EVM：イーサリアムのコアコンポーネント

EVMはイーサリアムのコアで、スマートコントラクトの実行と取引の処理を担当します。それは計算エンジンであり、計算とストレージの抽象を提供し、Java仮想マシンの仕様に似ています。EVMは独自のバイトコード命令セットを実行し、通常はSolidityによってコンパイルされます。

EVMは準チューリング完全なステートマシンです。"準"というのは、すべての実行ステップが限られたリソースであるGasを消費し、無限ループによってプラットフォーム全体が停止する可能性を回避するためです。

EVMにはスケジューリング機能がなく、イーサリアムの実行モジュールはブロックからトランザクションを取り出し、EVMが順次実行します。実行プロセスでは最新の世界状態が変更され、1つのトランザクションの実行が完了した後に状態が累積され、ブロックが完成するまで最新の世界状態が形成されます。次のブロックの実行は、前のブロックの実行後の世界状態に厳密に依存するため、イーサリアムのトランザクションの線形実行プロセスは並行実行の最適化を行うことが難しいです。

イーサリアムプロトコルは、トランザクションが順番に実行されることを規定しています。順番に実行されることで、トランザクションやスマートコントラクトが確定的な順序で実行され、安全性が保障されますが、高負荷の状況ではネットワークの混雑や遅延を引き起こす可能性があり、これがイーサリアムの性能ボトルネックの原因でもあります。

! 並列EVM:高性能レイヤー1マインドスワッピング

高性能なレイヤー 1 並列処理

大多数高性能Layer1は、イーサリアムが並行処理できない欠陥を基に自らの最適化方案を設計しており、主に仮想マシンと並行実行の2つの側面に集中しています。

バーチャルマシン

EVMは256ビットの仮想マシンとして設計されており、その目的はイーサリアムのハッシュアルゴリズムをより扱いやすくすることです。しかし、EVMを実行するコンピュータは、256ビットのバイトをローカルアーキテクチャにマッピングしてスマートコントラクトを実行する必要があるため、全体のシステムは非常に非効率的になります。そのため、高性能Layer1はWASM、eBPFバイトコード、またはMoveバイトコードに基づく仮想マシンをより多く採用しています。

WASMは、サイズが小さく、読み込みが速く、ポータブルで、サンドボックスのセキュリティメカニズムに基づくバイトコード形式であり、多くのブロックチェーンプロジェクトで採用されています。eBPFは、より豊富な命令セットを提供し、ソースコードを変更することなくオペレーティングシステムのカーネルに対して動的に介入し、その動作を変更することを可能にします。Moveは、新しいスマートコントラクトプログラミング言語で、柔軟性、安全性、検証可能性に重点を置いています。

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並列実行

ブロックチェーンにおける並行実行は、関係のないトランザクションを同時に処理することを意味します。並行実行を実現するための主な課題は、どのトランザクションが関係なく、どれが独立しているかを特定することです。高性能Layer1は主に2つの方法に依存しています：状態アクセス方法と楽観的並行モデル。

状態アクセス方法は、各トランザクションがブロックチェーンの状態のどの部分にアクセスできるかを事前に知る必要があり、それによってどのトランザクションが独立しているかを分析します。楽観的並行モデルは、すべてのトランザクションが独立しているという仮定の下で動作し、この仮定を回顧的に検証し、必要に応じて調整を行います。

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パラレルEVM

並行EVMは2021年に提起され、複数の取引を同時に処理するEVMを指し、既存のEVMの性能と効率を改善することを目的としています。2023年末には、並行EVMが再びホットな話題となり、複数のプロジェクトが並行EVMのラベルを貼りました。

合理な並行EVM定義には三つのカテゴリが含まれます：

1. 並行実行技術を採用していないEVM互換Layer1の並行実行アップグレード
2. EVM対応レイヤー1と並列実行技術
3. パラレル実行技術を採用した非EVM互換Layer1のEVM互換ソリューション

代表プロジェクトには、Monand、Sei V2、Artela、Solana Neonなどが含まれます。これらのプロジェクトは、トランザクション処理効率とネットワークパフォーマンスを向上させるために、異なる技術的ソリューションを採用して並行実行を実現しています。

! 並列EVM:高性能レイヤー1マインドスワッピング

! 並列EVM:高性能レイヤー1マインドスワッピング

! 並列EVM:高性能レイヤー1マインドスワッピング

! パラレルEVM:高性能レイヤー1マインドスワッピング

まとめ

ブロックチェーンの並行技術は繰り返し議論されているトピックですが、現在のところ主に楽観的実行モデルの改造と模倣に集中しており、実質的な突破口が欠けています。今後、より多くの新興Layer1プロジェクトが並行EVMの競争に加わる可能性があり、古いLayer1もEVM並行アップグレードやEVM互換ソリューションを実現するかもしれません。

高性能EVMのナラティブに加えて、ブロックチェーン分野にはWASM、SVM、Move VMなどの技術の応用と革新といった多様な発展が必要です。この多様な発展は、ブロックチェーンエコシステム全体の進歩と革新を促進するのに役立ちます。