Lời giới thiệu
Gần đây, ba dự án EVM hàng đầu đã đồng loạt ra mắt mạng thử nghiệm, lần lượt là Monad ra mắt mạng thử nghiệm vào ngày 19 tháng 2, MegaETH ra mắt mạng thử nghiệm vào ngày 21 tháng 3, và Pharos ra mắt mạng thử nghiệm vào ngày 24 tháng 3. Chủ đề chính của công nghệ Web3 dường như sau AI Agent, lại quay trở về với EVM song song - câu chuyện nóng nhất vào đầu năm 2024.
EVM (Ethereum Virtual Machine, Máy ảo Ethereum) là cốt lõi của Ethereum, chịu trách nhiệm thực thi hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch. EVM là một động cơ tính toán, cung cấp sự trừu tượng về tính toán và lưu trữ, nhưng EVM không có chức năng lập lịch. Mô-đun thực thi của Ethereum lấy từng giao dịch từ khối, EVM chịu trách nhiệm thực hiện chúng theo thứ tự. Mặc dù việc thực hiện theo thứ tự đảm bảo rằng giao dịch và hợp đồng thông minh có thể được thực hiện theo thứ tự xác định, đảm bảo an toàn, nhưng trong trường hợp tải cao, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng và độ trễ.
EVM song song làm tăng đáng kể thông lượng của mạng bằng cách cho phép nhiều hoạt động được thực hiện đồng thời, do đó nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng của toàn bộ blockchain. Trên thực tế, EVM song song mà chúng tôi đề cập đến thực sự đề cập đến blockchain tương thích EVM hiệu suất cao, không chỉ giới thiệu thực thi song song mà còn nâng cấp toàn diện từ sự đồng thuận, giao dịch, đường ống, lưu trữ đến tăng tốc phần cứng, để cho phép mạng blockchain xử lý nhiều giao dịch hơn trong thời gian ngắn hơn, giải quyết hiệu quả các vấn đề tắc nghẽn mạng và độ trễ của các blockchain truyền thống.
Bài viết này sẽ đi sâu vào khám phá bối cảnh và kiến trúc của ba dự án Monad, MegaETH và Pharos, cũng như những cân nhắc mà các nhà phát triển đã lựa chọn.
Monad
Monad là một blockchain Layer1 tương thích EVM hiệu suất cao, được phát triển bởi Monad Labs. Monad cải thiện khả năng mở rộng của hệ thống trong khi duy trì tính phi tập trung, giải quyết vấn đề thông lượng thấp của các blockchain tương thích EVM hiện tại.
Monad Labs được thành lập vào năm 2022 bởi Keone Hon, James Hunsaker và Eunice Giarta, trong đó Keone và James là cựu nhân viên của gã khổng lồ làm thị trường Jump Trading, còn Eunice đến từ nền tảng không liên quan đến Crypto.
Vào tháng 2 năm 2023, Monad Labs đã hoàn thành vòng gọi vốn hạt giống 19 triệu USD, do Dragonfly dẫn đầu; vào tháng 4 năm 2024, Monad Labs đã hoàn thành vòng gọi vốn mới 225 triệu USD, do Paradigm dẫn đầu. Hiện tại, giá trị của Monad đã đạt 3 tỷ USD.
Lợi thế chính của Monad là nó có thể xử lý lên đến 10.000 giao dịch mỗi giây và có thời gian khối 1 giây. Điều này chủ yếu nhờ vào việc tối ưu hóa ở bốn lĩnh vực sau:
- MonadBFT: Một cơ chế đồng thuận hiệu suất cao dựa trên phiên bản cải tiến của HotStuff. Nó được sử dụng để đạt được sự nhất quán trong việc sắp xếp thứ tự các giao dịch trong điều kiện đồng bộ hóa một phần với sự có mặt của các tác nhân Byzantine. Thứ nhất, MonadBFT áp dụng thuật toán BFT hai giai đoạn, có khả năng đáp ứng lạc quan và có chi phí giao tiếp tuyến tính trong các trường hợp phổ biến và chi phí giao tiếp thứ cấp trong các trường hợp hết thời gian chờ. Thứ hai, MonadBFT áp dụng sơ đồ chữ ký lai, trong đó tính toàn vẹn và tính xác thực của tin nhắn được cung cấp bởi chữ ký ECDSA và các loại tin nhắn tổng hợp (bỏ phiếu và hết thời gian) được cung cấp bởi chữ ký BLS, giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng. Ngoài ra, trong Monad, các nút không duy trì nhóm giao dịch toàn cầu, mà là nhóm giao dịch cục bộ và các giao dịch được các nút RPC chuyển tiếp đến một số nút lãnh đạo tiếp theo, do đó giảm hiệu quả việc chiếm dụng băng thông và độ trễ giao dịch. Cuối cùng, việc truyền thông điệp của MonadBFT cũng sử dụng giao thức RaptorCast, không chỉ chuyển đổi các đề xuất khối thành các khối mã xóa mà còn gửi từng khối đến tất cả các trình xác thực thông qua cây phát sóng hai cấp, RaptorCast tận dụng băng thông tải lên đầy đủ của toàn bộ mạng để truyền các đề xuất khối cho tất cả các trình xác thực trong khi vẫn duy trì khả năng chịu lỗi Byzantine. Nhờ các tính năng này, MonadBFT có thể đạt được sự đồng thuận blockchain hiệu quả và mạnh mẽ;
2. Thực thi không đồng bộ: Thực thi không đồng bộ cho phép Monad cải thiện đáng kể thông lượng thực thi bằng cách tách biệt sự đồng thuận và thực thi. Bằng cách tách biệt sự đồng thuận và thực thi, Monad có thể tăng đáng kể ngân sách thực thi, vì thực thi chuyển từ việc chiếm một phần nhỏ thời gian khối sang chiếm toàn bộ thời gian khối. Đầu tiên, đề xuất khối của Monad không bao gồm gốc trạng thái, để ngăn ngừa phân nhánh nút, đề xuất khối cũng bao gồm gốc trạng thái từ 3 khối trước đó, cho phép các nút phát hiện xem chúng có bị phân nhánh hay không; thứ hai, nút lãnh đạo xây dựng khối với góc nhìn trạng thái trì hoãn, để phòng ngừa các cuộc tấn công DDoS, các nút Monad sẽ xác minh rằng số dư của tài khoản đủ để đáp ứng số ghi nợ cao nhất trong tài khoản người dùng liên quan đến giao dịch đang diễn ra; cuối cùng, sau khi nút nhận được khối được đề xuất, mặc dù lúc này khối chưa được xác nhận cuối cùng, trong thời gian này các nút vẫn có thể thực thi khối được đề xuất trên máy cục bộ, nhưng không đảm bảo rằng nó sẽ được bỏ phiếu hoặc xác nhận cuối cùng. Nhờ những đặc điểm này, Monad cho phép đạt được tốc độ đáng kể, khiến cho blockchain phân đoạn đơn có thể mở rộng đến hàng triệu người dùng;
3. Thực thi song song: Monad sử dụng phương pháp thực thi lạc quan, tức là bắt đầu thực thi các giao dịch tiếp theo trước khi các giao dịch trước đó trong khối hoàn thành. Trạng thái cập nhật của mỗi giao dịch sẽ được hợp nhất theo thứ tự. Điều này đôi khi có thể dẫn đến kết quả thực thi không chính xác. Để giải quyết vấn đề này, Monad theo dõi các đầu vào được sử dụng trong quá trình thực thi giao dịch và so sánh chúng với đầu ra của các giao dịch trước đó. Nếu có sự khác biệt, điều đó cho thấy cần phải thực thi lại giao dịch đó bằng dữ liệu chính xác. Ngoài ra, Monad sử dụng một trình phân tích mã tĩnh khi thực thi giao dịch để dự đoán các mối quan hệ phụ thuộc giữa các giao dịch, nhằm tránh thực thi song song không hợp lệ. Trong trường hợp tốt nhất, Monad có thể dự đoán trước nhiều mối quan hệ phụ thuộc; trong trường hợp tồi tệ nhất, nó sẽ quay lại chế độ thực thi đơn giản. Kỹ thuật thực thi song song của Monad không chỉ nâng cao hiệu quả mạng và thông lượng mà còn giảm thiểu các trường hợp giao dịch thất bại do thực thi song song gây ra thông qua việc tối ưu hóa chiến lược thực thi.
4. MonadDB: MonadDB là thành phần chính trong Monad, được thiết kế để duy trì sự tương thích hoàn toàn với Ethereum trong khi cung cấp hiệu suất cao. MonadDB là một cơ sở dữ liệu KV tùy chỉnh, được xây dựng để lưu trữ dữ liệu blockchain đã xác thực. Đầu tiên, MonadDB triển khai cấu trúc dữ liệu Merkle Patricia Trie một cách tự nhiên trên đĩa và bộ nhớ, và thực hiện hệ thống chỉ mục riêng, loại bỏ sự phụ thuộc vào hệ thống tệp, do đó có thể lưu trữ hiệu quả các nút Merkle Patricia Trie trên đĩa; thứ hai, MonadDB sử dụng I/O bất đồng bộ, tận dụng tối đa sự hỗ trợ của kernel mới nhất cho I/O bất đồng bộ, tránh việc tạo ra nhiều luồng kernel để xử lý các yêu cầu I/O đang chờ xử lý, nhằm cố gắng thực hiện công việc một cách bất đồng bộ; cuối cùng, MonadDB còn sử dụng các công nghệ kiểm soát đồng thời, ghi tuần tự, nén dữ liệu, v.v., nhằm tối ưu hóa thêm hiệu suất của MonadDB. Nhờ những đặc điểm này, MonadDB giảm thời gian truy cập dữ liệu, tăng tốc độ xử lý giao dịch, từ đó nâng cao hiệu suất của toàn bộ mạng blockchain.
MegaETH
MegaETH là blockchain Layer2 nhanh nhất hiện nay, được phát triển bởi MegaLabs. Điểm độc đáo của MegaETH là tập trung vào hiệu suất blockchain thời gian thực, cung cấp độ trễ siêu thấp và khả năng mở rộng cho các ứng dụng cần phản hồi ngay lập tức.
MegaLabs được thành lập vào đầu năm 2023, Giám đốc điều hành Li Yilong có bằng tiến sĩ khoa học máy tính từ Đại học Stanford và đã làm việc tại công ty phần mềm Runtime Verification Inc.; Giám đốc công nghệ Yang Lei là tiến sĩ từ MIT; Giám đốc kinh doanh Kong Shuyao từng là giám đốc phát triển kinh doanh toàn cầu của Consensys; Giám đốc tăng trưởng Namik Muduroglu đã làm việc tại Consensys và Hypersphere.
Vào tháng 6 năm 2024, MegaLabs đã hoàn thành vòng gọi vốn hạt giống 20 triệu USD, do Dragonfly đứng đầu; vào tháng 12 năm 2024, MegaLabs đã thực hiện vòng gọi vốn cộng đồng trên nền tảng Echo, hoàn thành mục tiêu gọi vốn 10 triệu USD trong vòng 3 phút. Hiện tại, MegaETH được định giá trên 200 triệu USD.
MegaETH có 100k TPS và thời gian tạo khối khoảng 10ms, ngay cả dưới tải cao cũng có thể đạt được thời gian phản hồi trong mili giây. Điều này chủ yếu nhờ vào các đặc điểm kỹ thuật sau:
- Chuyên môn hóa nút: Các nút MegaETH với các vai trò khác nhau đảm nhận các chức năng khác nhau và yêu cầu các cấu hình phần cứng khác nhau. Trong MegaETH, có ba vai trò: trình tự chịu trách nhiệm sắp xếp thứ tự và thực hiện các giao dịch, chỉ có một nút tập trung, loại bỏ chi phí đồng thuận và trình sắp xếp chuỗi xuất bản các khối được tạo, dữ liệu nhân chứng và sự khác biệt về trạng thái đối với EigenDA (lớp tính khả dụng của dữ liệu) để đảm bảo rằng những dữ liệu này có sẵn trong mạng; Provers có được các khối và dữ liệu nhân chứng từ các trình tự và thực hiện xác minh không trạng thái thông qua phần cứng chuyên dụng, nghĩa là các khối có thể được xác minh không đồng bộ và mất trật tự mà không cần lưu trữ toàn bộ trạng thái blockchain; Nút đầy đủ nhận được sự khác biệt trạng thái từ trình sắp xếp, cập nhật trạng thái cục bộ, đồng thời có thể xác minh tính hợp lệ của khối bằng cách chứng minh mạng, đảm bảo tính nhất quán và bảo mật của blockchain;
2. Tối ưu hóa mục tiêu: MegaETH “kê toa đúng loại thuốc” cho các vấn đề khác nhau mà các blockchain EVM truyền thống phải đối mặt. Để giải quyết vấn đề độ trễ cao trong việc thu thập dữ liệu trạng thái, MegaETH đã thiết kế một Trie trạng thái mới với bộ nhớ và hiệu suất I / O cực cao, có thể mở rộng trơn tru lên hàng terabyte dữ liệu trạng thái mà không phải chịu thêm chi phí I / O. Đối với vấn đề thực thi nối tiếp, trình tự của MegaETH có thể áp dụng chiến lược thực thi song song tùy ý; Để đối phó với vấn đề hiệu quả thông dịch thấp, MegaETH sử dụng trình biên dịch JIT để loại bỏ chi phí phiên dịch, mang lại hiệu suất thực thi gần như kim loại trần cho các Dapp chuyên sâu về mặt tính toán. Để giải quyết vấn đề băng thông đồng bộ hóa trạng thái cao, MegaETH đã thiết kế một phương pháp mã hóa và truyền khác biệt trạng thái hiệu quả, có thể đồng bộ hóa một số lượng lớn các bản cập nhật trạng thái trong điều kiện băng thông hạn chế, đồng thời, MegaETH có thể đồng bộ hóa các cập nhật trạng thái của các giao dịch phức tạp trong giới hạn băng thông bằng cách sử dụng công nghệ nén tiên tiến.
3. Mini Blocks: MegaETH thực hiện một lần xác nhận tạm thời mỗi 10 mili giây, được gọi là Mini Blocks. Đầu khối của các EVM Blocks tiêu chuẩn chiếm một không gian khá lớn (hơn 500 byte), và việc tính toán ba Merkle Root cũng tốn nhiều thời gian, do đó việc sử dụng các EVM Block tiêu chuẩn sẽ gây gánh nặng lớn cho các khách hàng nhẹ. Mini Blocks của MegaETH được tạo ra song song với các EVM Blocks và cung cấp đảm bảo chứa giống nhau, nhưng rút ngắn đáng kể khoảng cách truyền đến phần còn lại của mạng. Các khách hàng nhẹ sử dụng API Thời gian thực đặc trưng của MegaETH để lấy các giao dịch đã có trong Mini Blocks nhưng chưa có trong EVM Blocks.
Pharos
Pharos có vị trí là một blockchain Layer1 tương thích EVM hiệu suất cao, cam kết xây dựng hệ sinh thái RWA và Thanh toán tốt nhất. Pharos có hiệu suất siêu cao với khả năng xử lý 50,000 giao dịch mỗi giây và tiêu tốn 2 tỷ đơn vị gas (2 gigagas) mỗi giây.
Pharos được thành lập vào năm 2024, CEO Alex Zhang từng giữ chức CTO của AntChain, sau đó đảm nhận vị trí CEO của thương hiệu Web3 ZAN thuộc AntChain; CTO Wishlonger từng là CSO của AntChain; CMO Laura đã phụ trách tiếp thị tại Solana Labs, thành công trong việc bán hết lô điện thoại Saga đầu tiên của Solana; COO Sally từng làm việc tại OKX; CCO Matthew từng lãnh đạo xây dựng hệ sinh thái và phát triển kinh doanh tại Stellar và Ripple.
Vào tháng 11 năm 2024, Pharos đã hoàn thành vòng gọi vốn hạt giống trị giá 8 triệu USD, do Lightspeed Faction và Hack VC dẫn đầu.
Khung “mức độ song song hóa (DP)” được đề xuất bởi Pharos chia khả năng song song hóa của blockchain thành sáu cấp độ (DP0-DP5), trong đó Ethereum là DP0, hoàn toàn không có song song hóa, và từ DP1 đến DP5, lần lượt thực hiện cải tiến cơ chế đồng thuận, giao dịch song song, xử lý theo chuỗi, Merkle hóa song song và tăng tốc truy cập trạng thái cũng như tính toán đồng thời không đồng nhất.
Pharos sử dụng kiến trúc song song toàn bộ DP5, nâng cấp toàn diện từ đồng thuận, giao dịch, chuỗi, lưu trữ đến tăng tốc phần cứng:
- Giao thức đồng thuận mở rộng: một giao thức đồng thuận BFT có thông lượng cao và độ trễ thấp, có thể tận dụng tối đa tài nguyên của toàn bộ mạng.
- Thực thi song song với hai máy ảo: Một lớp thực thi song song EVM và WASM, sử dụng công nghệ biên dịch tiên tiến;
- Dòng chảy bất đồng bộ trong toàn bộ vòng đời: Thực hiện xử lý song song và bất đồng bộ thông qua toàn bộ vòng đời của từng giao dịch cũng như giữa các khối.
- Lưu trữ có cấu trúc dữ liệu chứng nhận (ADS) hiệu suất cao: cung cấp thông lượng vượt trội, độ trễ I/O thấp và lưu trữ trạng thái tiết kiệm chi phí, mở rộng an toàn đến hàng tỷ tài khoản;
- Mạng xử lý đặc biệt theo mô-đun (SPN): Có thể tích hợp liền mạch phần mềm, phần cứng và phân tán địa lý mới, hỗ trợ nhiều trường hợp sử dụng và công nghệ mới nổi.
Tóm tắt
Nhờ vào việc giáo dục người dùng dài hạn và đầy đủ về Ethereum, EVM có nhiều nhà phát triển và hệ sinh thái DApp lớn nhất trong thế giới Web3, gần như đã trở thành một sự tồn tại tương tự như Javascript trong thế giới Web2. Tuy nhiên, vấn đề mở rộng của Ethereum đã cản trở nghiêm trọng sự phát triển thêm của EVM, vì vậy EVM song song đã trở thành một trong những hướng công nghệ quan trọng nhất.
Monad đạt được sự cân bằng giữa khả năng mở rộng và phi tập trung thông qua mô hình thực thi song song của nó, cung cấp cho các nhà phát triển khả năng xử lý 10.000 TPS mà không làm tổn hại đến tính tương thích EVM. Sự đồng thuận độc lập của nó mang lại tính tự chủ, nhưng hy sinh sự bảo vệ an ninh của Ethereum, điều này có thể cản trở những nhà phát triển ưu tiên sự tin cậy và an ninh chia sẻ.
MegaETH chắc chắn là xuất sắc nhất về độ trễ và thông lượng (TPS), với độ trễ siêu thấp 10 mili giây và thông lượng 100.000 TPS, phù hợp cho các ứng dụng cần phản hồi gần như ngay lập tức, chẳng hạn như GameFi, SocialFi và các tình huống giao dịch tần suất cao, nhưng do thiết kế bộ sắp xếp tập trung, có thể gây ra các vấn đề liên quan đến tính phi tập trung.
Pharos có khả năng xử lý giao dịch lên đến 50K TPS và 2 gGas/s, hiệu suất tương đương với các blockchain EVM hiệu suất cao mới nổi như Monad, MegaETH. Đồng thời, “gen di trú” của Pharos tập trung vào khách hàng tổ chức và yêu cầu tuân thủ RWA-Fi, có thể thực sự đáp ứng nhu cầu của thị trường trong tương lai về cơ sở hạ tầng blockchain tuân thủ và hiệu quả.
Dựa trên dữ liệu công khai, hiệu suất của MegaETH và Pharos tốt hơn nhiều so với Monad, nhưng xét đến việc Monad có vốn tài trợ lớn nhất, có đủ nguồn lực phát triển để đột phá. Do đó, giữa Monad, MegaETH và Pharos, không có nhà lãnh đạo tuyệt đối trong cuộc cạnh tranh, để lại cho các nhà phát triển nhiều sự đánh giá hơn về ưu tiên giữa hiệu suất, phi tập trung hay chuyên môn.
