TL;DR

1. Các EVM song song đại diện cho một câu chuyện mới nổi bật khi khối lượng giao dịch trên chuỗi đạt một mức nhất định. Chúng chủ yếu được chia thành các blockchain monolithic và modular, trong đó các blockchain monolithic được phân loại thêm thành L1 và L2. Các chuỗi công cộng L1 song song được chia thành hai phe: EVM và không phải EVM. Hiện tại, câu chuyện về các EVM song song đang ở giai đoạn phát triển sớm.
2. Con đường triển khai kỹ thuật của các EVM song song bao gồm các máy ảo và cơ chế thực thi song song. Trong ngữ cảnh của các blockchain, một máy ảo là một máy ảo quá trình ảo hóa trạng thái máy phân phối để thực thi hợp đồng.
3. Thực hiện song song đề cập đến việc tận dụng bộ xử lý đa lõi để thực hiện nhiều giao dịch cùng một lúc càng nhiều càng tốt trong khi đảm bảo rằng trạng thái cuối cùng đồng nhất với điều đạt được thông qua việc thực hiện tuần tự.
4. Các cơ chế thực thi song song được chia thành ba loại: truyền thông điệp, bộ nhớ chung, và các danh sách truy cập trạng thái nghiêm ngặt. Bộ nhớ chung được chia thành mô hình khóa bộ nhớ và song song lạc quan. Bất kể cơ chế nào, mỗi cái đều tăng sự phức tạp kỹ thuật.
5. Câu chuyện về các EVM song song không chỉ có các yếu tố thúc đẩy nội tại của sự phát triển ngành công nghiệp mà còn yêu cầu các bác sĩ thực hành phải chú ý đến các vấn đề bảo mật tiềm ẩn.
6. Mỗi dự án EVM song song cung cấp phương pháp thực hiện song song độc đáo của mình, cho thấy cả sự tương đồng kỹ thuật và sự đổi mới độc đáo.

1. Tổng quan ngành công nghiệp

1.1 Sự tiến hóa lịch sử

Hiệu suất đã trở thành rào cản đối với sự phát triển tiếp theo trong ngành công nghiệp. Mạng lưới Blockchain tạo ra một cơ sở tin cậy mới và phi tập trung cho giao dịch giữa cá nhân và doanh nghiệp.

Các mạng blockchain thế hệ đầu tiên, được đại diện bởi Bitcoin, đã tiên phong một phương thức mới của giao dịch tiền điện tử phi tập trung với công nghệ sổ cái phân tán, làm thay đổi một kỷ nguyên mới. Thế hệ thứ hai, được minh họa bởi Ethereum, đã hoàn toàn tận dụng trí tưởng tượng để đề xuất các ứng dụng phi tập trung (dApps) thông qua phương pháp máy trạng thái phân tán.

Kể từ đó, các mạng blockchain đã bắt đầu vào quá trình phát triển nhanh chóng của riêng mình trong hơn một thập kỷ, từ cơ sở hạ tầng Web3 đến các lĩnh vực khác như DeFi, NFT, mạng xã hội và GameFi, tạo ra nhiều sáng kiến mới trong công nghệ và mô hình kinh doanh. Ngành công nghiệp phát triển cần liên tục thu hút người dùng mới tham gia vào hệ sinh thái các ứng dụng phi tập trung, điều này đồng nghĩa với việc đặt ra yêu cầu cao hơn cho trải nghiệm sản phẩm.

Web3, dưới dạng sản phẩm mới lạ 'chưa từng có trong lịch sử,' phải đổi mới trong việc đáp ứng nhu cầu người dùng (yêu cầu chức năng) trong khi cân nhắc giữa bảo mật và hiệu suất (yêu cầu không chức năng). Kể từ khi ra đời, đã có nhiều giải pháp được đề xuất để giải quyết vấn đề hiệu suất.

Những giải pháp này thông thường có thể được phân loại thành hai loại: các giải pháp mở rộng trên chuỗi, như chia nhỏ và Đồ Thị Hướng Đi (DAGs), và các giải pháp mở rộng ngoài chuỗi, như Plasma, Lightning Networks, sidechains, và Rollups. Tuy nhiên, chúng vẫn còn rất xa so với sự tăng trưởng nhanh chóng của các giao dịch trên chuỗi.

Đặc biệt sau Mùa Hè DeFi năm 2020 và sự tăng trưởng bùng nổ của các ghi chú trong hệ sinh thái Bitcoin vào cuối năm 2023, ngành công nghiệp cần ngay lập tức các giải pháp nâng cao hiệu suất mới để đáp ứng yêu cầu về “hiệu suất cao và phí thấp.” Các chuỗi khối song song đã ra đời trước bối cảnh này.

1.2 Kích thước thị trường

Câu chuyện về EVM song song biểu thị một cảnh quan cạnh tranh nơi hai nhà cung cấp chính thống trị trong lĩnh vực của các chuỗi khối song song. Ethereum xử lý giao dịch theo thứ tự, thực hiện chúng một sau một, dẫn đến việc sử dụng tài nguyên thấp. Chuyển từ xử lý tuần tự sang song song có thể cải thiện đáng kể hiệu suất.

Các đối thủ của Ethereum như Solana, Aptos và Sui, đều có khả năng xử lý song song tích hợp sẵn và đã phát triển hệ sinh thái mạnh mẽ. Vốn hóa thị trường token tương ứng của họ đã đạt 45 tỷ đô la, 3.3 tỷ đô la và 1.9 tỷ đô la, tạo nên một trại không EVM song song. Để đối phó với những thách thức này, hệ sinh thái Ethereum không chịu kém cạnh, với các dự án đa dạng bước lên để tăng cường EVM, tạo ra một trại song song EVM.

Trong đề xuất nâng cấp phiên bản 2 của mình, Sei đã lớn tiếng tuyên bố rằng nó sẽ trở thành “khối Blockchain EVM song song đầu tiên,” với vốn hóa thị trường hiện tại là 2.1 tỷ đô la và tiềm năng phát triển thậm chí còn lớn hơn. Khối Blockchain EVM song song mới Monad, hiện đang là cái nóng nhất trong sự hâm mộ tiếp thị, được các nhà đầu tư ưa chuộng và có tiềm năng lớn. Trong khi đó, khối Blockchain L1 Canto, với vốn hóa thị trường là 170 triệu đô la và cơ sở hạ tầng công cộng miễn phí riêng, cũng đã công bố đề xuất nâng cấp song song EVM của mình.

Ngoài ra, một số dự án L2 giai đoạn đầu đang tăng cường hiệu suất qua hệ sinh thái bằng cách tích hợp khả năng của nhiều chuỗi L1. Ngoài Neon, đã đạt giá trị thị trường lưu hành 69 triệu đô la, các dự án khác vẫn thiếu dữ liệu liên quan. Dự kiến trong tương lai sẽ có nhiều dự án L1 và L2 khác tham gia trận chiến blockchain song song.

Không chỉ có tiềm năng tăng trưởng thị trường đáng kể cho câu chuyện EVM song song, mà lĩnh vực rộng lớn hơn của các blockchain song song mà EVM song song thuộc về cũng có tiềm năng tăng trưởng thị trường đáng kể, hứa hẹn triển vọng thị trường trên phạm vi rộng.

Hiện tại, tổng vốn hóa thị trường cho Layer 1 và Layer 2 là 752.123 tỷ đô la, với các chuỗi khối song song có vốn hóa thị trường là 52.539 tỷ đô la, chiếm khoảng 7%. Trong đó, các dự án liên quan đến câu chuyện EVM song song có vốn hóa thị trường là 2.339 tỷ đô la, chiếm 4% tổng vốn hóa thị trường chuỗi khối song song.

1.3 Bản đồ ngành

Ngành công nghiệp thông thường chia mạng blockchain thành một cấu trúc bốn tầng:

Lớp 0 (Mạng): Đây là lớp mạng blockchain cơ bản dưới cùng xử lý các giao thức truyền thông mạng cơ bản.

Lớp 1 (Cơ sở hạ tầng): Lớp này phụ thuộc vào các cơ chế đồng thuận khác nhau để xác minh giao dịch trong mạng phi tập trung.

Tầng 2 (Mở rộng): Phụ thuộc vào Tầng 1, điều này liên quan đến các giao thức tầng hai khác nhau nhằm giải quyết những hạn chế của Tầng 1, đặc biệt là về khả năng mở rộng.

Tầng 3 (Ứng dụng): Phụ thuộc vào Tầng 2 hoặc Tầng 1, tầng này được sử dụng để xây dựng các ứng dụng phi tập trung (dApps) đa dạng.

Các dự án trình bày song song với EVM (Máy ảo Ethereum) chủ yếu được chia thành các chuỗi khối khối đơnolithic và chuỗi khối modul, trong đó chuỗi khối đơnolithic được chia thành L1 và L2. Từ tổng số dự án và sự phát triển của một số dấu vết chính, có thể thấy rằng hệ sinh thái chuỗi công khai L1 EVM song song vẫn còn có nhiều không gian đáng kể so với hệ sinh thái Ethereum.

Trên hành trình DeFi, có nhu cầu về “tốc độ cao và phí thấp,” trong khi hành trình gaming đòi hỏi “tương tác thời gian thực mạnh mẽ”; cả hai đều yêu cầu một tốc độ thực thi nhất định. Parallel EVMs sẽ không thể tránh khỏi mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn cho các dự án này, thúc đẩy sự phát triển của ngành vào một giai đoạn mới.

L1 đại diện cho các chuỗi công khai mới với khả năng thực thi song song bẩm sinh và phục vụ như cơ sở hạ tầng hiệu suất cao. Trong phe này, các dự án như Sei v2, Monad và Canto đã thiết kế độc lập các EVM song song, tương thích với hệ sinh thái Ethereum và cung cấp khả năng xử lý giao dịch cao.

L2, thông qua việc tích hợp khả năng của các chuỗi L1 khác, cung cấp khả năng mở rộng cho sự hợp tác qua các hệ sinh thái và là một ví dụ nổi bật về công nghệ rollup. Trong trường hợp này, Neon hoạt động như một bộ giả lập EVM trên mạng Solana, trong khi Eclipse thực hiện giao dịch trên Solana nhưng thanh toán trên EVM. Lumio tương tự như Eclipse, ngoại trừ việc lớp thực thi đã được chuyển sang Aptos.

Bên cạnh các giải pháp blockchain độc lập đã nói ở trên, Fuel đã giới thiệu khái niệm blockchain modular của riêng mình. Trong phiên bản thứ hai, mục tiêu của nó là định vị mình như một hệ điều hành Ethereum rollup, cung cấp khả năng thực thi modular linh hoạt và toàn diện hơn.

Fuel tập trung vào việc thực hiện giao dịch, trong khi giao phó các thành phần khác cho một hoặc nhiều lớp blockchain độc lập, do đó cho phép các kết hợp linh hoạt hơn: nó có thể hoạt động như một Lớp 2, một Lớp 1, hoặc thậm chí là một sidechain hoặc một kênh trạng thái. Hiện tại, có 17 dự án trong hệ sinh thái Fuel, chủ yếu tập trung vào DeFi, NFTs và cơ sở hạ tầng.

Tuy nhiên, chỉ có trận Orally cross-chain oracle đã được đưa vào sử dụng thực tế. Các nền tảng cho vay phi tập trung Swaylend và nền tảng giao dịch hợp đồng vĩnh viễn SPARK đã được ra mắt trên testnet, trong khi các dự án khác vẫn đang trong quá trình phát triển.

2. Các Con Đường Triển Khai Kỹ Thuật

Để đạt được việc thực hiện giao dịch phi tập trung, mạng lưới blockchain phải thực hiện bốn trách nhiệm:

• Thực hiện: Thực hiện và xác minh giao dịch.
• Sẵn có dữ liệu: Phân phối các khối mới cho tất cả các nút trong mạng blockchain.
• Cơ chế đồng thuận: Xác minh các khối và đạt được sự đồng thuận.
• Thanh toán: Thanh toán và ghi nhận trạng thái cuối cùng của giao dịch.

Parallel EVM tập trung chủ yếu vào tối ưu hiệu suất của lớp thực thi. Điều này được chia thành các giải pháp Lớp 1 (L1) và giải pháp Lớp 2 (L2). Các giải pháp L1 giới thiệu một cơ chế để thực thi giao dịch song song, cho phép giao dịch được thực thi song song trong máy ảo càng nhiều càng tốt. Các giải pháp L2 về cơ bản tận dụng máy ảo L1 đã song song hóa để đạt được một mức độ nào đó của “thực thi ngoại chuỗi + giải quyết trên chuỗi.”

Vì vậy, để hiểu rõ về nguyên tắc kỹ thuật của EVM song song, cần phải phân rã nó: trước hết, hiểu rõ máy ảo (VM) là gì, sau đó hiểu rõ việc thực hiện song song đồng thời.

2.1 Máy ảo

Trong khoa học máy tính, máy ảo đề cập đến sự ảo hóa hoặc mô phỏng của một hệ thống máy tính.

Có hai loại máy ảo: máy ảo hệ thống, có thể ảo hóa một máy vật lý thành nhiều máy chạy các hệ điều hành khác nhau, từ đó cải thiện việc sử dụng tài nguyên; và máy ảo quy trình, cung cấp một trừu tượng cho một số ngôn ngữ lập trình cấp cao, cho phép các chương trình máy tính viết bằng những ngôn ngữ này chạy một cách độc lập trên các nền tảng khác nhau.

JVM là một máy ảo quá trình được thiết kế cho ngôn ngữ lập trình Java. Các chương trình được viết bằng Java được biên dịch trước thành bytecode Java (trạng thái trung gian của mã nhị phân), sau đó được thông dịch bởi JVM: JVM gửi bytecode cho một trình thông dịch, dịch nó thành mã máy cho các máy khác nhau, sau đó chạy nó trên máy.

Máy ảo Blockchain là một loại máy ảo quy trình. Trong ngữ cảnh của blockchain, máy ảo đề cập đến sự ảo hóa của một máy trạng thái phân tán được sử dụng để thực thi phân tán của hợp đồng, chạy dApps. Tương tự như JVM, EVM là một máy ảo quy trình được thiết kế cho ngôn ngữ Solidity, nơi các hợp đồng thông minh được biên dịch trước thành bytecode opcode, sau đó được giải thích bởi EVM.

Các chuỗi công khai mới nổi vượt ra khỏi Ethereum thường áp dụng máy ảo dựa trên mã bytecode WASM hoặc eBPF. WASM là định dạng bytecode nhỏ gọn, tải nhanh, có khả năng di động, dựa trên cơ chế bảo mật sandbox. Các nhà phát triển có thể viết hợp đồng thông minh bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau (C, C++, Rust, Go, Python, Java, hoặc thậm chí TypeScript), biên dịch chúng thành WASM bytecode và thực thi chúng. Các hợp đồng thông minh thực thi trên chuỗi khối Sei sử dụng định dạng bytecode này.

eBPF xuất phát từ BPF (Berkeley Packet Filter), ban đầu được sử dụng để lọc gói mạng một cách hiệu quả, và phát triển thành eBPF, cung cấp một tập lệnh phong phú hơn.

Đó là một công nghệ cách mạng cho phép can thiệp động và sửa đổi hành vi nhân hệ điều hành mà không làm thay đổi mã nguồn. Sau này, công nghệ này đã vượt ra khỏi nhân hệ, dẫn đến sự phát triển của thời gian chạy eBPF ở không gian người dùng, mà rất hiệu suất, an toàn và dễ mang theo. Hợp đồng thông minh được thực thi trên Solana được biên dịch thành bytecode eBPF và chạy trên mạng blockchain của nó.

Các chuỗi công khai L1 khác như Aptos và Sui sử dụng ngôn ngữ lập trình hợp đồng thông minh Move, biên dịch thành bytecode độc quyền thực thi trên máy ảo Move. Monad đã thiết kế máy ảo riêng tương thích với bytecode EVM opcode (fork Shanghai).

2.2 Thực hiện song song

Thực hiện song song là một kỹ thuật tận dụng những ưu điểm của các bộ xử lý đa lõi để xử lý nhiều nhiệm vụ cùng một lúc, từ đó tăng thông lượng hệ thống. Nó đảm bảo rằng kết quả của các giao dịch giống nhau với những gì thu được khi giao dịch được thực hiện theo thứ tự.

Trong các mạng blockchain, TPS (Transactions Per Second) thường được sử dụng như một chỉ báo kỹ thuật để đo tốc độ xử lý. Cơ chế thực hiện song song rất phức tạp và đặt ra thách thức đối với kỹ năng kỹ thuật của nhà phát triển, gây khó khăn cho việc giải thích. Ở đây, chúng ta sẽ sử dụng ví dụ về một "ngân hàng" để giải thích thực hiện song song là gì.

(1) Đầu tiên, serial execution là gì?

Kịch bản 1: Nếu chúng ta xem hệ thống như một ngân hàng và CPU xử lý nhiệm vụ như một quầy, thì việc thực hiện nhiệm vụ tuần tự tương đương với ngân hàng này chỉ có một quầy dành cho dịch vụ. Trong trường hợp này, khách hàng (nhiệm vụ) đến ngân hàng phải xếp hàng dài và xử lý công việc của họ một cách tuần tự. Đối với mỗi khách hàng, nhân viên quầy phải lặp lại các hành động giống nhau (thực hiện các hướng dẫn) để phục vụ khách hàng. Khách hàng phải chờ đợi lượt của họ, điều này dẫn đến thời gian giao dịch kéo dài.

(2) Vậy, thực hiện song song là gì?

Kịch bản 2: Nếu ngân hàng thấy rằng nơi đó quá đông, nó có thể mở một số quầy để xử lý công việc, với bốn nhân viên làm việc tại các quầy một cách đồng thời. Điều này tăng tốc độ khoảng bốn lần so với ban đầu, và thời gian khách hàng dành trong hàng cũng giảm xuống khoảng một phần tư so với ban đầu. Do đó, tốc độ xử lý công việc tại ngân hàng được tăng lên.

(3) Lỗi gì xảy ra nếu không có bảo vệ nào được thiết lập và hai người chuyển tiền đồng thời cho một người khác?

Kịch bản 3: Hãy xem xét A, B và C, ai đó có 2 ETH, 1 ETH và 0 ETH trong tài khoản của họ, tương ứng. Bây giờ, A và B mỗi người muốn chuyển 0,5 ETH cho C. Trong một hệ thống thực hiện các giao dịch theo thứ tự, không có vấn đề xảy ra (dấu mũi tên trái “<=” chỉ ra việc đọc từ sổ cái, và mũi tên phải “=>” chỉ việc viết vào sổ cái, tương tự như sau):

Tuy nhiên, việc thực hiện song song không đơn giản như vẻ bề ngoài. Có nhiều chi tiết tinh tế có thể dẫn đến lỗi nghiêm trọng nếu không xử lý cẩn thận. Nếu các giao dịch của A và B chuyển cho C được thực hiện song song, trình tự các bước có thể dẫn đến kết quả không nhất quán:

Nhiệm vụ Song song 1 thực hiện việc chuyển từ A đến C, và Nhiệm vụ Song song 2 thực hiện việc chuyển từ B đến C. Các bước được đánh dấu bằng dấu sao là có vấn đề: bởi vì các nhiệm vụ được thực hiện song song, ở Bước 2, việc tính toán số dư được thực hiện bởi Nhiệm vụ Song song 1 chưa được ghi vào sổ cái. Đến Bước 3, Nhiệm vụ Song song 2 đọc số dư tài khoản của C (vẫn là 0) và thực hiện một phép tính số dư sai lầm dựa trên điều này ở Bước 5. Sau đó, trong phép cập nhật sổ cái ở Bước 6, nó cập nhật số dư tài khoản không chính xác, đã được cập nhật lên 0.5 ở Bước 4, trở lại 0.5 lần nữa. Điều này dẫn đến số dư tài khoản của C chỉ là 0.5 ETH, mặc dù cả A và B đã chuyển 0.5 ETH mỗi người, thực tế làm mất đi 0.5 ETH khác.

(4) Nếu không có bảo vệ nào được thiết lập, hai tác vụ không phụ thuộc vào nhau có thể thực thi song song mà không gây lỗi

Kịch bản 4: Nhiệm vụ Song song 1 thực hiện việc chuyển 0.5 ETH từ A (số dư 2 ETH) đến C (số dư 0 ETH), và Nhiệm vụ Song song 2 thực hiện việc chuyển 0.5 ETH từ B (số dư 1 ETH) đến D (số dư 0 ETH). Rõ ràng không có sự phụ thuộc giữa hai nhiệm vụ chuyển này. Bất kể cách các bước của hai nhiệm vụ được xen kẽ nhau như thế nào, chúng sẽ không gặp các vấn đề được mô tả ở trên:

Từ việc so sánh các tình huống này, có thể phân tích rằng miễn là có sự phụ thuộc giữa các nhiệm vụ, lỗi trong việc cập nhật trạng thái có thể xảy ra trong quá trình thực hiện song song; nếu không, sẽ không xảy ra lỗi nào. Một nhiệm vụ (giao dịch) được coi là có mối quan hệ phụ thuộc nếu nó đáp ứng một trong hai điều kiện sau:

1. Một tác vụ viết vào một địa chỉ đầu ra mà tác vụ khác đọc từ đó như một địa chỉ đầu vào;
2. Hai nhiệm vụ đầu ra đến cùng một địa chỉ.

Vấn đề này không phải là duy nhất đối với các hệ thống phi tập trung. Bất kỳ tình huống nào liên quan đến thực thi song song đều có thể gặp phải sự không nhất quán dữ liệu do truy cập không được bảo vệ đến tài nguyên chia sẻ (như “sổ cái” trong ví dụ về ngân hàng hoặc bộ nhớ chia sẻ trong các hệ thống máy tính) giữa nhiều tác vụ phụ thuộc vào nhau, được biết đến là đua dữ liệu.

Ngành công nghiệp đã đề xuất ba cơ chế để giải quyết vấn đề đua dữ liệu trong thực thi song song: cơ chế truyền tin nhắn, cơ chế bộ nhớ chia sẻ và cơ chế danh sách truy cập trạng thái nghiêm ngặt.

2.3 Cơ chế truyền thông tin tin nhắn

Kịch bản 5: Xem xét một ngân hàng với bốn quầy dịch vụ hoạt động đồng thời cho khách hàng. Mỗi nhân viên giao dịch tại những quầy này được cấp một sổ cái duy nhất, mà chỉ có họ mới có thể sửa đổi. Sổ cái này ghi chép số dư tài khoản của khách hàng mà họ phục vụ.

Mỗi khi một nhân viên giao dịch xử lý một giao dịch, nếu thông tin của khách hàng có sẵn trong sổ cái của họ, họ tiến hành trực tiếp. Nếu không, họ gọi cho các nhân viên giao dịch khác để thông báo về nhu cầu giao dịch của khách hàng, và nhân viên giao dịch nghe thấy sẽ tiếp quản công việc.

Điều này minh họa nguyên tắc của mô hình truyền thông điệp. Mô hình Actor là một loại mô hình truyền thông điệp, nơi mỗi thực thể xử lý giao dịch là một diễn viên (người kể chuyện), mỗi người có quyền truy cập vào dữ liệu riêng của họ (sổ cái độc quyền). Việc truy cập dữ liệu riêng của người khác chỉ có thể thực hiện thông qua việc gửi tin nhắn.

Ưu điểm của Mô hình Diễn viên:

Mỗi diễn viên chỉ có quyền truy cập vào dữ liệu riêng của họ, do đó tránh được các vấn đề điều kiện đua.

Nhược điểm của Mô hình Diễn viên:

Mỗi diễn viên chỉ có thể thực hiện các nhiệm vụ một cách tuần tự. Trong một số tình huống cụ thể, điều này không tận dụng được lợi ích của song song. Ví dụ, nếu nhân viên số 2, 3 và 4 đồng thời gửi tin nhắn để hỏi nhân viên số 1 về số dư tài khoản của khách hàng A, nhân viên số 1 chỉ có thể xử lý các yêu cầu này một cách tuần tự, mặc dù chúng có thể được xử lý song song.

Không có cái nhìn toàn cầu về trạng thái hệ thống hiện tại. Nếu các hoạt động của hệ thống phức tạp, việc hiểu được tình hình tổng thể, định vị và sửa lỗi trở nên thách thức.

2.4 Cơ chế Bộ nhớ Chia sẻ

2.4.1 Memory Lock Model

Kịch bản 6: Hãy tưởng tượng một ngân hàng chỉ có một quyển sổ lớn ghi lại số dư tài khoản của tất cả khách hàng của mình. Bên cạnh quyển sổ, chỉ có một cây bút duy nhất để thay đổi nó.

Trong kịch bản này, cuộc cạnh tranh giữa bốn nhân viên ngân hàng trở thành một cuộc đua về tốc độ: một nhân viên ngân hàng nhanh nhất nắm lấy cây bút (khóa nó) và bắt đầu sửa đổi sổ cái, trong khi ba người còn lại phải đợi. Khi nhân viên kết thúc và đặt bút xuống (mở khóa nó), ba nhân viên còn lại vội vàng nắm lấy bút. Chu kỳ này lặp đi lặp lại, minh họa mô hình khóa bộ nhớ.

Một khóa bộ nhớ cho phép các công việc chạy song song khóa tài nguyên chia sẻ trước khi truy cập vào nó. Sau khi tài nguyên đã được khóa, các công việc khác phải chờ đợi cho đến khi nó được sửa đổi và mở khóa trước khi chúng có thể khóa và truy cập vào nó một lần nữa.

Mô hình khóa đọc-viết cung cấp một phương pháp tinh vi hơn, cho phép nhiều tác vụ song song thêm khóa đọc vào tài nguyên chia sẻ và truy cập dữ liệu của nó nhiều lần. Trong khi đó, việc thay đổi không được phép; tuy nhiên, một khóa viết có thể được áp dụng bởi chỉ một người vào một thời điểm, và một khi được áp dụng, nó cấp quyền truy cập độc quyền cho người giữ tài nguyên.

Các nền tảng Blockchain như Solana, Sui, và Sei v1 sử dụng mô hình bộ nhớ chung dựa trên khóa bộ nhớ. Cơ chế này có vẻ đơn giản nhưng thực sự phức tạp trong việc triển khai và yêu cầu các nhà phát triển có kỹ năng chuyên sâu trong lập trình đa luồng. Sự cẩu thả có thể dẫn đến nhiều lỗi khác nhau:

Kịch bản 1: Một tác vụ khóa một tài nguyên được chia sẻ nhưng đánh cắp trong quá trình thực thi, làm cho tài nguyên không thể truy cập được.

Tình huống 2: Một nhiệm vụ khóa tài nguyên nhưng cuối cùng lại khóa nó một lần nữa do logic kinh doanh lồng nhau, dẫn đến tình trạng bế tắc nơi mà nó đợi chính mình.

Mô hình khóa bộ nhớ dễ gặp các vấn đề như bế tắc, bế tắc sống, và đói đến chết:

1. Sự kẹt cứng xảy ra khi nhiều nhiệm vụ song song cạnh tranh cho nhiều tài nguyên chia sẻ, với mỗi nhiệm vụ giữ một phần trong số chúng và chờ đợi người khác thả phần của họ.
2. Livelock xảy ra khi các nhiệm vụ song song phát hiện rằng các nhiệm vụ khác đang hoạt động và tự nguyện nhường quyền kiểm soát trên tài nguyên chung, dẫn đến một chu kỳ liên tục của việc nhường quyền.
3. Đói đói xảy ra khi các nhiệm vụ ưu tiên cao liên tục có quyền truy cập vào tài nguyên chia sẻ, trong khi các nhiệm vụ ưu tiên thấp phải chịu đợi lâu dài.

2.4.2 Tối ưu hóa Song song lạc quan

Kịch bản 7

Trong một ngân hàng, bốn nhân viên giao dịch mỗi người đều có khả năng truy cập và sửa đổi sổ cái độc lập trong quá trình giao dịch, bất kể những nhân viên giao dịch khác có đang sử dụng sổ cái hay không. Khi sử dụng sổ cái, mỗi nhân viên giao dịch đều đính kèm một nhãn cá nhân cho các mục họ truy cập hoặc sửa đổi. Sau khi hoàn thành giao dịch, họ xem lại các mục; nếu họ phát hiện ra một nhãn không phải của họ, điều đó cho thấy rằng mục đã được sửa đổi bởi một nhân viên giao dịch khác, và giao dịch phải bị hủy bỏ và xử lý lại.

Điều này minh họa nguyên tắc cơ bản của sự song song lạc quan. Ý tưởng cốt lõi của sự song song lạc quan là ban đầu giả định rằng tất cả các nhiệm vụ đều độc lập. Các nhiệm vụ được thực thi song song, sau đó mỗi nhiệm vụ được xác nhận. Nếu một nhiệm vụ không vượt qua xác nhận, nó sẽ được thực thi lại cho đến khi tất cả các nhiệm vụ hoàn tất. Giả sử có tám nhiệm vụ song song được thực hiện theo cách song song lạc quan, cần truy cập vào hai tài nguyên chia sẻ, A và B.

Trong Giai đoạn 1, các nhiệm vụ 1, 2 và 3 được thực hiện song song. Tuy nhiên, các nhiệm vụ 2 và 3 truy cập tài nguyên chia sẻ B đồng thời, gây xung đột, do đó nhiệm vụ 3 được sắp xếp lại cho giai đoạn tiếp theo. Trong Giai đoạn 2, các nhiệm vụ 3 và 4 đều truy cập tài nguyên B, dẫn đến việc nhiệm vụ 4 được sắp xếp lại, và cứ thế cho đến khi tất cả các nhiệm vụ được hoàn thành. Như có thể thấy, các nhiệm vụ gặp xung đột sẽ được thực hiện lại lần lượt.

Mô hình Song Song Lạc Quan

Mô hình song song lạc quan sử dụng một cấu trúc dữ liệu đa phiên bản trong bộ nhớ để ghi lại mỗi giá trị đã được viết và thông tin phiên bản của nó (tương tự như các nhãn được sử dụng bởi nhân viên ngân hàng).

Việc thực hiện mỗi nhiệm vụ song song được chia thành hai giai đoạn: thực hiện và xác nhận. Trong giai đoạn thực hiện, tất cả các hành động đọc và ghi dữ liệu được ghi lại, tạo thành một tập hợp đọc và một tập hợp ghi. Trong giai đoạn xác nhận, tập hợp đọc và tập hợp ghi được so sánh với cấu trúc dữ liệu đa phiên bản. Nếu so sánh cho thấy rằng dữ liệu không phải là mới nhất, việc xác nhận sẽ thất bại.

Mô hình song song lạc quan bắt nguồn từ Bộ nhớ Giao dịch Phần mềm (STM), một cơ chế lập trình không khóa trong lĩnh vực cơ sở dữ liệu. Vì mạng lưới blockchain theo bản chất duy trì một thứ tự nhất định của các giao dịch, khái niệm này đã được giới thiệu và phát triển thành cơ chế Khối-STM. Các nền tảng blockchain như Aptos và Monad đã áp dụng Khối-STM như cơ chế thực thi song song của họ.

Đáng chú ý rằng chuỗi công cộng Sei, trong phiên bản v2 sắp tới của mình, đã từ bỏ mô hình khóa bộ nhớ ban đầu để ủng hộ mô hình song song lạc quan. Khối-STM thực thi giao dịch với tốc độ cực kỳ nhanh chóng; trong môi trường thử nghiệm, Aptos đạt tốc độ thực thi giao dịch ấn tượng lên đến 160k giao dịch mỗi giây (tps), nhanh gấp 18 lần so với xử lý giao dịch tuần tự.

Khối-STM ủy quyền việc thực hiện giao dịch phức tạp và xác nhận cho nhóm phát triển cốt lõi, cho phép các nhà phát triển viết hợp đồng thông minh một cách dễ dàng như việc họ lập trình trong môi trường thực thi tuần tự.

2.5 Danh sách truy cập trạng thái nghiêm ngặt

Cơ chế truyền thông tin và bộ nhớ chia sẻ dựa trên mô hình dữ liệu tài khoản/số dư, ghi lại thông tin số dư của mỗi tài khoản trên blockchain. Đây tương tự như cách sổ cái ngân hàng cho thấy Khách hàng A có số dư là 1.000 đơn vị và Khách hàng B có số dư là 600 đơn vị. Các giao dịch được xử lý đơn giản bằng cách cập nhật trạng thái số dư của các tài khoản.

Hoặc, người ta cũng có thể ghi lại chi tiết của mỗi giao dịch tại thời điểm giao dịch, tạo ra một sổ cái giao dịch. Sổ cái này có thể được sử dụng để tính toán số dư tài khoản. Ví dụ:

• Khách hàng A mở tài khoản và nạp 1,000 đơn vị;
• Khách hàng B mở tài khoản (0 đơn vị);
• Khách hàng A chuyển 100 đơn vị cho Khách hàng B.

Bằng cách đọc và tính toán sổ cái, có thể xác định rằng Khách hàng A có số dư là 900 đơn vị, và Khách hàng B có số dư là 100 đơn vị.

UTXO (Unspent Transaction Output) tương tự như mô hình dữ liệu sổ cái giao dịch này. Nó đại diện cho một phương thức chỉ định tiền điện tử trong Bitcoin, blockchain thế hệ đầu tiên. Mỗi giao dịch có đầu vào (cách nhận được tiền) và đầu ra (cách tiền đã được chi tiêu), và UTXOs có thể được hiểu đơn giản như là biên nhận của tiền mà chưa được chi tiêu.

Ví dụ, nếu Khách hàng A có 6 BTC và chuyển 5.2 BTC cho Khách hàng B, còn lại 0.8 BTC, từ góc độ UTXO, nó trông như sau: 6 UTXOs có giá trị 1 BTC mỗi UTXO bị hủy, và B nhận được một UTXO mới trị giá 5.2 BTC, trong khi A nhận lại một UTXO mới trị giá 0.8 BTC như tiền thừa. Do đó, 6 UTXOs bị hủy để tạo ra 2 UTXOs mới.

Các đầu vào và đầu ra của giao dịch được liên kết với nhau và sử dụng chữ ký số để ghi lại thông tin sở hữu, từ đó tạo thành mô hình UTXO. Các chuỗi khối áp dụng mô hình dữ liệu này cần tổng hợp tất cả UTXO cho một địa chỉ tài khoản cụ thể để xác định số dư tài khoản hiện tại. Danh sách truy cập trạng thái nghiêm ngặt (SSAL) dựa trên mô hình UTXO và cho phép thực hiện song song. Nó tiên đoán trước các địa chỉ tài khoản mà mỗi giao dịch sẽ truy cập, tạo thành một danh sách truy cập.

Danh sách truy cập phục vụ hai mục đích:

1. Đánh giá Bảo mật Giao dịch: Nếu một giao dịch truy cập vào một địa chỉ không có trong danh sách truy cập, thì việc thực thi sẽ thất bại.
2. Thực hiện Song Song Các Giao Dịch: Theo danh sách truy cập, các giao dịch được nhóm thành một số bộ. Vì không có phụ thuộc (không có giao điểm) giữa các bộ trên danh sách truy cập, các bộ giao dịch này có thể được thực hiện song song.

3. Các yếu tố thúc đẩy sự phát triển ngành công nghiệp

Từ một góc độ bản chất, sự phát triển của mọi thứ thường tiến triển từ khởi đầu đến tinh refine, và sự khao khát về tốc độ của con người là vĩnh cửu. Để giải quyết vấn đề tốc độ thực thi trong các mạng blockchain, đã xuất hiện một loạt các giải pháp, cả trên chuỗi và ngoài chuỗi. Các giải pháp ngoài chuỗi, như rollups, đã được công nhận hoàn toàn về giá trị của chúng, trong khi câu chuyện về các Máy Ảo Ethereum Song Song (EVM) vẫn cung cấp cơ hội khám phá đáng kể.

Lịch sử, với sự chấp thuận của SEC đối với một ETF Bitcoin trên thị trường và sự kiện Bitcoin halving sắp tới, kết hợp với việc cắt giảm lãi suất tiềm năng của Cục Dự trữ Liên bang, dự kiến rằng tiền điện tử sẽ bước vào một thị trường bò đáng kể. Sự tăng trưởng mạnh mẽ của ngành yêu cầu cơ sở hạ tầng mạng blockchain có khả năng xử lý lưu lượng cao hơn như một nền tảng vững chắc.

Về quản lý tài nguyên, mạng lưới blockchain truyền thống xử lý giao dịch theo thứ tự, một phương pháp đơn giản nhưng không hiệu quả, lãng phí tài nguyên bộ xử lý. Ngược lại, các chuỗi khối song song tận dụng đầy đủ tài nguyên máy tính, rút trích đáng kể khả năng hiệu suất của bộ xử lý đa lõi, từ đó nâng cao hiệu quả tổng thể của các mạng lưới blockchain.

Về sự phát triển của ngành công nghiệp, mặc dù các đổi mới về công nghệ và mô hình kinh doanh đang liên tục xuất hiện, tiềm năng tăng trưởng trong Web3 vẫn còn chưa được khai thác đầy đủ. Các mạng tập trung có thể xử lý hơn 50.000 tin nhắn mỗi giây, gửi 3,4 triệu email, hoàn thành 100.000 tìm kiếm trên Google và hỗ trợ hàng chục nghìn người chơi trực tuyến đồng thời, những thành tựu mà các mạng phi tập trung vẫn chưa thể đạt được. Để cạnh tranh và khẳng định vị thế của mình, việc tối ưu hóa liên tục cơ chế thực thi song song và nâng cao khả năng xử lý giao dịch là điều cần thiết.

Từ góc độ của các ứng dụng phi tập trung, thu hút thêm người dùng đòi hỏi nỗ lực đáng kể trong việc cải thiện trải nghiệm người dùng. Tối ưu hiệu suất là một trong những hướng quan trọng để nâng cao trải nghiệm người dùng. Đối với người dùng DeFi, đáp ứng yêu cầu về tốc độ giao dịch cao và phí thấp là rất quan trọng. Đối với người dùng GameFi, tương tác thời gian thực là cần thiết. Tất cả những yêu cầu này được hỗ trợ bởi tính mạnh mẽ của thực thi song song.

4.Existing problems

“Ba khía cạnh của blockchain” nói rằng phân quyền, bảo mật và khả năng mở rộng chỉ có thể đáp ứng hai trong ba thuộc tính cùng một lúc. Vì “phân quyền” là một trụ cột không thể di chuyển, việc cải thiện “khả năng mở rộng” đồng nghĩa với việc giảm “bảo mật.” Vì mã được viết bởi con người, nó dễ gặp lỗi. Sự phức tạp kỹ thuật được giới thiệu bởi tính toán song song tạo điều kiện cho các lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn.

Lập trình đa luồng đặc biệt thách thức do hai vấn đề chính: đầu tiên, nó dễ gặp tình trạng đua nhau do xử lý không đúng các hoạt động kiểm soát đồng thời phức tạp; thứ hai, nó có thể gây ra sự cố bằng cách truy cập vào địa chỉ bộ nhớ không hợp lệ, thậm chí có thể dẫn đến lỗ hổng tràn bộ đệm có thể bị khai thác bởi những kẻ tấn công.

Có ít nhất ba quan điểm để đánh giá tính bảo mật của dự án:

1. Đội ngũ nền tảng: Những nhóm có kinh nghiệm trong lập trình hệ thống thông thạo về lập trình đa luồng và có thể giải quyết 80% vấn đề phức tạp. Lập trình hệ thống thường liên quan đến các lĩnh vực sau:

• Hệ điều hành
• Các trình điều khiển thiết bị khác nhau
• Hệ thống tập tin
• Cơ sở dữ liệu
• Hệ thống nhúng
• Mật mã học
• Mã codec đa phương tiện
• Quản lý bộ nhớ
• Mạng lưới
• Ảo hóa
• Gaming
• Ngôn ngữ lập trình tiên tiến

2. Khả năng bảo trì mã nguồn: Viết mã nguồn dễ bảo trì tuân theo một phương pháp rõ ràng, như có một thiết kế kiến trúc rõ ràng, sử dụng mẫu thiết kế để thực hiện tính tái sử dụng mã nguồn, áp dụng kỹ thuật phát triển dựa trên kiểm thử để viết đủ kiểm thử đơn vị, và loại bỏ mã lặp đi qua việc tái cấu trúc có suy nghĩ.

3.Ngôn ngữ lập trình được sử dụng: Một số ngôn ngữ lập trình tiên tiến được thiết kế với sự nhấn mạnh mạnh mẽ về an toàn bộ nhớ và đồng thời cao. Trình biên dịch kiểm tra mã nguồn để tìm ra các vấn đề đồng thời hoặc tiềm ẩn về việc truy cập vào địa chỉ bộ nhớ không hợp lệ, dẫn đến việc biên dịch thất bại nếu phát hiện, do đó buộc các nhà phát triển phải viết mã chắc chắn.

Ngôn ngữ Rust là một ví dụ điển hình trong trường hợp này, đó là lý do tại sao chúng ta thấy rằng hầu hết các dự án blockchain song song được phát triển bằng Rust. Một số dự án thậm chí mượn ý tưởng từ thiết kế của Rust để triển khai ngôn ngữ hợp đồng thông minh của riêng mình, như ngôn ngữ Sway của Fuel.

5. Sắp xếp Mục tiêu

5.1 Dựa trên mô hình song song lạc quan

5.1.1 Từ khối nhớ đến song song lạc quan

Sei là một chuỗi khối công cộng đa dụng dựa trên công nghệ mã nguồn mở, thành lập vào năm 2022. Những người sáng lập là cựu sinh viên của Đại học California, Berkeley, và các thành viên khác trong nhóm cũng có nguồn gốc từ các trường đại học danh tiếng ở nước ngoài.

Sei đã nhận được vốn trong ba vòng: vòng gieo giống 5 triệu đô la, vòng tài trợ chiến lược đầu tiên 30 triệu đô la và vòng tài trợ chiến lược thứ hai với số tiền không được tiết lộ. Mạng lưới Sei cũng đã gọi vốn tổng cộng 100 triệu đô la để hỗ trợ phát triển hệ sinh thái của mình.

Vào tháng 8 năm 2023, Sei đã ra mắt trên mainnet của mình, tuyên bố là blockchain công cộng L1 nhanh nhất, có khả năng xử lý 12.500 giao dịch mỗi giây, với sự hoàn thành đạt được chỉ trong 380 ms. Hiện tại, nó có vốn hóa thị trường gần 2,2 tỷ đô la.

Hiện nay, hệ sinh thái Sei bao gồm 118 dự án, chủ yếu tập trung vào DeFi, cơ sở hạ tầng, NFTs, trò chơi và ví. Cộng đồng hiện có 650.000 thành viên trên Twitter, 600.000 trên Discord và 40.000 trên Telegram.

Vào cuối tháng 11 năm 2023, Sei thông báo trên blog chính thức của mình rằng sẽ khởi đầu bản cập nhật phiên bản quan trọng nhất kể từ khi mainnet ra mắt vào nửa đầu năm 2024: Sei v2. Sei v2 được quảng cáo là Blockchain EVM song song đầu tiên. Bản nâng cấp phiên bản này sẽ giới thiệu các tính năng mới sau đây:

• Tính tương thích ngược cho hợp đồng thông minh EVM: Nhà phát triển có thể di dời và triển khai hợp đồng thông minh EVM mà không cần sửa đổi mã.
• Khả năng tái sử dụng cho các công cụ/ứng dụng phổ biến như Metamask.
• Tối ưu hóa song song: Sei v2 sẽ từ bỏ cơ chế truy cập chia sẻ của khóa bộ nhớ để ưu tiên tối ưu hóa song song.
• SeiDB: Tối ưu hóa lớp lưu trữ.
• Hỗ trợ tương tác mượt mà giữa Ethereum và các chuỗi khác.

Ban đầu, việc thực thi song song các giao dịch trên mạng Sei dựa trên mô hình khóa bộ nhớ. Trước khi thực thi, tất cả các phụ thuộc giữa các giao dịch đang chờ được giải quyết và một DAG được tạo ra, sau đó dựa trên DAG, thứ tự thực thi của các giao dịch được sắp xếp một cách chính xác. Phương pháp này tăng gánh nặng tinh thần cho các nhà phát triển hợp đồng vì họ phải tích hợp logic vào mã nguồn trong quá trình phát triển.

Như đã giới thiệu trong phần nguyên lý kỹ thuật ở trên, với việc áp dụng song song lạc quan trong phiên bản mới, các nhà phát triển hiện có thể viết hợp đồng thông minh như thể họ đang viết các chương trình thực thi tuần tự. Các cơ chế phức tạp như lập lịch, thực thi và xác minh các giao dịch được xử lý bởi các mô-đun cơ bản. Thiết kế đề xuất tối ưu hóa của nhóm nhân viên cốt lõi cũng giới thiệu một cải tiến further về khả năng thực thi song song thông qua việc điền trước các phụ thuộc.

Cụ thể, điều này liên quan đến việc giới thiệu một trình tạo phụ thuộc động mà phân tích các hoạt động ghi của giao dịch trước khi thực thi và điền trước chúng vào cấu trúc dữ liệu bộ nhớ có nhiều phiên bản, tối ưu hóa sự tranh chấp dữ liệu tiềm năng. Sau khi phân tích, nhóm lõi kết luận rằng trong khi cơ chế tối ưu hóa như vậy không có lợi thế trong trường hợp tốt nhất cho xử lý giao dịch, nó cải thiện đáng kể hiệu suất thực thi trong trường hợp xấu nhất.

5.1.2 Tiềm năng làm gián đoạn trong L1 Track: Monad

Nếu bạn đã bỏ lỡ sự phát triển của các chuỗi khối công cộng được đề cập ở trên, thì chắc chắn bạn không nên bỏ lỡ Monad. Nó được ca ngợi là một yếu tố có thể gây nên sự đảo lộn trong lĩnh vực L1.

Monad được thành lập bởi hai kỹ sư cấp cao từ Jump Crypto vào năm 2022. Dự án hoàn thành vòng gọi vốn hạt giống 19 triệu đô la vào tháng 2 năm 2023. Vào tháng 3 năm 2024, Paradigm dẫn đầu các cuộc đàm phán cho vòng gọi vốn trên 200 triệu đô la cho Monad. Nếu thành công, đây sẽ là vòng tài trợ tiền điện tử lớn nhất kể từ đầu năm.

Dự án đã đạt được mốc mở một mạng test nội bộ và đang làm việc hướng tới bước tiếp theo là mở một mạng test công cộng.

Monad được ưa chuộng rất nhiều bởi vốn vì hai lý do nổi bật: một là nền tảng kỹ thuật vững chắc, và hai là sự thành thạo trong việc tạo sự chú ý trong marketing. Nhóm lõi của Monad Labs bao gồm 30 thành viên, tất cả đều có hàng thập kỷ kinh nghiệm sâu rộng trong giao dịch tần suất cao, trình điều khiển kernel, và công nghệ tài chính, và kinh nghiệm phát triển rộng lớn trong hệ thống phân tán.

Các hoạt động hàng ngày của dự án cũng rất "đất đỏ": liên tục tương tác trong "tiếp thị ma thuật" với 200.000 người theo dõi trên Twitter và 150.000 thành viên trên Discord. Ví dụ, tổ chức cuộc thi meme hàng tuần, thu thập các biểu tượng hoặc video động vật màu tím kỳ lạ từ cộng đồng, để thực hiện "truyền bá tinh thần."

Tầm nhìn của Monad là trở thành một nền tảng hợp đồng thông minh cho các nhà phát triển, mang lại những cải tiến về hiệu suất cực kỳ cho hệ sinh thái Ethereum. Monad giới thiệu hai cơ chế vào Máy Ảo Ethereum: một là siêu tự động hóa đường ống, và hai là một cơ chế song song lạc quan cải thiện.

Superscalar pipelining song song hóa giai đoạn thực thi của các giao dịch. Một ví dụ minh họa được đưa ra trong tài liệu chính thức là giặt quần áo, tương tự như cách blockchain xử lý giao dịch, cũng hoàn thành theo nhiều giai đoạn. Phương pháp truyền thống xử lý từng đống quần áo bẩn thông qua việc giặt, phơi khô, xếp và lưu trữ trước khi chuyển sang đống tiếp theo.

Superscalar pipelining, on the other hand, begins washing the second pile of clothes while the first pile is drying. As the first pile is being folded, the second and third piles are respectively drying and washing, thus keeping every stage active.

Cơ chế song song lạc quan song song hóa việc thực thi giao dịch. Monad sử dụng song song lạc quan cho việc thực thi song song. Nó cũng đã phát triển trình phân tích mã tĩnh riêng để dự đoán sự phụ thuộc giữa các giao dịch, sắp xếp các giao dịch tiếp theo chỉ sau khi các giao dịch phụ thuộc tiên quyết đã được thực thi, từ đó giảm thiểu đáng kể việc thực thi lại giao dịch do việc xác thực thất bại.

Hiện tại, hiệu suất của nó đạt 10.000 TPS và nó có thể tạo ra các khối trong vòng một giây. Khi dự án tiến triển, nhóm lõi sẽ tiếp tục khám phá thêm cơ chế tối ưu hóa.

5.1.3 Dự án L1 Canto cực kỳ phi tập trung

Được thành lập vào năm 2022, Canto là một dự án L1 cực kỳ phi tập trung được xây dựng trên Cosmos SDK. Nó hoạt động mà không cần một tổ chức chính thức, không tham gia bán trước, không liên kết với bất kỳ tổ chức nào, không tìm kiếm tài chính, và hoàn toàn do cộng đồng điều khiển. Thậm chí cả nhóm lõi vẫn giữ danh tính ẩn danh, làm việc một cách tổ chức lỏng lẻo.

Mặc dù đó là một blockchain tổng quát tương thích với EVM, tuy nhiên tầm nhìn chính của Canto là trở thành một nền tảng giá trị DeFi dễ tiếp cận, minh bạch, phi tập trung và miễn phí. Qua việc nghiên cứu kỹ lưỡng trong lĩnh vực này, đã được phát hiện rằng một hệ sinh thái DeFi lành mạnh bao gồm ba yếu tố cơ bản:

1. Các sàn giao dịch phi tập trung (DEX) như Uniswap và Sushiswap;
2. Các nền tảng cho vay như Compound và Aave;
3. Các token phi tập trung như DAI, USDC hoặc USDT.

Tuy nhiên, hệ sinh thái DeFi truyền thống cuối cùng đều chia sẻ một số phận chung: họ phát hành các token giao thức quản trị, giá trị của nó phụ thuộc vào số lượng phí sử dụng mà hệ sinh thái có thể thu được từ người dùng trong tương lai—càng nhiều được thu, giá trị càng lớn. Điều này tương tự như mỗi giao thức DeFi đều là một bãi đậu xe tư nhân tính theo giờ—càng được sử dụng nhiều, giá trị càng cao.

Canto chọn một hướng tiếp cận khác: Xây dựng cơ sở hạ tầng công cộng miễn phí cho DeFi (Cơ sở hạ tầng Công cộng Miễn phí), Tự mình trở thành một bãi đỗ xe miễn phí cho các dự án sinh thái của mình.

Cơ sở hạ tầng bao gồm 3 giao thức: sàn giao dịch phi tập trung Canto DEX, nền tảng cho vay tổ hợp Canto Lending Market (CLM) được forked từ Compound v2, và đồng tiền ổn định NOTE có thể được cho vay từ CLM thông qua tài sản thế chấp.

Canto đã áp dụng một phương pháp độc đáo: xây dựng cơ sở hạ tầng công cộng miễn phí dành cho DeFi, đặt mình như một bãi đậu xe miễn phí sẵn sàng cho các dự án sinh học của mình sử dụng mà không tốn kém.

Cơ sở hạ tầng bao gồm ba giao thức: sàn giao dịch phi tập trung Canto DEX, nền tảng cho vay xác định Canto Lending Market (CLM) được fork từ Compound v2, và đồng tiền ổn định NOTE, có thể được vay từ CLM bằng tài sản đảm bảo.

Canto DEX hoạt động liên tục như một giao thức không thể nâng cấp, tự do quản trị. Nó không phát hành token của mình cũng như không thu thêm phí. Thiết kế này ngăn chặn các hành vi tìm kiếm lợi nhuận khác nhau trong các ứng dụng DeFi của hệ sinh thái, tránh các trò chơi không sống và không để lại lợi ích.

Quản trị của nền tảng cho vay CLM được điều khiển bởi các bên liên quan, họ hoàn toàn hưởng lợi từ sự phát triển của hệ sinh thái và tạo ra môi trường tốt nhất cho các nhà phát triển và người dùng DeFi, thúc đẩy họ liên tục đóng góp. Lãi suất sinh ra từ các khoản vay được phát hành trong NOTE được trả cho người vay, với giao thức không cắt giảm bất kỳ khoản nào.

Đối với các nhà phát triển, Canto đã giới thiệu mô hình Doanh thu Đảm bảo Hợp đồng, phân bổ một tỷ lệ nhất định của các khoản phí được tạo ra từ các tương tác trên chuỗi với các hợp đồng cho các nhà phát triển. Loạt mô hình kinh doanh này của Canto, được gọi là “giết ba con chim bằng một viên đá,” thúc đẩy một hệ sinh thái mang tính xây dựng và phồn thịnh bằng cách cung cấp cơ sở hạ tầng tài chính mở, miễn phí.

Bằng nhiều cách khác nhau, Canto khuyến khích các nhà phát triển hệ sinh thái và người dùng tham gia và liên tục làm phong phú hệ sinh thái. Bằng cách kiểm soát chặt chẽ "quyền đúc", Canto tạo ra khả năng thanh khoản ứng dụng chéo giữa các ứng dụng phi tập trung khác nhau. Khi hệ sinh thái phát triển thịnh vượng, các mã thông báo của nó tăng giá trị. Sau khi đề xuất CSR được cộng đồng bỏ phiếu chấp thuận vào ngày 26 tháng 1 năm 2024, mã thông báo $CANTO đã trải qua một đợt tăng giá.

Theo chuỗi các sáng kiến mô hình kinh doanh này, vào ngày 18 tháng 3 năm 2024, Canto đã công bố vòng kỹ thuật mới nhất trên blog chính thức của mình.

Ngoài việc áp dụng một phiên bản mới của Cosmos SDK và tích hợp các công nghệ mới để giảm thiểu tắc nghẽn truy cập bộ nhớ, Canto cũng sẽ nâng cấp lên các EVM song song: giới thiệu song song lạc quan thông qua việc triển khai Cyclone EVM.

Cosmos SDK được sử dụng bởi Canto chia xử lý giao dịch thành ba giai đoạn: Đề xuất, Bỏ phiếu và Hoàn tất. Quá trình con ProcessProposal trong giai đoạn Bỏ phiếu chịu trách nhiệm cho việc thực hiện song song các giao dịch. Bộ máy thực thi song song xử lý việc thực thi, trong khi bộ máy phát hiện xung đột xác minh tính hợp lệ của các giao dịch.

Nếu giao dịch không hợp lệ, nó sẽ được gửi trở lại bộ máy thực thi để thực thi lại; nếu hợp lệ, nó sẽ được cam kết vào luồng xử lý tiếp theo. Tin rằng vòng nâng cấp công nghệ này sẽ khiến cho token của Canto trở nên hấp dẫn hơn.

5.2 Dựa trên Danh sách Truy cập Trạng thái Chặt chẽ: Nhiên liệu

Fuel, gồm máy ảo FuelVM, ngôn ngữ phát triển hợp đồng Sway được lấy cảm hứng từ Rust, và bộ công cụ liên quan của nó, là một “hệ điều hành lăn Ethereum” được xây dựng tùy chỉnh. Dự án Fuel đã được thành lập vào năm 2019, và vào tháng 12 năm 2020, Fuel Labs đã ra mắt lớp thực thi lăn lạc quan đầu tiên trên Ethereum, Fuel v1. Sau hơn ba năm phát triển, dự án cuối cùng đã sẵn sàng ra mắt mainnet của mình vào quý ba năm 2024.

Fuel đã hoàn thành vòng gọi vốn trị giá 1,5 triệu đô la và 80 triệu đô la vào năm 2021 và 2022, tương ứng. Nhóm nhân viên chính bao gồm hơn 60 kỹ sư, với người sáng lập John Adler cũng là một trong những người sáng lập của Celestia Labs - giải pháp khả dụng dữ liệu và một trong những ủng hộ sớm nhất của phương pháp optimistic rollup. Về hoạt động, dự án có 270.000 thành viên trên Twitter và 390.000 thành viên trên Discord.

Việc thực hiện giao dịch một cách tuần tự trên blockchain gây ra phí gas và cạnh tranh với không gian khối quý giá, điều này làm chậm quá trình. Tự nhiên, nhiều giải pháp mở rộng khác nhau nảy ra, như xử lý hàng loạt các giao dịch sau đó được đóng gói cùng nhau và giải quyết trên chuỗi để tăng tốc quá trình thực thi.

Một Rollup là một giải pháp mở rộng hoạt động bên ngoài L1, thực hiện giao dịch theo lô ngoại chuỗi và sau đó gửi dữ liệu giao dịch hoặc chứng minh thực thi đến L1. Điều này đảm bảo an ninh thông qua lớp DA và giải quyết giao dịch. Có hai loại chính của Rollups: lạc quan và zero-knowledge (ZK)

Optimistic rollups giả định các giao dịch là hợp lệ và tạo ra chứng cớ gian lận để hoàn nguyên các giao dịch độc hại hoặc không chính xác trên L1 khi phát hiện. ZK rollups tạo ra chứng minh về tính hợp lệ của giao dịch thông qua các phép tính phức tạp mà không tiết lộ chi tiết giao dịch, và công bố chúng lên L1 để chứng minh rằng rollups đã thực hiện các giao dịch một cách chính xác. Do đó, rollups là một công nghệ lớp thực thi blockchain.

Mặc dù rollups tăng tốc thực thi giao dịch, hầu hết các cài đặt hiện có được thiết kế cho các blockchain monolithic. Các nhà phát triển phải thực hiện các sự nhượng bộ kỹ thuật khác nhau, điều này hạn chế hiệu suất đầy đủ của rollups. Với xu hướng mới hướng đến các blockchain modular, không có giải pháp rollup phù hợp nào trong ngành. Fuel được tạo ra để điền vào khoảng trống này.

Fuel sử dụng mô hình dữ liệu UTXO, có ưu điểm là các đầu ra giao dịch của nó chỉ có hai trạng thái: đã tiêu, được ghi chép vĩnh viễn trong lịch sử giao dịch của khối hoặc chưa tiêu, có sẵn cho các giao dịch trong tương lai. Điều này giảm thiểu dữ liệu trạng thái được lưu trữ trên mỗi nút trong chuỗi. Dựa trên điều này, Fuel kiểm tra thông tin tài khoản được truy cập bởi mỗi giao dịch trước khi thực thi, xác định các phụ thuộc và lên lịch các giao dịch không phụ thuộc để thực thi song song, tăng cường khả năng xử lý giao dịch.

5.3 Cross-chain Integration của Các Chuỗi L1 với Các Giải Pháp L2: Neno, Eclipse, và Lumio

Các giải pháp L2 chia sẻ một đặc điểm chung: họ kết hợp khả năng của hai loại máy ảo để tăng cường tốc độ thực thi giao dịch. Cụ thể, điều này liên quan đến việc sử dụng L1 song song để thực thi giao dịch trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích với các chuỗi khác (hỗ trợ máy ảo kép). Tuy nhiên, các cơ chế tương thích được các dự án khác nhau áp dụng có thể khác nhau. Về mặt này, Neon, Eclipse và Lumio đặc biệt đại diện.

Neon tuyên bố là dự án EVM song song đầu tiên trong hệ sinh thái Solana, cho phép các nhà phát triển chuyển đổi dự án hệ sinh thái Ethereum sang hệ sinh thái Solana một cách mượt mà. Eclipse là giao thức khác trong hệ sinh thái Solana tương thích với EVM, được xây dựng với kiến trúc linh hoạt. Trong ba dự án này, chỉ có Neon đã phát hành token riêng, đạt giá trị vốn hóa thị trường lưu thông trên 78 triệu.

Hai dự án khác vẫn đang ở giai đoạn khá sớm. Lumio kết hợp Aptos và Ethereum để tạo ra một giao thức rollup L2 lạc quan, thực hiện các ứng dụng Ethereum một cách hiệu quả với tốc độ của Move VM.

Về mặt tài chính, Neon hoàn thành quá trình gọi vốn 40 triệu đô la vào tháng 11 năm 2021 và 5 triệu đô la vào tháng 6 năm 2023, tổng cộng 45 triệu đô la. Eclipse hoàn thành quá trình gọi vốn 6 triệu đô la vào tháng 8 năm 2022, 9 triệu đô la vào tháng 9 năm 2022 và 50 triệu đô la vào tháng 3 năm 2024, tổng cộng 65 triệu đô la. Lumio hiện chưa huy động vốn.

Ba dự án nào cũng chưa thành lập được một hệ sinh thái ứng dụng quy mô lớn, nhưng họ đều có hàng chục đến hàng trăm ngàn người theo dõi hoặc thành viên trên các nền tảng truyền thông xã hội lớn, cho thấy sự hoạt động cộng đồng đáng kể.

Từ quan điểm cơ chế, Neon là một trình giả lập EVM trên mạng Solana, chạy như một hợp đồng thông minh. Nhà phát triển có thể sử dụng các ngôn ngữ như Solidity và Vyper để viết ứng dụng dApp, và có thể sử dụng các công cụ Ethereum và các API RPC tương thích Ethereum, tài khoản, chữ ký, và các tiêu chuẩn token, như MetaMask, Hardhat, và Remix. Trong khi đó, họ tận hưởng các lợi ích từ việc phí thấp, tốc độ thực hiện giao dịch cao, và khả năng xử lý song song mà Solana mang lại.

Các giao dịch Ethereum được gửi từ giao diện ứng dụng Ethereum dApp được chuyển đổi bởi một proxy thành giao dịch Solana, sau đó được thực thi trong bộ giả lập, sửa đổi trạng thái chuỗi. Điều này giống như các bộ giả lập trò chơi mà chúng ta thường sử dụng trên PC, cho phép chúng ta chơi các trò chơi độc quyền từ các hệ máy như Switch và PlayStation trên máy tính để bàn. Neon cho phép các nhà phát triển Ethereum chạy các ứng dụng Ethereum trên mạng Solana.

Eclipse áp dụng một phương pháp triển khai khác nhau: thực hiện giao dịch thông qua SVM và giải quyết giao dịch thông qua EVM. Eclipse sử dụng kiến trúc blockchain theo mô-đun, nơi mà nó chỉ xử lý thực hiện giao dịch và giao các trách nhiệm khác cho bên ngoài, tạo thành một giải pháp thống nhất thông qua sự kết hợp mô-đun.

Ví dụ, nó sử dụng Celestia để quản lý sẵn có dữ liệu và Ethereum để thực hiện và thanh toán giao dịch. Eclipse đảm bảo tốc độ thực hiện thông qua SVM và an toàn thông qua xác nhận và thanh toán của Ethereum.

Lumio áp dụng một triết lý thiết kế độc lập với các lớp thực thi và giải quyết, hỗ trợ nhiều máy ảo khác nhau và tương thích với nhiều mạng L1/L2: Ethereum, Aptos, Optimism, Avalanche, zkSync, và các mạng khác. Nó thực thi giao dịch thông qua Move VM và giải quyết chúng thông qua EVM, từ đó kết nối các hệ sinh thái Ethereum và Aptos.

Tuy nhiên, tham vọng của Lumio không dừng lại ở đó. Tầm nhìn của họ là cung cấp cuộc gọi giữa các máy ảo giao tiếp với tốc độ cao nhất và mức giá thấp nhất để đạt được tính kết nối lưu thông đa khối lượng trên nhiều Blockchain.

Các dự án chính hiện liên quan đến câu chuyện EVM song song như đã thể hiện trong biểu đồ dưới đây.

6. Kết luận và Triển vọng

Người ta thường so sánh Bitcoin với một “sổ cái phân tán” và Ethereum với một “máy trạng thái phân tán”. Nếu chúng ta coi tất cả các node hoạt động trong mạng blockchain như một máy tính duy nhất, thì blockchain song song cơ bản nghiên cứu cách tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên xử lý của “máy tính” này để đạt được tốc độ thực thi nhanh nhất.

Đây là một sự tiến hóa không thể tránh khỏi trong lịch sử công nghệ máy tính, tương tự như sự phát triển từ bộ xử lý đơn lõi sang bộ xử lý đa lõi, và các hệ điều hành tiến hóa từ mô hình đơn người dùng đơn luồng sang đa người dùng đa luồng. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển liên tục của ngành công nghiệp.

Các nguyên tắc kỹ thuật của EVM song song có thể được phân chia thành hai thành phần: máy ảo và cơ chế thực thi song song. Trong ngữ cảnh của Blockchain, máy ảo tích hợp một tập hợp các hướng dẫn để thực thi hợp đồng và chạy dApps theo cách phân tán. Cơ chế thực thi song song chủ yếu tập trung vào việc tối đa hóa tốc độ thực thi giao dịch đồng thời đảm bảo tính chính xác của kết quả giao dịch.

Một mặt, các VM song song chia sẻ nguyên tắc kỹ thuật chung. Đầu tiên, mô hình song song lạc quan là một sự đồng thuận cho các khối công cộng L1. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mô hình khóa bộ nhớ là vô dụng. Sự ưu việt về công nghệ không tồn tại; thay vào đó, đó là trình độ kỹ năng của các nhà phát triển khác nhau.

Thứ hai, các dự án như Fuel tin rằng các cơ chế mở rộng ngoại chuỗi chỉ có thể đạt hiệu suất tối đa sau khi modul hóa. Cuối cùng, nhiều dự án L2 tìm cách tăng khả năng xử lý giao dịch bằng cách tích hợp với các chuỗi khối công cộng L1 song song, từ đó đạt được khả năng mở rộng qua hệ sinh thái.

Trong khi đó, các chuỗi khối song song có những thành tựu kỹ thuật độc đáo của riêng họ. Ngay cả khi áp dụng cùng mô hình thực thi song song, các nhóm khác nhau đã triển khai các mẫu thiết kế kiến trúc khác nhau, mô hình dữ liệu hoặc cơ chế tiền xử lý khác nhau. Sự khám phá công nghệ là vô tận, và các dự án khác nhau phát triển công nghệ khác nhau dựa trên tầm nhìn khác nhau để thúc đẩy thực hành lên mức cao hơn.

Nhìn vào tương lai, nhiều dự án L1 và L2 sẽ tham gia vào cuộc cạnh tranh trong các EVM song song. Dòng L1 sẽ chứng kiến một cuộc cạnh tranh toàn diện giữa các trại song song EVM và không phải EVM trong tài nguyên bộ xử lý, tài nguyên lưu trữ, tài nguyên mạng, tài nguyên hệ thống tập tin và tài nguyên thiết bị. Cuộc cạnh tranh này cũng sẽ tạo ra các câu chuyện mới liên quan đến việc nâng cao hiệu suất. Trong khi đó, dòng L2 sẽ tiến triển hướng tới các bộ mô phỏng máy ảo blockchain hoặc các blockchain modul.

Trong tương lai, việc tối ưu hóa cơ sở hạ tầng sẽ mang lại tốc độ nhanh hơn, chi phí thấp hơn và hiệu quả cao hơn. Các doanh nhân Web3 có thể táo bạo sáng tạo mô hình kinh doanh để tạo ra trải nghiệm sản phẩm phi tập trung tốt hơn trên toàn cầu, làm cho hệ sinh thái ngành công nghiệp phát triển hơn nữa. Đối với các nhà đầu tư Web3, tập trung chỉ vào công nghệ là không đủ.

Khi chọn mục tiêu đầu tư, nhà đầu tư nên xem xét cả câu chuyện, vốn hóa thị trường và tính thanh khoản, chọn các dự án có “câu chuyện tốt,” “vốn hóa thị trường thấp,” và “tính thanh khoản cao.” Sau đó, họ nên tìm hiểu kỹ về doanh nghiệp, lý lịch nhóm sáng lập, mô hình kinh tế, marketing và các dự án sinh thái, từ đó khám phá ra những dự án tiềm năng và tìm kiếm những con đường đầu tư phù hợp.

EVM song song vẫn đang ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển, với các dự án như Neon, Monad, Canto, Eclipse, Fuel và Lumio ở giai đoạn mà giá trị của chúng chưa được thực sự nhận ra. Đặc biệt, Monad, Canto và Fuel.

Từ phong cách tiếp thị của Monad, không chỉ đáng chú ý một mình, mà các dự án meme trong hệ sinh thái của nó cũng đáng chú ý, có thể dẫn đến những câu chuyện kiếm nhanh tiền bằng sự kích động. Canto đáp ứng các điều kiện của “câu chuyện tốt” và “định giá thấp trên thị trường,” nhưng liệu đó có phải là mục tiêu đầu tư tốt vẫn đòi hỏi sự kiểm tra kỹ lưỡng của các chỉ số khác nhau. Fuel đại diện cho một hướng phát triển phổ biến trong các blockchain modul và cũng có thể tạo ra cơ hội đầu tư mới, tất cả đều là những hướng đáng chú ý.

tuyên bố:

1. Bài viết này được sao chép từ Gryphsis Academy) , tiêu đề gốc là "Mười Nghìn Từ Diễn Giải về EVM Song Song: Làm thế nào để Vượt qua Chướng Ngại Vật Hiệu Suất của Blockchain?" , bản quyền thuộc về tác giả gốc [@leesper6], nếu bạn có bất kỳ ý kiến nào về việc sao chép, vui lòng liên hệ Đội ngũ học viên Gate, nhóm sẽ xử lý nó ngay sau khi theo quy trình liên quan.

2. Thông báo: Các quan điểm và ý kiến được thể hiện trong bài viết này chỉ đại diện cho quan điểm cá nhân của tác giả và không cấu thành bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.

3. Các phiên bản ngôn ngữ khác của bài viết được dịch bởi nhóm Gate Learn và không được đề cập.Gate.ioBài dịch không được sao chép, phân phối hoặc đạo văn.