本文取自: Reforge Research
编译: Odaily星球日报Wenser
编者按：以太坊的高gas 费用、安全性隐患一直以来饱受批评。加上近期并行EVM 的讨论引起业界高度关注，Reforge Research 与多名EVM L1 生态网络、AMM行业以及跨链协议等资深业内人士进行了深入交流，以了解不同生态系统对这一话题的不同观点，Odaily星球日报对本文予以编译，供大家参考学习。
介绍
在现今的电脑系统中，想要让任务更快且更有效率地处理通常意味着并行处理，而非顺序处理。这种由现代电脑的多核心处理器架构催生出来的现象，顾名思义称为「并行化」。传统意义上分步骤处理的任务现在往往能够同时处理，以最大限度地发挥处理器的效能。同样，在区块链网路中，这种同时执行多个操作的原则也适用於交易操作，尽管并非利用多个处理器进行操作，而是利用网路中众多节点的集体验证能力。一些早期范例包括：
对EVM来说，自成立以来，交易和智能合约的执行都是顺序化处理的。这种单执行绪执行设计限制了整个系统的吞吐量和可扩展性，而这缺陷在网路需求过载时尤其明显。随着网路节点面临日益加重的工作负载，区块链网路不可避免地变慢，用户也将面对更高的成本，为了在拥挤的网路环境中交易优先处理，他们不得不给出更高的竞价。
自从V italik 於2017 年提出的EIP 提案以来，以太坊社群一直在探索将并行处理作为解决方案。最初的目的是透过传统的分片区块链或分片化来实现并行化。然而，L2 Rollup 的快速开发和应用能够提供更简单、更直接的可扩展性优势，因而将以太坊的发展重点从分片转移到了现在所谓的「 danksharding 」。借助danksharding，分片主要用作资料可用层，而非并行执行交易。然而，由於danksharding 尚未完全实现，人们的注意力已经转向了几个具有EVM 相容性的关键替代性并行化L1 网路（尤其是Monad、Neon EVM 和Sei）。
监於软体系统工程的传统发展态势和其他网路可扩展性的成功，EVM 的并行推进是不可避免的。我们以坚定的信念期待这一转变，而未来的走向虽然不明确，但却充满希望。这将对全球最大的智慧合约开发者生态系统（目前拥有超过800 亿美元TVL）产生巨大影响。当gas 费经过优化状态存取情况而减少到仅仅一美分的几分之一时，情况会变得如何？对於应用层开发者来说，可供设计的空间如何广阔？以下是我们对後平行EVM 世界後续发展可能性的看法。
并行化是一种手段，而非目的
扩展区块链是一个多维问题，而并行执行为更多关键基础设施的开发铺平了道路，例如区块链状态储存。
在并行EVM 上运作的专案面临的主要挑战不仅是使计算能够同时进行，而且要确保在并行化环境中对最佳化状态存取和修改。问题的关键在於两个主要问题：
- 以太坊客户端和以太坊本身使用不同的储存资料结构（B树/LSM树与默克尔树），导致将一个资料结构嵌入另一个资料结构时效能不佳。
- 在并行执行中，对於交易读取和更新而言的非同步输入/输出（简称异步I/O ）的能力至关重要；操作进程因互相等待对方反应而卡顿，浪费所有速率收益。
与检索或设定储存值的成本相比，增加大量额外的SHA-3 杂凑或计算等附加计算任务是次要的。为了减少交易处理时间和gas 费用，资料库本身的基础设施必须加以改善。这不仅是采用传统的资料库架构作为原始键值储存的替代方案（如SQL 资料库）的问题。与使用基本键值储存相比，使用关联式模型实现EVM 状态会增加不必要的复杂性和开销，从而导致「 载入」和「 储存」操作的成本更高。 EVM 状态不需要像排序、范围扫描或互动语义等功能，因为它只执行点读取和点写入操作，并且写入操作分别发生在每个区块末尾。反过来说，对於这些改进的需求应该集中在解决诸如可扩展性、低延迟读写、高效的并发控制、状态修剪和归档，以及与EVM的无缝集成等主要考虑因素。例如，Monad正在从零开始建立一个被称为MonadDB 的自订状态资料库。它将利用最新的核心支援进行非同步操作，同时在磁碟上和记忆体中本地实作默克尔树资料结构。
我们预计将看到对底层键值资料库的进一步改进以及支援区块链储存能力大部分的第三方基础设施的显着改进。
Make pCLOBs Great Again
随着DeFi向更高保真度的状态转变，CLOBs （中心限价订单薄）将成为交易的主要设计方法。
自2017年首次亮相以来，透过提供简单性操作和引导流动性的独特能力，自动做市商（AMMs）已经成为DeFi的基石。透过利用流动性池和定价演算法，AMMs 彻底改革了DeFi，进而成为了传统交易系统（如订单簿）的最佳替代品。尽管是传统金融的基础建构模组，但将中心限价订单簿（CLOBs）引入以太坊时，这项机制受到了区块链可扩展性的限制。它们需要大量的交易，因为每个订单提交、执行、取消或修改都需要新的链上交易。由於以太坊在可扩展性方面的努力尚不成熟，基於这项要求所带来的成本使得CLOBs在DeFi的早期阶段并不适用，进而导致了早期尝试（如EtherDelta）的失败。然而，即使AMMs 广受欢迎，它们也面临着自身固有的限制。随着DeFi日益成熟并逐渐吸引了越来越多的资深交易者和成熟机构，这些缺点变得越明显。
在认识到CLOBs的优越性後，将以CLOBs为基础的交易所纳入DeFi的尝试开始在可选的、更具扩展性的区块链网路上越发常见。诸如Kujira、Serum（RIP，该项目已下线）、Demex、dYdX、Dexalot以及最近的Aori和Hyperliquid等协议旨在提供比AMM 等竞争对手更好的链上交易体验。然而，除了针对特定细分市场的项目（例如dYdX和Hyperliquid用於永续合约）之外，这些替代网路上的CLOBs面临着可扩展性之外的一系列挑战：
带有blob的CLOBs
Dencun主网公告
L2 表现如何呢？
与以太坊主网相比，现有的以太坊L2 在交易吞吐量和gas 费用方面都有着明显改善，特别是在最近的Dencun硬分叉（坎昆升级）之後。透过将gas 密集调用资料替换为轻量级二进位大型物件（blobs）， gas 费用大幅减少。
根据growthepie的数据，截至4月1日，Arbitrum和OP 网路的gas 费用分别为0.028美元和0.064美元，其中Mantle 网路最便宜，仅为0.015美元。这与坎昆升级之前的gas 费用相差甚远，因为以前调用资料费用占gas 成本的70%-90%。不幸的是，这还不够便宜，而且发起/取消费用约为0.01美元仍然稍显高昂。
例如，相对於实际执行的交易数量，机构交易者和做市商会设定大量订单，因而通常具有较高的订单与交易比率。即使按照当今的L2 费用定价，支付订单提交费用，随後修改或取消订单簿上的这些订单，也可能对机构参与者的盈利能力和战略决策产生重大影响。想像以下以下范例：
公司A：每小时进行10,000次订单提交、1,000 笔交易、9,000次取消或修改是一个相对标准的基准。如果该公司一整天内在100个订单簿上进行操作，即使一笔交易费用小於0.01美元，整体操作产生的费用也将轻易超过15万美元。
新的解法：The pCLOB
随着并行EVM 的出现，得益於CLOBs 在链上引领的可行性，我们预计DeFi 活动将迎来激增。但不只是CLOBs ——可程式中心限价订单簿（简称pCLOBs）。监於DeFi 天生的可组合性，我们可以与无数协议互动（仅受gas 限制），从而创建大量的交易对。利用这一原理，pCLOB 可以在订单提交过程中启用嵌入的自订逻辑。此逻辑可以在订单提交前或提交後调用。例如，pCLOB 智能合约可以包含自订逻辑以实现：
-根据预定义规则或市场条件验证订单参数（例如，价格和数量）
-执行即时风险检查（例如，确保杠杆交易的足够保证金或抵押品）
-根据任意参数（例如，订单类型、交易量、市场波动等）应用动态费用计算
-根据指定触发条件执行条件订单
……并且仍然比现有交易设计更为划算。
准时制（JIT）的概念很好地说明了这一点。流动性不会闲置在任何单一交易所，而是会其他地方产生收益，直到订单匹配并从基础平台中提取流动性的那一刻。谁不想在获取交易流动性之前在MakerDAO 上赚取最後一点收益？ Mangrove Exchange 开启的创新「报价即代码」的方法暗示了这个机制的潜力。当订单簿中的报价匹配时，其中嵌入的代码部分将被执行，其唯一任务是找到订单接受者所要求的流动性。尽管如此，与L2 可扩展性和成本相关的挑战仍然存在。
并行EVM 也从根本上增强了pCLOBs 的配对引擎。现在，pCLOB 可以实现一个平行匹配引擎，利用多个「通道」同时处理传入订单并执行匹配计算。每个通道都可以处理订单簿的子集，因此价格-时间优先顺序不受限制，且仅在找到匹配项时才会执行。订单提交、执行和修改之间的延迟降低使得订单簿更新变得更有效率。
“由於其能够在流动性不足的情况下持续做市，AMMs 很可能继续被广泛应用於长尾资产；然而，对於“蓝筹”资产，pCLOBs 将占据主导地位。”
——Monad 的共同创办人兼CEO Keone
Monad 的联合创始人兼CEO Keone 在与我们的一次讨论中表示，他认为，我们可以期待在不同的高吞吐量生态系统中出现多个pCLOBs。 Keone 强调，由於操作费用更低，这些pCLOBs 将对更大范围的DeFi生态系统产生重大影响。
即使只有少数这些改进，我们也预期pCLOBs 将在提高资本效率以及开启DeFi 中的新类别等方面产生重大影响。
懂了，我们需要更多的应用，但首先…
现有应用和新应用需要以一种能够充分利用基础并行化的方式进行架构设计。
除了pCLOBs 之外，目前的去中心化应用程式并不是并行的——它们与区块链的交互本质上是顺序进行的。然而，历史表明，技术和应用程式自然利用新进步以驱动自身发展，即使最初设计时并未考虑这些因素。
「当第一款iPhone 推出时，为其设计的应用程式看起来很像糟糕的电脑应用程式。这里也是同样的情况。就像我们正在为区块链添加多核心一样，这将带来更好的应用程式。”
——Sei 生态的区块链架构师Steven Landers 如此说。
从在互联网上作为杂志目录展示到强大的双边市场的存在，电子商务的发展就是一个典型的例子。随着并行EVM 成为现实，我们将目睹去中心化应用程式的类似转变。这凸显了一个关键的限制：设计时未考虑并行性的应用程式将无法从并行EVM 的效率提升中获益。因此，仅仅在基础设施层具有并行性而不重新设计应用程式层的做法远远不够，它们必须在架构上保持一致。
状态争用
在不对应用程式本身进行任何更改的情况下，我们仍然期望效能会提高2-4倍，但当它能够再度突破时，为什麽要止步於此呢？这种转变带来了一个关键挑战：应用程式需要从根本上重新设计，以适应平行处理的细微差别。
“如果你想利用吞吐量，你需要限制交易之间的争用。”
——Sei 生态的区块链架构师Steven Landers 说。
更具体地说，当去中心化应用程式的多个交易尝试同时修改相同状态时，他们之间会出现冲突。解决交易冲突需要对它们进行顺序化处理，但这抵消了并行化的好处。
有许多方法可以解决这一冲突，我们目前不会详细讨论，但在执行过程中遇到的潜在冲突数量很大程度上取决於应用程式开发者。纵观去中心化应用程序，即使是如Uniswap 这样最受欢迎的协议，在设计之初和实现过程当中，也没有考虑到这一限制。 Aori（一个面向做市商的高频链下订单簿系统）的共同创办人0xTaker 与我们深入讨论了并行化世界中将发生的主要状态争议。对於AMM 来说，由於其设定的点对池模型，许多交易者可能会同时针对单一池进行交易操作。从几笔交易到百余笔交易，这些操作都将争夺交易优先级，因此AMM 设计者将不得不仔细考虑流动性如何分配和管理，以最大程度地提高流动性池的效益。
并行EVM L1 网路Sei 生态的核心开发者Steven 强调了在多执行绪开发中考虑状态争用的重要性，并指出Sei 正在积极研究并行化意味着什麽，以及如何确保资源得到充分利用。
性能可预测性
MegaETH的共同创办人兼执行长Yilong也向我们强调了去中心化应用程式寻求效能可预测性的重要性。
效能可预测性是指去中心化应用程式在一定时间内始终能够执行交易，而不受网路拥塞或其他因素的影响。实现这一点的一种方法是透过应用特定的链，然而，虽然应用特定的链提供了可预测的性能，但它们牺牲了可组合性。
“并行化提供了一种透过本地费用市场进行实验以实现最小化状态争用的方法。”
Aori的共同创办人0xTaker说。
另外，高级并行性和多维收费机制可以使单一区块链为每个应用程式提供更确定的效能，同时保持整体可组合性。
Solana拥有一个很好的在地化收费市场系统，因此，如果多个用户访问相同状态，则会对其收取更高的费用（高峰定价），而不是在全球收费市场中相互竞价。这种方法特别有利於需要性能可预测性和可组合性的松散连接协定。
要理解这个概念，可以将其视为一个有多条车道和动态收费的高速公路系统。在尖峰时段，高速公路可以为愿意支付更高通行费的车辆分配专用快速车道。这些快速车道确保那些优先考虑速度并愿意支付额外费用的人有可预测且更快的行驶时间。同时，普通车道对所有车辆开放，保持了高速公路系统的整体连接性。
可能性的多元想像
尽管需要重新建造协议以与底层并行化保持一致看似极具挑战性，但DeFi和其他垂直领域可能的设计空间将显着扩展。我们可以期待看到专注於解决以前由於效能限制而不切实际的用例的更复杂、更有效率的新一代应用程式。
「回到1995年，唯一的网路方案是每下载1MB的资料都要支付0.1 美元- 你会谨慎地选择去哪个网站。想像一下，从那个时候到无限的变化，注意人们将会如何处理以及哪些事情将变得可能。”
Monad的联合创始人兼首席执行官Keone Hon说。
我们有可能回到类似於中心化交易所早期的情景——一场用户获取战争，在这场战争中，DeFi应用程序，特别是去中心化交易所，提供了推荐计划（例如积分、空投）和优越的使用者体验作为武器。我们可以看到一个任何合理互动性都将存在的链上游戏世界，这将大不一样。混合订单簿-AMMs已经存在，但与其将CLOB序列器作为独立节点设置於链下然後通过治理进行去中心化，我们可以将其移至链上，从而提高它的去中心化程度，降低延迟，并增强其可组合性。完全在链上的社交互动现在也是可行的。坦白说，任何拥有大量参与者或代理人同时操作的场景现在都可以公之於众，加以讨论。
除了人类以外，智慧代理很可能会比现在更主导链上的交易流。 作为这场游戏中的玩家，以套利机器人的角色和拥有自主执行交易能力的AI已经存在已久，然而，它们未来的参与将呈指数级增长。我们的看法是，任何形式的链上参与都将在某种程度上被人工智慧增强。代理交易的延迟要求将比我们今天设想的更重要。
归根究底，技术进步只是基本的推动因素。最终，胜利者是谁，将取决於谁能够比竞争对手更好地吸引用户和引导交易量/流动性。不同的是，现在开发者需要做的更多。
加密应用程式使用者体验很烂…现在，它会变得好一点
使用者体验一致性（UXU）不仅是可行的，而且是必要的——业界肯定会朝着实现这一目标迈进。
谢谢你，GPT侠
如今的区块链用户体验是碎片化且繁琐的- 用户需要在多个区块链、钱包和协议之间跳转，等待交易完成的同时，面临安全漏洞或被黑客攻击的风险。理想的未来是用户可以安全地与其资产无缝交互，而不必担心底层区块链基础设施。这种从目前碎片化的使用者体验过渡到统一、简化体验的过程，我们称之为使用者体验统一（UXU）。
本质而言，提高区块链效能，特别是透过降低延迟和降低费用，可以显着解决用户体验问题。 从历史上看，效能的进步往往会对我们数位使用者体验的各个方面产生正面影响。例如，更快的网路速度不仅实现了无缝线上互动，还催生了对更丰富、更沉浸式的数位内容的需求。宽频和光纤技术的出现推动了高清视讯和即时线上游戏的低延迟串流媒体的产生，提高了用户对数位平台的期望。这种对深度和品质不断增长的需求推动了许多公司在下一个重要的、吸引人的事物的开发中持续创新——从先进的互动式网路内容到复杂的基於云端的服务，再到虚拟/增强现实体验。网速的提高不仅改善了线上体验本身，而且进一步扩大了用户需求的范围。
同样，区块链效能的提高不仅会透过减少延迟直接增强用户体验，还会间接促进统一和提升整体用户体验的协议的兴起。性能是它们存在的关键因素。特别是并行EVM 这样的网络，性能更好且gas 费用更低，对用户来说，这意味链上操作更加顺畅，从而能够吸引更多的开发者建立生态。在我们与跨链互通性网路Axelar 的共同创办人Sergey 的对话中，他设想了一个不仅兼具可互通性和共生性的世界。
「如果你在一个高吞吐量的链（即并行EVM）上有复杂的逻辑需要实现，而且考虑到链本身的高性能，它可以「吸收」该逻辑和吞吐量的需求，那麽你可以使用互操作性解决方案以一种高效的方式将该功能导出到其他链上。”
——Axelar 联合创办人Sergey Gorbunov 表示。
随着可扩展性问题得到解决，不同生态系统之间的互通性增加，我们将见证将Web3 使用者体验与Web2 相提并论的协议的出现。例如，包括基於意图协定的v2 版本、进阶RPC 基础架构、链抽象支援、以及由人工智慧增强的开放式运算基础架构。
“随着吞吐量网路的提升，我们的节点对状态的编排将加速进行，因为求解器可以非常快速地理解我们的意图。”
——Orb Labs 共同创办人Felix Madutsa
可能繁荣的明日之星
随着性能需求的增加，预言机市场将变得异常繁荣。
并行EVM 意味着对预言机的性能需求增加，在过去几年，这一直是一个极不发达的垂直领域。来自应用层的旺盛需求将振兴这个充斥着性能低下和安全性差的产品的待开发市场，这对於改善DeFi 的可组合性至关重要。例如，市场深度和交易量是考察许多DeFi 先行者的强烈指标。我们预计，像Chainlink 和Pyth 这样的大玩家将在新玩家挑战他们的市场份额时迅速适应。在与Chainlink 的一位资深成员的对话後，我们的想法是一致的：「（在Chainlink 内部）的共识是，如果并行EVM 取得主导地位，我们可能希望重新设计我们的智能合约以从中捕获价值（例如，减少合约之间的依赖关系，使得交易/呼叫不会不必要地依赖执行，从而被MEV 攻击）但由於并行EVM 旨在改善已在EVM 上运行的应用程式的透明度和吞吐量，因此它不应影响网路稳定性。”
这表明Chainlink 理解并行执行对其产品的影响，如前所述，为了利用并行化，他们将不得不重新设计他们的智慧合约。
不是L1的专属派对，并行EVM L2 也想参与其中
从技术角度来看，创建高效能的平行EVM L2 解决方案比开发L1 更容易。这是因为，在L2 网路中，序列器的设定比传统的L1 系统（如Tendermint及其变体）中所使用的基於共识的机制要更加简单。这种简单性源自於并行EVM L2 设定中的序列器只需维护交易顺序，而无需基於共识的L1 系统那样需要许多节点就交易顺序达成一致。
更具体地说，我们预计在短期内，相较於ZK 系，基於OP 网路的平行EVM L2 将占主导地位。最终，我们极度期待透过像RISC0 这样的通用ZK 框架的转变，实现从OP-based Rollups 到ZK-Rollups 的过渡，而不是其他ZK-Rollups 中使用的传统方法。这只是时间问题。
Rust 语言的优势，还在吗？
程式语言选择将在这些系统的发展中发挥重要作用。我们更倾向於以太坊的Rust 实作Reth，而非其他替代方案。这种偏好并非随意，因为Rust 相对於其他语言具有许多优势，包括无垃圾回收的记忆体安全、零成本抽象和丰富类型系统等。
Rust Yes！
如你我所见，Rust 和C++ 之间的竞争正在成为新一代区块链开发语言中的重要竞争。尽管这种竞争经常被忽视，但不应被忽视。开发语言的选择至关重要，因为它影响开发人员建置系统的效率、安全性和灵活性。
开发者是这些系统的实现者，他们的偏好和专业知识对产业的发展方向至关重要。我们坚信Rust 最终将脱颖而出。然而，将一种已完成的应用移植到另一个应用之中远非易事。这需要大量的资源、时间和专业知识，这进一步凸显了从一开始就选择正确的开发语言的重要性。
在并行执行的背景下，我们不能不提及Move 语言。
虽然Rust 和C++ 经常是讨论的焦点，但在这种情况下，Move 语言有一些特点使其同样适合。
未来考量：EVM 应根治其不安全性
尽管我们对并行EVM 後的链上宇宙描绘了令人难以置信的乐观图景，但如果不解决EVM 和智能合约安全方面的缺陷，一切都没有意义。
与网路经济和共识安全有所不同，骇客利用以太坊DeFi 协定的智慧合约安全漏洞，在2023年仅一年就窃取了超过13亿美元。因此，使用者更倾向於使用如同围墙的花园一样的CEXs（中心化交易所）或混合中心化节点的「去中心化」协议——为了改善链上体验而牺牲了去中心化，选择了被认为更安全（和性能更好）的中心化体验。
问题是，一般使用者会关心去中心化程度吗？
EVM 设计中缺乏固有的安全功能是这些漏洞出现的根本原因。
与航空航太工业类似，严格的安全标准使得航空旅行非常安全，但区块链世界对安全的处理方式与之形成鲜明对比。正如人们将生命看得高於一切一样，他们的金融资产安全同样至关重要。详尽测试、冗余、容错和严格的开发标准等关键做法支撑着航空安全记录，但这些关键特性目前在EVM 中是缺少的，在大多数情况下，其他虚拟机器系统也是如此。
一个潜在的解决方案是采用双虚拟机设置，其中一个单独的虚拟机器（例如CosmWasm ）用於监控EVM 智慧合约的即时执行，就像防毒软体在作业系统中的功能一样。这种结构支援进阶检查，例如呼叫堆叠检查，专门用於减少骇客事件。然而，这种方法将需要对现有的区块链系统进行重大升级。我们期待更新、更好的解决方案，像Arbitrum Stylus 和Artela，一开始就实作这种架构。
市场上现有的安全机制往往是被动执行的，透过检查记忆体池或智慧合约程式码审计/审查来应对即将到来或尝试进行的威胁。尽管这些机制有所帮助，但它们未能解决虚拟机器设计中的潜在漏洞，所以必须采取更有成效和积极主动的方法来改善和增强区块链网路及其应用层的安全性。
我们主张对区块链虚拟机架构进行根本性改革，以嵌入即时保护和其他关键安全功能，可能透过双虚拟机设定这样已经过成功验证的行业（例如航空航天业）做法来实现这一目的。展望未来，我们强烈支持强调预防性方法的基础设施改进，以确保安全方面的进步与性能方面的行业进展相匹配（即并行EVM ）。
结论
并行EVM 的出现是区块链技术演进的重要转捩点。透过实现交易的同时执行和优化状态访问，并行EVM 为去中心化应用程式开启了一个充满可能性的新时代。从可程式CLOB 的复苏到更复杂且性能更强的应用程式的出现， 平行EVM 为一个统一且用户友好的区块链生态系统奠定了基础。
随着产业接受这项典范转移，我们可以预见一波创新浪潮将会拓宽去中心化技术的边界。最终，这一转变的成功将取决於开发人员、基础设施提供者和更广泛的社区适应以及遵循并行执行原则的能力，从而引领科技无缝融入我们日常生活的崭新未来。
并行EVM 的出现有可能重塑去中心化应用和使用者体验的格局。透过解决长期以来阻碍DeFi 等关键垂直领域成长的可扩展性和效能限制，并行EVM 为一个复杂的高吞吐量应用程式可以不牺牲「三重困境」得以发展的未来提供了可能。
要实现这一愿景，需要的不仅仅是基础设施的进步，开发者也必须从根本上重新思考他们应用程式的架构，以符合平行处理的原则，最大程度地减少状态争用，最大限度地提高性能可预测性。即便如此，尽管前方一片光明，但我们必须强调，安全性的优先顺序与可扩展性同等重要。
