons la vraie signification de l'EVM parallèle.

Bien que l'EVM soit fréquemment mentionnée, sa véritable signification est souvent floue, surtout puisque la machine virtuelle (VM) donne une sensation de passage du réel au virtuel. En réalité, pour le dire simplement, une machine virtuelle est un système d'exploitation spécialisé. Les programmeurs n'ont pas besoin de développer pour des entités physiques ; ils doivent simplement s'adapter au niveau logiciel.

Simplifier le rôle de l'EVM, il s'agit essentiellement de transactions. Les utilisateurs soumettent des instructions, et l'EVM, en fonction des demandes des utilisateurs telles que les transferts, les échanges, le staking ou d'autres interactions avec les contrats intelligents, les exécute une par une. La clé ici réside dans les instructions et l'exécution séquentielle. L'EVM peut comprendre les besoins des utilisateurs, mais l'exécution doit être mise en file d'attente ; l'ordre ne peut pas être modifié à volonté.

Ainsi, l’EVM parallèle modifie fondamentalement l’ordre d’exécution, permettant à plusieurs contrats intelligents (instructions) de se dérouler simultanément. C’est un peu comme si le propriétaire d’un stand embauchait des travailleurs – il vend des pastèques et les employés vendent des bananes, mais en fin de compte, c’est le patron qui prend les gains.

Explication de l'EVM

L'un des exemples les plus typiques est les solutions de couche 2 BTC mentionnées dans mon article précédent. Les solutions de couche 2 BTC actuelles cherchent essentiellement à intégrer Bitcoin dans l'écosystème EVM. En substance, elles servent de machine virtuelle sur Bitcoin, et les développeurs peuvent développer contre elles sans tenir compte des propres limitations architecturales et de langage de programmation de Bitcoin, en utilisant le processus de développement EVM familier pour accomplir la tâche.

De même, l'EVM est comparable. Dans un cas extrême, si vous êtes un développeur frontend, vous pouvez même développer sans comprendre les principes matériels, les principes du système d'exploitation ou les principes d'Ethereum. Vous avez juste besoin de comprendre la documentation des outils de développement et des interfaces EVM. Par exemple, vous pouvez créer l'interface frontend pour un DEX - explication théorique seulement, car cela est assez complexe en pratique.

En bref, une machine virtuelle est un atelier qui traite sans tenir compte du matériel et des principes. Par exemple, si Bob veut faire du jus de pastèque, la machine virtuelle est la centrifugeuse. Faire un verre de jus de pastèque ne nécessite que trois étapes : ouvrir le couvercle, placer la pastèque et la presser – c'est fait.

De même, l'EVM est le presse-agrumes d'Ethereum. Être compatible avec l'EVM, c'est comme acheter un presse-agrumes en promotion pour L1/L2, malgré quelques défauts, cela fonctionne. L'EVM parallèle est comme plusieurs presse-agrumes travaillant ensemble.

Ce n'est pas que le travail manuel est inefficace ; c'est juste que le presse-agrumes offre un meilleur rapport qualité-prix.

Enfin, le concept de l'EVM parallèle refait surface. Essentiellement, Ethereum ne peut traiter les transactions qu'une par une en raison de limitations de vitesse, ce qui entraîne un TPS du mainnet stable autour de 10. Même des chaînes compatibles avec l'EVM relativement centralisées comme BNB Chain ne peuvent augmenter que jusqu'à environ 200. En l'absence de percées révolutionnaires dans le matériel physique et de l'incapacité d'Ethereum à se transformer en un mécanisme parallèle, la piste EVM parallèle restera chaude à long terme. Après tout, personne ne se plaint de la vitesse.

Statut actuel: la vérification optimiste devient un consensus, l'écosystème Move pourrait devenir une solution

Les concepts de parallélisme et de VM existent depuis longtemps, mais leur introduction à la blockchain, en particulier le concept d'EVM parallèle, peut être retracée jusqu'en 2022. Aptos a publié l'article « Block-STM: Scaling Blockchain Execution by Turning Ordering Curse to a Performance Blessing » comme point de départ. Plus tard, la chaîne Polygon PoS a tenté d'intégrer cette fonctionnalité d'ici la fin de l'année. Non seulement cela, de nombreuses solutions et idées proposées par Aptos dans cet article sont devenues des choix communs de l'industrie et méritent d'être présentées.

Projets parallèles liés à l'EVM et classifications

Block-STM: Le projet initial d'EVM parallèle

On peut dire qu’Aptos est le leader de la parallélisation dans la blockchain. Alors que Solana et Near ont exploré ce domaine, Aptos, en appliquant STM (Software Transactional Memory) pour réorganiser les transactions dans la blockchain, suppose initialement que les transactions réorganisées sont correctes. Il les exécute ensuite en parallèle et identifie les éventuelles divergences par la suite. Les divergences individuelles sont résolues séparément. Suivant le principe de Pareto, cette approche accélère l’exécution de la majorité des transactions. C’est ce qu’on appelle le mécanisme de vérification optimiste, et l’idée de base est similaire au mécanisme de vérification optimiste de Rollup.

Block-STM

Plus précisément, Block-STM divise le processus d'exécution de la blockchain en deux étapes : l'étape de séquençage et l'étape d'exécution.

• Dans la phase de séquençage, Block-STM utilise STM pour séquencer les transactions afin de garantir l'ordre des transactions;
• Dans la phase d’exécution, Block-STM utilise les résultats du séquençage pour exécuter des transactions en parallèle, améliorant ainsi l’efficacité de l’exécution.

Depuis lors, la plupart des implémentations parallèles de l'EVM suivent une approche similaire. Les différences résident dans l'implémentation de la séquentialité et de l'exécution, ainsi que dans la nécessité d'améliorer la compatibilité avec l'EVM. Des projets comme Neon EVM et Polygon PoS entrent dans cette catégorie.

Transformation Sui : Tout est un objet

Sui et Aptos partagent une origine commune, et bien qu'ils soient très similaires, la différence clé réside dans le fait que Sui se concentre sur les objets. Par exemple, dans le processus de transfert de 1 USDT d'Alice à Bob :

• Aptos : le compte d'Alice diminue de 1 USDT, et le compte de Bob augmente de 1 USDT, impliquant les informations comptables et les changements de solde de deux comptes.
• Sui : 1 USDT reste inchangé ; seule son attribut de propriété passe d'Alice à Bob. Il s'agit uniquement du changement d'information de 1 USDT.

Comme vous pouvez le voir, le point de départ de Sui n'est pas d'examiner les comptes des deux parties à la transaction, mais plutôt d'impliquer des changements dans les propriétés des objets. Cela peut être étendu au-delà des transferts de jetons vers des actifs tels que les NFT.

De plus, si un actif ne concerne que des changements d'attributs entre deux parties, il n'est pas nécessaire de synchroniser le nœud complet. Tant que les deux parties reconnaissent la transaction, de telles transactions peuvent être traitées en parallèle.

Bien sûr, les mises en œuvre spécifiques des deux sont beaucoup plus complexes, et le parallélisme soulève de nombreux défis. Cependant, comprendre cela est suffisant.

Solana et Neon EVM: Mise en service via le mécanisme existant

Solana parvient au traitement parallèle grâce au mécanisme Sea Level, similaire à Block-STM (bien que Sea Level ait été introduit en 2019, précédant Block-STM en 2022). Les deux exigent la séquentialisation des transactions avant l'exécution.

L'“innovation” de Solana réside dans l'optimisation spécialisée des ressources matérielles. En théorie, il peut séquencer toutes les instructions, et le multithreading optimisé peut utiliser pleinement la puissance des processeurs, atteignant une haute concurrence. La valeur TPS théorique est de 50 000, avec des tests réels atteignant environ 5 000 au maximum.

Alors, quelle est la relation avec Neon EVM?

Dépenses Neon EVM

La tâche de Neon est de synchroniser les informations de transaction de l'EVM, puis d'effectuer des calculs sur Solana. Cette approche permet de tirer parti de la richesse et de la sécurité de l'écosystème EVM pour les dApps tout en utilisant Solana pour améliorer la vitesse et réduire les coûts. Comparé au réseau principal Ethereum coûteux et lent, les autorisations, les transferts et les interactions de Neon coûtent généralement autour de 0,1 $ ou même moins de 0,01 $.

Dans une analogie quelque peu lâche, Neon transforme Solana en une alternative L2 pour Ethereum. Par extension, L1/L2 EVM peut non seulement implémenter le parallélisme, mais aussi servir d'intermédiaires. Ils peuvent se concentrer sur la compatibilité EVM ou agir uniquement en tant que L1/L2, externalisant les composants restants.

Cela s'aligne sur le concept plus large de modularisation et de généralisation mentionné au début, où l'EVM parallèle L1/L2 pourrait être un produit combiné de trois projets ou même impliquer des combinaisons inter-chaînes, offrant une gamme diversifiée de possibilités.

Sei V2 et Monad : compatibilité des octets

D'un point de vue technique, Sei V2 et Monad partagent des similitudes importantes. Les deux projets se concentrent sur la compatibilité au niveau des octets avec l'EVM sur Ethereum. En termes de parallélisation, ils optent indépendamment pour une validation optimiste familière. Ils séquencent d'abord les transactions, exécutent celles qui peuvent se dérouler, et traitent les dépendances séparément en cas d'erreurs.

Explication du schéma de parallélisation Sei V2

Bien sûr, les produits et approches matures sont largement applicables. Cependant, il est crucial de noter que, tout comme BTC L2, les innovations technologiques authentiques sont limitées, et l'accent reste mis sur la "combinaison". Solana se distingue comme la seule implémentation à grande échelle de la parallélisme, atteignant une haute concurrence grâce à une combinaison de logiciels et de matériels. D'autres offrent principalement un ensemble "compatibilité EVM + parallélisme".

Comme on pourrait s'y attendre, si Solana peut servir d'accélérateur, alors Aptos et d'autres le peuvent aussi. Lumio, par exemple, suit une approche similaire, agissant comme intermédiaire, assurant simultanément la compatibilité EVM et mettant en œuvre le parallélisme. Ainsi, tout projet adoptant cette double stratégie peut être désigné sous le terme d'EVM parallèle. Par conséquent, je ne m'étendrai pas davantage sur Lumio dans ce contexte.

Conclusion: Le dilemme de l'EVM parallèle

Dans cet article, j'ai souligné que le cœur de l'EVM parallèle réside dans l'allocation des ressources matérielles et la séquence et l'exécution des tâches, deux composants essentiels. Les contraintes matérielles imposent une limite supérieure à l'optimisation logicielle, sachant que même Usain Bolt ne peut dépasser la vitesse de la lumière. Actuellement, la plupart des initiatives d'EVM parallèles sont soit des transformations, soit des imitations du Block-STM d'Aptos, et c'est une réalité fondamentale.

De plus, il n'est pas nécessaire de procéder à une exploration approfondie des pratiques parallèles sur Ethereum L2 pour le moment. Ces solutions doivent principalement résoudre les problèmes de centralisation liés aux séquenceurs, car leur efficacité est déjà suffisamment élevée.

L'EVM parallèle n'est pas mystérieuse. Dans l'article, j'ai omis des détails techniques tels que la conception du mécanisme de lecture-écriture, les comparaisons de TPS, l'enregistrement des données et la synchronisation des états. Ces subtilités ne sont pas nécessaires pour que la personne moyenne comprenne. Souvenez-vous simplement que nous sommes actuellement dans l'ère de la validation optimiste, où l'exécution précède la vérification des erreurs. En cas de mises à jour, je fournirai rapidement des informations supplémentaires.

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