• Encaminhar o Título Original: Soluções Paralelas Além do EVM - L1 de Alto Desempenho (Sui) Contra o Ethereum L2?

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A competição no espaço Alt L1 está esquentando, com a Near introduzindo uma solução DA e a TVL da Sui aumentando constantemente. Enquanto o Ethereum leva seu tempo com atualizações na mainnet, a L2 introduz dois pontos competitivos importantes: EVM paralelo e sequenciadores descentralizados.

No presente e no futuro, um fato fundamental é que a posição do Ethereum é desafiadora de ser abalada. O conceito de modularidade se generalizará e, se as tentativas de Vitalik de suprimir a Celestia forem malsucedidas, o mercado escolherá seletivamente. A combinação e modularização não estarão limitadas ao mesmo sistema, pois os princípios de mercado impulsionarão as equipes de projetos a montar livremente vários componentes. Isso inclui combinações de diferentes cadeias públicas, soluções de Camada 2 e Bitcoin, como evidenciado pela popularidade da Camada 2 do BTC.

Se a Near puder fornecer Disponibilidade de Dados (DA), cadeias públicas de alto desempenho como Aptos, Solana e Sui poderiam fazer a transição para L2, tornando-se, em última análise, compatíveis e fundindo-se ao Ethereum.

A EVM Paralela pode ser compreendida como a paralelização de cadeias/L2 compatíveis com a EVM. A solução começa abordando a velocidade do blockchain, com teoricamente duas maneiras de superar o problema das operações lentas do blockchain:

• Investir em hardware e otimizar continuamente. Por exemplo, Solana possui configurações de hardware únicas e de ponta, com gerenciamento eficiente de data center e configuração que permite que Solana desfrute de velocidades de internet ultra rápidas e aumento de rendimento.
• Utilize paralelismo de vários núcleos e concorrência de várias threads. Após o aprimoramento do hardware, múltiplos núcleos podem realmente alcançar multitarefa. Além disso, a quebra contínua de tarefas em componentes mais finos pode aprimorar a eficiência - uma prática comum dos computadores.

Pressupondo que a utilização de hardware atingiu o pico, o EVM paralelo pode ser classificado e compreendido em três níveis:

1. O paralelismo é uma prática comum no campo da computação e pode ser utilizado por qualquer cadeia pública ou L2. Exemplos incluem Alt L1s como Aptos, Sui e Solana, ou Sei alegando ser o primeiro L1 compatível com EVM, bem como projetos L2 do Ethereum como Scroll (roadmap de 2024), Lumio, Eclipse, e outras soluções compatíveis com EVM em cadeias heterogêneas como Neon EVM (pertencente ao ecossistema Solana e alegando ser o primeiro compatível com EVM).
2. EVM paralelo, estritamente definido, refere-se a L1/L2 que pode ser compatível com EVM. Teoricamente, o próprio Ethereum pode passar por uma transformação de paralelização, o que é a definição mais adequada de EVM paralelo, mas é praticamente impossível devido ao seu amplo escopo de ações.
3. EVM Paralelo, amplamente definido, pode ser estendido a qualquer cadeia de computação paralela, independentemente de ser compatível com EVM por natureza. Contanto que possa estabelecer uma conexão e vincular-se ao EVM, pode ser incluído. Por exemplo, considerando Aptos como um “acelerador” para Ethereum.

Examinar os Alt L1s não compatíveis com EVM tem um significado especial, pois podem ser integrados no ecossistema EVM. Além disso, a inovadora solução Block-STM da Aptos tornou-se um modelo padrão e fonte de inspiração para inúmeras soluções paralelas EVM emergentes, conforme detalhado nas seções seguintes.

Prefácio: Uma Introdução Leiga a Threads, Processos, Paralelismo e Concorrência, e o EVM

Eu categorizei o conceito de EVM paralelo seguindo uma abordagem de decomposição, mas a explicação do conceito de paralelismo ainda está incompleta. Se procedermos diretamente para explicar a lógica de implementação do projeto, pode ser confuso para os leitores.

Da mesma forma, explicações como "um processo é a menor unidade de alocação de recursos, e uma thread é a menor unidade de agendamento de CPU" são profissionais, mas não muito amigáveis para a maioria das pessoas. Gostaria de usar a compra de melancias como exemplo para ilustrar esse processo.

Primeiro, vamos preparar o cenário. O nível mais baixo do nosso computador é o hardware físico, com o sistema operacional e várias aplicações sobrepostas. Quando um computador processa tarefas, aloca recursos de software e hardware com base na prioridade. Vamos usar o exemplo de Bob comprando melancias para explicar este processo:

Relação entre Threads, Processos, Paralelismo e Concorrência

1. Bob está andando de bicicleta para comprar uma melancia, que é uma ação única e a menor unidade - um thread. A melancia neste ponto representa os recursos de hardware físico disponíveis, e não há mais.
2. Se dois Bobs querem comprar uma melancia, esta é uma ação composta. Apesar de haver dois Bobs querendo comer melancia, é crucial notar que ainda há apenas uma melancia. Ambos concordam em ir e comprar a melancia juntos, tornando-a um processo. Cada Bob comendo melancia permanece uma thread. Portanto, um processo inclui duas threads.

Agora, se houver apenas uma melancia, mas várias pessoas para comê-la, isso é concorrência. A chave aqui é que todos comem a melancia juntos, garantindo que cada pessoa possa pelo menos dar uma mordida. Independentemente de como as pessoas estão sentadas ou da ordem em que comem, isso não afeta o resultado final de compartilhar uma melancia.

Você pode ter notado um problema - por que tantas pessoas precisam comer uma melancia juntas? O chefe que administra o quiosque de melancias é essencialmente um dono de loja de frutas, e você também pode comer bananas. Exatamente! Esta é a razão para a reforma do lado da oferta. O chefe agora anuncia que as bananas também estão disponíveis. Neste caso, os recursos físicos (frutas) aumentaram, e dois Bob podem comer cada um frutas diferentes. Isso é paralelismo - duas fileiras lado a lado, cada um desfrutando de sua fruta preferida.

(Aviso: A explicação acima é simplificada e não profissional. Em caso de disputas, confie na compreensão do programador.)

A seguir, combinaremos esses conceitos com EVM e revelaremos o verdadeiro significado do EVM paralelo.

Embora o EVM seja frequentemente mencionado, seu verdadeiro significado muitas vezes é incerto, especialmente porque a máquina virtual (VM) dá a sensação de se mover do mundo real para o virtual. Na realidade, para simplificar, uma máquina virtual é um sistema operacional especializado. Os programadores não precisam desenvolver para entidades físicas; eles só precisam se adaptar ao nível de software.

Simplificando o papel do EVM, trata-se essencialmente de transações. Os usuários enviam instruções, e o EVM, com base nas demandas do usuário, como transferências, trocas, staking ou outras interações com contratos inteligentes, as executa uma a uma. A chave aqui são as instruções e a execução sequencial. O EVM pode entender as necessidades do usuário, mas a execução precisa ser enfileirada; a ordem não pode ser alterada à vontade.

Portanto, o EVM paralelo muda fundamentalmente a ordem de execução, permitindo que múltiplos contratos inteligentes (instruções) prossigam simultaneamente. É semelhante ao dono da barraca contratando trabalhadores - ele vende melancias, e os funcionários vendem bananas, mas, no final, o chefe fica com os ganhos.

Explicação do EVM

Um dos exemplos mais típicos é o BTC Layer 2 solutions mencionado no meu artigo anterior. As atuais soluções de BTC Layer 2 estão essencialmente buscando integrar o Bitcoin no ecossistema EVM. Em essência, elas funcionam como uma máquina virtual no Bitcoin, e os desenvolvedores podem desenvolver contra elas sem considerar as próprias limitações de arquitetura e linguagem de programação do Bitcoin, usando o familiar processo de desenvolvimento EVM para concluir o trabalho.

Da mesma forma, a EVM é comparável. Em um caso extremo, se você é um desenvolvedor frontend, você pode até mesmo desenvolver sem entender os princípios de hardware, sistema operacional ou princípios do Ethereum. Você só precisa entender a documentação para ferramentas de desenvolvimento e interfaces da EVM. Por exemplo, você pode criar a interface frontend para um DEX – explicação teórica apenas, pois é bastante complexo na prática.

Em resumo, uma máquina virtual é uma oficina que processa sem considerar hardware e princípios. Por exemplo, se o Bob quer fazer suco de melancia, a máquina virtual é o espremedor. Fazer um copo de suco de melancia só requer três passos: abrir a tampa, colocar a melancia e espremer - feito.

Da mesma forma, EVM é o espremedor de Ethereum. Ser compatível com EVM é como comprar um espremedor com desconto para L1/L2, apesar de algumas falhas, ele funciona. EVM paralelo é como vários espremedores trabalhando juntos.

Não é que o trabalho manual seja ineficaz; é apenas que o espremedor oferece melhor custo-benefício.

Finalmente, o conceito de EVM paralelo ressurge. Essencialmente, o Ethereum só pode processar transações uma de cada vez devido a limitações de velocidade, resultando em uma TPS da mainnet estável em torno de 10. Mesmo cadeias EVM compatíveis relativamente centralizadas como a BNB Chain só podem aumentar para cerca de 200. Na ausência de avanços revolucionários em hardware físico e na incapacidade do Ethereum de se transformar em um mecanismo paralelo, a trilha do EVM paralelo permanecerá aquecida a longo prazo. Afinal, ninguém reclama sobre a velocidade.

Estado atual: a verificação otimista se torna consenso, o ecossistema Move pode se tornar uma solução

Os conceitos de paralelismo e VM existem há muito tempo, mas sua introdução ao blockchain, especialmente o conceito de EVM paralelo, remonta a 2022. Aptos lançou o artigo "Block-STM: Escalando a Execução do Blockchain Transformando a Maldição da Ordem em uma Bênção de Desempenho" como ponto de partida. Posteriormente, a cadeia Polygon PoS tentou integrar essa funcionalidade até o final do ano. Além disso, muitas soluções e ideias propostas pela Aptos neste artigo se tornaram escolhas comuns na indústria e merecem ser introduzidas.

Projetos Paralelos Relacionados à EVM e Classificações

Block-STM: O Projeto Inicial de EVM Paralelo

Pode-se dizer que Aptos é o líder da paralelização em blockchain. Enquanto Solana e Near exploraram essa área, Aptos, aplicando STM (Software Transactional Memory) para reordenar transações em blockchain, assume inicialmente que as transações reordenadas estão corretas. Em seguida, executa-as em paralelo e identifica quaisquer discrepâncias posteriormente. As discrepâncias individuais são resolvidas separadamente. Seguindo o princípio de Pareto, essa abordagem acelera a execução da maioria das transações. Isso é chamado de mecanismo de verificação otimista, e a ideia central é semelhante ao mecanismo de verificação otimista em Rollup.

Bloco-STM

Especificamente, o Block-STM divide o processo de execução do blockchain em duas etapas: a etapa de sequenciamento e a fase de execução.

• Na fase de sequenciamento, Block-STM usa STM para sequenciar transações para garantir a ordem das transações;
• Na fase de execução, o Block-STM usa os resultados de sequenciamento para executar transações em paralelo, melhorando assim a eficiência de execução.

Desde então, a maioria das implementações paralelas da EVM segue uma abordagem semelhante. As diferenças residem na implementação da sequenciação e execução, bem como na necessidade de aprimorar a compatibilidade com a EVM. Projetos como Neon EVM e Polygon PoS se enquadram nessa categoria.

Transformação Sui: Tudo é um Objeto

Sui e Aptos compartilham uma origem comum e, embora sejam muito semelhantes, a diferença chave está no foco de Sui em objetos. Por exemplo, no processo de Alice transferindo 1 USDT para Bob:

• A conta de Alice diminui em 1 USDT e a conta de Bob aumenta em 1 USDT, envolvendo as informações contábeis e alterações de saldo de duas contas.
• Sui: 1 USDT permanece inalterado; apenas sua propriedade muda de Alice para Bob. Isso envolve apenas a mudança de informação de 1 USDT.

Como você pode ver, o ponto de partida de Sui não é examinar as contas de ambas as partes na transação, mas sim envolver mudanças nas propriedades dos objetos. Isso pode ser estendido além das transferências de tokens para ativos como NFTs.

Além disso, se um ativo envolver apenas alterações em atributos entre duas partes, não há necessidade de sincronizar o nó completo. Desde que ambas as partes reconheçam a transação, tais transações podem ser processadas em paralelo.

Claro, as implementações específicas de ambos são muito mais complexas, e o paralelismo traz muitos desafios. No entanto, entender isso é suficiente.

Solana e Neon EVM: indo ao vivo através do mecanismo existente

Solana alcança o processamento paralelo através do mecanismo Sea Level, semelhante ao Block-STM (embora o Sea Level tenha sido introduzido em 2019, antecipando o Block-STM em 2022). Ambos exigem a sequenciação de transações antes da execução.

A "inovação" da Solana está na otimização especializada dos recursos de hardware. Em teoria, ele pode sequenciar todas as instruções, e o multi-threading otimizado pode utilizar todo o poder dos processadores, alcançando alta simultaneidade. O valor teórico do TPS é de 50.000, com testes reais atingindo cerca de 5.000 no pico.

Então, qual é a relação com o Neon EVM?

Despesas da Neon EVM

A tarefa da Neon é sincronizar informações de transações da EVM e depois realizar cálculos no Solana. Essa abordagem permite aproveitar a riqueza e a segurança do ecossistema da EVM para dApps, enquanto utiliza o Solana para aumentar a velocidade e reduzir os custos. Em comparação com a mainnet cara e lenta do Ethereum, as autorizações, transferências e interações da Neon geralmente custam cerca de $0.1 ou até menos de $0.01.

Em uma analogia um tanto solta, o Neon transforma a Solana em uma alternativa L2 para o Ethereum. Por extensão, o EVM L1/L2 não só pode implementar paralelismo, mas também servir como intermediário. Eles podem se concentrar na compatibilidade com EVM ou atuar exclusivamente como L1/L2, terceirizando os componentes restantes.

Isso se alinha com o conceito mais amplo de modularização e generalização mencionado no início, onde o EVM paralelo L1/L2 poderia ser um produto combinado de três projetos ou até mesmo envolver combinações entre cadeias, oferecendo uma ampla gama de possibilidades.

Sei V2 e Monad: Compatibilidade de Byte

Do ponto de vista técnico, Sei V2 e Monad compartilham semelhanças significativas. Ambos os projetos se concentram na compatibilidade em nível de bytes com EVM no Ethereum. Em termos de paralelização, eles optam independentemente pela validação otimista familiar. Eles sequenciam transações primeiro, executam aquelas que podem prosseguir e abordam dependências separadamente em caso de erros.

Explicação do Esquema de Paralelização Sei V2

Certamente, produtos e abordagens maduras são amplamente aplicáveis. No entanto, é crucial notar que, assim como BTC L2, inovações tecnológicas genuínas são limitadas, e o foco permanece na “combinação.” Solana se destaca como a única implementação em larga escala de paralelismo, alcançando alta concorrência por meio de uma combinação de software e hardware. Outros oferecem predominantemente um pacote de “compatibilidade EVM + paralelismo.”

Como seria de esperar, se Solana pode servir como um acelerador, então Aptos e outros também podem. Lumio, por exemplo, segue uma abordagem semelhante — atuando como intermediário, garantindo simultaneamente a compatibilidade com a EVM e implementando o paralelismo. Portanto, qualquer projeto que adote essa estratégia dupla pode ser referido como EVM paralelo. Consequentemente, não vou me aprofundar mais em Lumio neste contexto.

Conclusão: O Dilema do EVM Paralelo

Neste artigo, destaquei que o núcleo do EVM paralelo reside na alocação de recursos de hardware e na sequência e execução de tarefas - ambos componentes essenciais. As limitações de hardware impõem um limite superior à otimização de software, considerando que nem mesmo Usain Bolt pode superar a velocidade da luz. Atualmente, a maioria das iniciativas de EVM paralelo são transformações ou imitações do Block-STM da Aptos, e isso é uma realidade fundamental.

Além disso, não há necessidade de uma exploração extensiva de práticas paralelas na camada 2 do Ethereum no momento. Essas soluções precisam principalmente abordar as questões de centralização relacionadas aos sequenciadores, uma vez que sua eficiência já é suficientemente alta.

EVM paralelo não é misterioso. No artigo, omiti detalhes técnicos como design de mecanismo de leitura-escrita, comparações de TPS, gravação de dados e sincronização de estado. Essas complexidades não são necessárias para a pessoa média entender. Apenas lembre-se de que estamos atualmente na era da validação otimista, onde a execução precede a verificação de erros. Se houver atualizações, fornecerei prontamente informações adicionais.

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