パラレルEVMプロジェクトの概要と今後の展望

MTキャピタルのXinweiによる

TL;DR

• 並列EVMの必要性は、トランザクションを逐次処理する従来のEVMの効率問題を解決することにあり、複数の処理を同時に実行できるようにすることで、ネットワークの処理能力と性能を劇的に向上させます。スループットとパフォーマンスを劇的に向上させます。

• 並列EVMの実装には、スケジューリングベースの並列処理、マルチスレッドのEVMインスタンス、システムレベルのシャーディングなどがありますが、一方で信頼できないタイムスタンプ、ブロックチェーンの決定性、検証者の収益志向などの技術的な課題に直面しています。

• Monad Labsは、そのレイヤー1プロジェクトMonadを通じて、1秒あたり最大1万件のトランザクション処理、1秒のブロック時間、並列実行機能、MonadBFTコンセンサスメカニズムなどの独自の技術的特徴を通じて、ブロックチェーンのスケーラビリティとトランザクション速度を大幅に向上させることを目指しています。

• Sei V2はSeiネットワークのメジャーアップグレードであり、初の完全並列化EVMとして設計されており、EVMスマートコントラクトとの後方互換性、楽観的並列化、新しいSeiDBデータ構造、取引処理速度とネットワークスケーラビリティを劇的に向上させるように設計された既存のチェーンとの相互運用性を提供します。

• Neon EVMは、イーサリアムのdAppsに効率的で安全な分散型環境を提供するように設計されたSolana上のプラットフォームであり、開発者はSolanaの高いスループットと低コストを活用しながら、dAppsを簡単にデプロイして実行することができます。

• LumioはPontem Networkが開発したレイヤー2ソリューションで、Aptosが使用するEVMとMove VMを独自にサポートすることで、イーサネットのスケーラビリティの課題を革新的に解決し、Web3のエクスペリエンスをWeb2に近いレベルまで向上させます。

• エクリプスは、イーサ決済、SVMスマートコントラクト、Celestiaデータ可用性、RISC Zero Fraud Proofingを統合したモジュール式ロールアップアーキテクチャで、SVMを使用してトランザクション処理を高速化するイーサレイヤー2ソリューションです。

• SolanaはSealevelテクノロジーを活用して並列スマートコントラクト処理を可能にし、SuiはNarwhalとBullsharkコンポーネントでスループットを向上させ、FuelはUTXOモデルで並列トランザクション実行を可能にし、AptosはBlock-STMエンジンを使用してトランザクション処理を強化し、いずれも異なる実装と利点を示しています。AptosはBlock-STMエンジンを使ってトランザクション処理を強化しています。

• 並列処理を採用する際の主な課題には、データの競合や読み取り/書き込みの競合を解決すること、既存の標準との互換性を確保すること、新しいエコシステムの相互作用パターンに適応すること、特にセキュリティとリソース割り当ての面でシステムの複雑性の増加を管理することなどがあります。

• 並列EVMは、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率性を高める上で大きな可能性を示しており、複数のプロセッサーで同時にトランザクションを実行してトランザクション処理能力を高めることで、従来の逐次トランザクション処理の限界を突破するブロックチェーン技術の大きな転換を示しています。並列EVMは大きな可能性を秘めていますが、その実装を成功させるには、複雑な技術的課題を克服し、エコシステムの普及を確保する必要があります。

並列EVMの基本概念

EVMの紹介

イーサバーチャルマシン（EVM）は、イーサブロックチェーンのコアコンポーネントであり、その計算エンジンとして機能します。EVMは、Etherネットワーク上でスマートコントラクトを実行するためのランタイム環境を提供する準チューリング完全なマシンであり、Etherエコシステム全体の信頼性と一貫性を維持するために重要です。

EVMはバイトコードを処理することでスマートコントラクトを実行します。バイトコードとは、一般的にSolidityのような高水準プログラミング言語で書かれたスマートコントラクトコードをコンパイルする、より基本的な形式です。EVMは、ラストイン・ファーストアウト方式でオペレーションを処理するスタックド・マシンとして動作し、EVM内の各オペレーションにはガス・コストが関連付けられています。このガスシステムは、操作を実行するために必要な計算量を測定し、公平なリソース割り当てを保証し、ネットワークの乱用を防止します。

イーサネットでは、トランザクションがEVMの機能において重要な役割を果たします。トランザクションには、メッセージの呼び出しにつながるものと、コントラクトの作成につながるものの2種類があります。コントラクトの作成は、コンパイルされたスマートコントラクトのバイトコードを含む新しいコントラクトアカウントの作成につながります。

EVMのアーキテクチャには、バイトコード、スタック、メモリ、ストレージなどのコンポーネントが含まれる。EVMの設計は、スマートコントラクトの安全な実行環境を保証し、再侵入攻撃を防ぐためにそれらを分離し、ガスやスタック深さの制限などのさまざまなセキュリティ対策を採用しています。

さらに、EVMのリーチはイーサにとどまらず、EVM互換チェーンを通じてより多くの人々に広がっています。これらのチェーンは、異なるものではありますが、イーサベースのアプリケーションとの互換性を維持しており、イーサベースのアプリケーションとシームレスに相互作用することができます。これらのチェーンは、エンタープライズソリューション、GameFi、DeFiなどのさまざまな分野で重要な役割を果たしています。

並列EVMの必要性

並列EVM（イーサ仮想マシン）の必要性は、ブロックチェーンネットワークのパフォーマンスと効率を大幅に向上させる能力に由来します。従来のEVMはトランザクションを逐次的に処理するため、エネルギーを大量に消費するだけでなく、ネットワークのバリデーターに大きな負荷をかけます。この処理は通常、高いトランザクションコストと非効率をもたらし、ブロックチェーン普及の大きな障壁と考えられています。

パラレルEVMは、複数の処理を同時に実行できるようにすることで、コンセンサスプロセスに革命をもたらします。並列実行が可能になることで、ネットワークのスループットが劇的に向上し、ブロックチェーン全体のパフォーマンスとスケーラビリティが強化されます。並列EVMを使用することで、ブロックチェーン・ネットワークはより多くのトランザクションをより短時間で処理できるようになり、従来のブロックチェーン・システムにありがちな混雑の問題や処理時間の遅さを効果的に解決できます。

パラレルEVMは、ブロックチェーン技術のあらゆる側面に大きな影響を与えます:

• よりエネルギー効率が高く、効果的なトランザクション処理方法を提供します。検証者やネットワーク全体の負担を軽減することで、並列EVMはより持続可能なブロックチェーンエコシステムの構築を支援します。

• スケーラビリティの向上とスループットの増加は、取引コストの削減に直結します。ユーザーはより手頃なエクスペリエンスを享受できるようになり、ブロックチェーンプラットフォームはより多くの人にとって魅力的なものになります。

• 複数のトランザクションを逐次ではなく同時に処理することは、ネットワーク需要が高い時期でもdAppがよりスムーズに動作することを意味します。

並列EVM実装のための方法論

現在のEVMアーキテクチャでは、最もきめ細かい読み取りおよび書き込み操作はsloadとsstoreであり、それぞれステートトライからのデータの読み取りとステートトライへのデータの書き込みに使用されます。従って、異なるスレッドがこの2つの操作で衝突しないようにすることは、並列/並列EVMを実装するための簡単な入り口である。実際、イーサネットには、「アクセスリスト」と呼ばれる特殊な構造を含む特殊なタイプのトランザクションがあり、このトランザクションによって、読み取りや変更を行うストレージのアドレスを運ぶことができる。このように、これは同時実行に対するスケジューリングベースのアプローチを実装するための良い出発点となります。

システムの実装に関しては、並列/並行EVMには3つの一般的な形式があります:

1. EVMインスタンスのマルチスレッド。

2. 単一ノード上の複数のEVMインスタンスのマルチスレッド。

3. 複数のノード上の複数のEVMインスタンスのマルチスレッド（基本的にシステムレベルのシャーディング）。

• タイムスタンプの信頼性が低いため、ブロックチェーンの世界ではタイムスタンプに基づく並行処理方法の導入が困難です。

• 再実行されたトランザクションが異なるバリデータ間で同じであることを保証するために、ブロックチェーンシステムには絶対的な確実性が求められます。

• バリデータの最終的な目標は、取引の高速実行ではなく、より高い収益です。

では、何が必要なのでしょうか？

• システムレベルのコンセンサスが必要であり、より速い実行がより高い収益につながる。

• ブロック制約を考慮した多変量スケジューリングアルゴリズムは、より速く実行を完了できる一方で、より多くの収益を獲得することができます。

• オペコードレベルのデータロック、インメモリーキャッシュレイヤーなどを含む、より細かいデータ操作。

主なプロジェクトとその技術

Monad Labs

Monad は、独自の技術的特徴によってブロックチェーンのスケーラビリティとトランザクション速度を劇的に向上させるために設計されたEVMレイヤー1です。Monadの主な利点は、1秒間のブロックタイムで、1秒間に最大1万件のトランザクションを処理できることです。モナドの主な利点は、毎秒最大10,000件の取引を処理でき、ブロック時間が1秒であることだ。これは、MonadBFTコンセンサスメカニズムとEVM互換性によるもので、効率的かつ迅速にトランザクションを処理できる。

Monadの最も魅力的な特徴の1つは並列実行機能で、複数のトランザクションを同時に処理できるため、従来のブロックチェーンシステムで使われていた逐次処理方式と比べて、ネットワークの効率とスループットが劇的に向上します。

Monadの開発は、Keone Hon氏、Eunice Giarta氏、James Hunsaker氏が共同設立したMonad Labsが主導している。同プロジェクトは1900万ドルのシード資金調達に成功し、2024年第1四半期半ばにテストネットワークを立ち上げ、その後メインネットワークを立ち上げる計画だ。

モナドは高性能ブロックチェーンにするため、4つの主要分野で最適化を行いました。の高性能なコンセンサスメカニズムであり、ビザンチンなアクターが存在する部分的な同期条件下でトランザクションの順序付けの一貫性を達成するためのものです。HotStuffの改良版であり、楽観的な応答性と、一般的なケースでは線形通信オーバヘッド、タイムアウトのケースでは二次通信オーバヘッドを持つ2フェーズBFTアルゴリズムに基づく。MonadBFTでは、リーダーは新しいブロックと前のラウンドのQC（定足数証明書）またはTC（タイムアウト証明書）をラウンドごとに検証者に送信する。検証者はそのブロックをレビューし、同意する場合は次のラウンドのリーダーに署名入りの "yes "票を送る。一般的な通信の場合、リーダーは検証者にブロックを送信し、検証者は次の ラウンドのリーダーに直接投票を送信する。monadBFTはまた、スケーラビリティの問題に対処するため にペアベースのBLS署名を採用しており、次のラウンドの署名に署名をインクリメンタ ルに追加することができる。署名のインクリメントを1つの署名に集約し、1つの有効な集約署名を検証することで、公開鍵に関連する共有者がメッセージに署名したことを証明します。パフォーマンスを考慮し、MonadBFTはBLS署名を集約可能なメッセージタイプ（ポーリングとタイムアウト）にのみ使用するハイブリッド署名スキームを採用しています。メッセージの完全性と真正性はECDSA署名によって提供されます。これらの特徴により、MonadBFTは効率的で堅牢なブロックチェーンコンセンサスを可能にします。

EcoProject

TayaSwap

TayaSwapはSubLabsが提供するモナドベースのAMM DEXで、伝統的なオーダーブックや仲介者なしで資産を取引することができます。AMMは、トークン交換を促進し、価格を決定し、スマートコントラクトを使用してピアツーピア取引を可能にするための数式とスマートコントラクトに依存しています。

Ambient Finance

Ambient (旧CrocSwap)は分散型取引プロトコルであり、ブロックチェーン資産の任意のペアにおいて、二者間AMMと集中型かつ一定の商品流動性を組み合わせることができます。個々のAMMプールは、個々のスマートコントラクトではなく、軽量データ構造です。

シュリンプ・プロトコル

シュリンプは、フライホイールトークンエコノミクスを備えた(3,3)DEXであり、実世界の資産をサポートし、モナドに近日登場します。

カタリスト

カタリスト

カタリストは、DEX全体を単一のスマートコントラクトで運用するスマートコントラクトです。p>Catalystは、モジュラーブロックチェーン全体で許可なしの流動性を提供するためのソリューションであり、すべてのチェーンを接続するように構築され、どこでもあらゆる資産にアクセスできるように設計されています。Catalystは、開発者がすべてのチェーンに自動的に接続し、統一されたエコシステムでユーザーにアクセスできるようにする一方で、シンプルで分散型のセルフホスト設計により、プロジェクトが安全かつシームレスにモビリティにアクセスできるようにします。モビリティに安全かつシームレスにアクセスできることを保証します。

Swaap

Swaapはマーケットニュートラルな自動マーケットメーカー（AMM）です。予言者とダイナミック・スプレッドを組み合わせ、流動性プロバイダーには持続可能なリターンを、トレーダーにはより安い価格を提供します。このプロトコルは無常的な損失を大幅に削減し、マルチアセットプーリングを提供します。

Elixir

Elixirは分散型マーケットメイキングプロトコルで、APIコールを介してマーケットメイキングアルゴリズムを使用し、ロングテールの暗号資産に流動性をもたらすために取引集中機関と相互作用します。

Timeswap

TimeswapはAMMベースの分散型暗号通貨マーケットメイキングプロトコルで、プレディケーターやクリアラーを使用しません。資産をリアルタイムで取引できるUniswapとは異なり、Timeswapでの借入は返済が完了するまでトークンの取引を伴います。貸し手は借り手の担保である資産Bを一定額「保護」しながら、借り入れのために資産Aを提供する。ユーザーはリスクプロファイルを調整することで、担保の比率を低くして高い金利を得ることができ、その逆も可能だ。

Poply

Poplyはモナドチェーンに特化したコミュニティベースのNFTマーケットプレイスで、モナドチェーン専用に作成されたNFTコレクションを展示し、力を与え、AIが生成したアートとユーザーフレンドリーなインターフェースを使用することで、ERC-721トークンを取引するユニークなNFTに関心のある人々を惹きつけています。トークンを提供します。

Switchboard

Switchboardは、普遍的なデータフィードと検証可能なランダム性のための、ライセンスフリーでカスタマイズ可能なマルチチェーン預言プロトコルです。データの種類に関係なく、誰もがあらゆる形式のデータをプッシュできるようにすることで、ユーザーにワンストップショップを提供し、次世代の分散型アプリケーションを推進するのに役立ちます。

Pyth Network

Pyth NetworkはDouro Labsが開発した次世代価格予測ソリューションで、暗号通貨、株式、外国為替、コモディティなどの貴重な金融市場データを、ブロックチェーン技術を通じて、プロジェクトやプロトコル、そして一般にオンチェーンで配信するように設計されています。このネットワークは、70以上の信頼できるデータプロバイダーからファーストパーティの価格データを集約し、スマートコントラクトや他のオンまたはオフチェーンアプリケーションで使用できるように公開します。

AITプロトコル

AITプロトコルは、Web3 AIソリューションを提供するAIデータ基盤です。AIT分散型市場は、数百万人の暗号通貨ユーザーが「訓練して稼ぐ」プロセスに参加するための、特別で広範な機会を提供します。AIT分散型マーケットプレイスは、何百万人もの暗号通貨ユーザーが「訓練して稼ぐ」ミッションに参加するための例外的で広範な機会を提供します。このコンセプトは、AIモデルの開発と進化に積極的に貢献しながら、同時に報酬を得ることを可能にします。

Notifi

Notifiは、すべてのWeb3プロジェクトに共通の通信レイヤーを提供し、通知とメッセージング機能を分散型アプリに組み込み、デジタルおよびオンチェーンチャネルでユーザーとやり取りする計画です。 NotifiのAPIにより、開発者は複雑な通信インフラをシンプルなAPIで解除し、世界中のすべてのアプリにネイティブなユーザー体験を提供できる。Notifi Centerはカスタマイズされたメッセージの通知体験をユーザーに提供し、これによりユーザーはモバイルとウェブの両方からWeb3の世界のすべての情報を閲覧、管理できるようになる。Pushは、マーケティング担当者がビジネスの成長とユーザーベースの維持を促進する、結束したマルチチャネルエンゲージメントを作成することを可能にします。

ACryptoS

ACryptoSは、最先端の暗号戦略プラットフォームであり、マルチチェーン収益集約最適化およびDEXであり、自動複利のシングルトークン保管庫、デュアルトークンのLP保管庫、唯一無二の流動性保管庫、Balancer-V2分岐DEX、安定コインスワップなど、さまざまなユニークな商品を提供しています。Swap.ACryptoSは当初、2020年11月にBNBチェーンで開始され、現在は11チェーンに拡大し、100以上の保管庫が配備され、DeFiユーザーとプロトコルをサポートするように設計されています。

MagmaDAO

MagmaDAOは、エコシステム競争力のあるエアドロップを通じて公正なトークン分配を可能にするために設計されたDAO制御の流動性誓約プロトコルであり、イーサリアム以外では初の分散型バリデーターで、最も高速で安価で、検閲に強いEVMであるL1モナドです。

Wombat Exchange

Wombat Exchangeは、オープンな流動性プール、低いスリッページ、一方的な誓約を持つマルチチェーンの安定コイン取引所です。

Wormhole

Wormholeは分散型のユニバーサルメッセージングプロトコルであり、クロスチェーンアプリケーションの開発者とユーザーが複数のエコシステムを利用できるようにします。

DeMask Finance

DeMask Financeは、NFTとERC20トークン間の取引のためのオンチェーンAMMプロトコルです。deMask Financeは、NFTコレクションとNFT Launchpadsの作成をサポートします：ETHや他のトークンとのペアリング。NFT分散型取引所：ERC-1155 NFTまたはその他のトークンとETHおよびERC-20トークンとのペアリングをサポートします。DeMaskプロトコルは、ERC20トークンまたはネイティブトークンとNFTプールとのシームレスな交換を可能にするインターフェースを提供することで、NFT市場に流動性を追加するように設計されています。DeMaskは相互接続されたスマートコントラクトのシステムで、すべてのユーザーが流動性プールを作成、所有し、完全に自動化された方法で取引することができます。各プールはトークンとNFTを含む資産のペアを保有し、即時取引のための固定価格を提供します。また、他のコントラクトが2つのアセットの平均価格を推定することも可能です。流動性プールを持つユーザーは、アセットペアを交換した際に報酬を得ることができます。

Sei V2

Sei V2は、初の完全並列化EVMを目指すSeiネットワークのメジャーアップグレードです。このアップグレードにより、Seiは以下の機能を持つようになります：

1. Backwards Compatible EVMs（後方互換性のあるEVMスマートコントラクト：

   これは、開発者がコードを変更することなく、審査済みのEVM互換のスマートコントラクトをSeiにデプロイできることを意味します。これは、既存のスマートコントラクトをイーサなどの他のブロックチェーンからSeiに移行するプロセスを簡素化するため、開発者にとって非常に重要です。

   技術的な観点からは、SeiノードはEther仮想マシンのGo実装であるGethを自動的にインポートし、Etherトランザクションの処理に使用され、その結果生じる更新（状態の更新やEVMに関連しないコントラクトの呼び出しを含む）はすべて、SeiがEVM用に作成した特別なインターフェースを通じて行われます。EVMのために。

2. 楽観的並列化：

   開発者が依存関係を定義する必要なく、ブロックチェーンが並列化をサポートできるようになります。これは、すべてのトランザクションを並行して実行できることを意味し、競合が発生した場合（たとえば、トランザクションが同じ状態に触れるなど）、チェーンは各トランザクションが触れたストアの部分を追跡し、それらのトランザクションを順番に再実行します。このプロセスは、原因不明の競合がすべて解決されるまで再帰的に続けられる。トランザクションはブロック内で順序付けされるため、このプロセスは決定論的であり、チェーンレベルの並列性を維持しながら、開発者のワークフローを簡素化することができます。

3. SeiDB:

   プラットフォームのストレージ層を最適化するために、SeiDBと呼ばれる新しいデータ構造を導入します。SeiDBの主な目標は、ネットワークがデータで過負荷になる問題である状態の肥大化を防ぐと同時に、新しいノードと状態を同期するプロセスを簡素化することです。これは、Seiブロックチェーンの全体的なパフォーマンスとスケーラビリティを向上させるように設計されています。

   Sei V2は、従来のIAVLツリーを、状態保存と状態コミットメントの2つのコンポーネントからなるシステムに変換することでこれを実現しています。この変更により、レイテンシーとディスク使用量が大幅に削減され、Sei V2はまた、マルチスレッドアクセスの読み取りと書き込みのパフォーマンスを向上させるために、PebbleDBの使用に移行する予定です。

4. 既存のチェーンとの相互運用性：

   Sei V2では、EVMとSeiがサポートするその他の実行環境との間でシームレスな組み合わせが可能になり、開発者にとってよりスムーズなエクスペリエンスが提供されます。また、EVMスマートコントラクトをサポートする新しいコンポーネントも作成される。これらのEVMスマートコントラクトは、コンセンサスと並列化に加えられたすべての変更の恩恵を受け、既存のCosmwasmスマートコントラクトとも相互作用できるようになります。

パフォーマンスの観点から、Sei V2は1秒あたり28,300のバッチトランザクションのスループットを提供し、390ミリ秒のブロック外時間と390ミリ秒の最終的な確実性を実現します。これにより、Seiはより多くのユーザーをサポートし、既存のブロックチェーンよりも優れたインタラクティブなエクスペリエンスを提供すると同時に、トランザクションあたりのコストをより安くすることができます。

Sei V2はメジャーアップグレードの軌道に乗っており、現在コード完成に近づいています。レビューが完了すれば、このアップグレードは2024年第1四半期に公開テストネットワークでリリースされ、2024年前半にはメインネットワークに展開される予定です。

Neon

NeonのEVMは、Solanaブロックチェーンのパワーを活用して、イーサリアムのdAppsに効率的な環境を提供します。Neon EVMは、Solana内のスマートコントラクトとして動作し、開発者が最小限のコード変更またはコード変更なしでイーサリアムのdAppsをデプロイし、Solanaの高度な機能の恩恵を受けることを可能にします。セキュリティ、分散化、持続可能性に焦点を当てたアーキテクチャと運用により、Neon EVMはイーサリアムの開発者にSolana環境へのシームレスな移行を提供します。Neon EVMは、トランザクションの並列実行を可能にし、高いスループットを提供し、コストを削減する能力によって、Solanaの低手数料と高速トランザクションの利点を活用します。Neon EVMエコシステムの主要コンポーネントには以下が含まれます。strong>:

Solana上で動作するBerkeley Packet FilterバイトコードにコンパイルされたEVMです。Neon EVMは、分散型のような複数署名可能なEVMアカウントを通じて設定され、参加者はNeon EVMコードを変更したりパラメータを設定したりできます。

Neon EVMのトランザクション処理プロセスには、いくつかの重要なステップがあります。まず、ユーザーはイーサネット互換のウォレットを介してイーサネットのようなトランザクション（N-tx）を開始します。これらのトランザクションはNeon Proxyを介してSolanaトランザクション（S-tx）にカプセル化され、Solana上でホストされているNeon EVMプログラムに渡される。Neon EVMプログラムはトランザクションのカプセル化を解除し、ユーザーの署名を検証し、EVMステート（アカウントデータとスマートコントラクトコードを含む）をロードし、Solana BPF（Berkeley Packet Filter）環境でトランザクションを実行する。フィルター）環境でトランザクションを実行し、トランザクションを実行し、Solanaの状態を更新して新しいNeon EVMの状態を反映します。

Eclipse

Eclipseは、Solana Virtual Machine（SVM）を活用することでトランザクション処理を劇的に高速化するEther向けのレイヤー2ソリューションです。Eclipseは、モジュール式ロールアップアーキテクチャでスピードとスケーラビリティを達成するように設計されており、イーサリアム決済、SVMスマートコントラクト、Celestiaデータ可用性、RISC Zeroセキュリティなどの主要技術を統合しています。

• Settlement Layer - イーサリアム：イクリプスはイーサを決済レイヤーとして使用します。このレイヤーでは、トランザクションが確定され、保護されます。イーサを使用することは、その強固なセキュリティと流動性を活用することを意味するだけでなく、トランザクションの支払いを行うガストークンとしてETHを使用することも意味します。このセットアップにより、Eclipseはイーサから強力なセキュリティ機能を継承することができます。

• 実行レイヤー - SVM：スマートコントラクトの実行には、EclipseはSVMを使用します。これはEVMのトランザクションの逐次実行とは対照的で、並列トランザクション処理が可能です。そのSealevelランタイムは、重複状態を伴わないトランザクションの並列処理を特徴としており、Eclipseの水平スケールとスループットの向上を可能にしている。

• データ可用性 - Celestia：データがタイムリーに利用可能で検証可能であることを保証するために、EclipseはCelestiaを採用しています。 Celestiaはデータ公開のためのスケーラブルでセキュアなプラットフォームを提供し、Eclipseの高いスループットを支える重要なサポートです。

• Fraud Proofing - RISC Zero： Eclipseは、中間状態のシリアライゼーションの必要性を回避し、システム効率とセキュリティを向上させる、ゼロ知識不正証明のためのRISC Zeroを統合しています。

Eclipseの設計目標は、真のスケールで使用できるイーサネット用の汎用レイヤー2ソリューションを提供することです。Eclipseは、モジュール式のロールアップシステムと統合されたテクノロジーコンポーネントにより、Ether上でスケーラブルで高性能なdAppsを構築するための魅力的なオプションを提供します。

Lumio

LumioはPontem Networkによって開発されたレイヤー2ソリューションで、Etherのスケーラビリティの課題に対処し、Web2のようなエクスペリエンスをWeb3にもたらします。この二重の互換性により、LumioはEther上で決済しながらAptos上でトランザクションを処理することができ、dApp開発者とユーザーに多用途で効率的なソリューションを提供します。

1. Dual VM Compatibility: Lumioは独自に、AptosのEVMとMove VMの両方をサポートしています。この二重の互換性により、LumioはEtherとAptosの機能をシームレスに統合し、dAppの開発と実行の柔軟性と効率を向上させます。

2. 高スループットと低レイテンシー: トランザクションのシーケンスにAptosのような高性能チェーンを活用することで、Lumioはトランザクション帯域幅を大幅に向上させます。この統合により、Lumioはイーサネットのセキュリティと流動性の特性を維持しながら、大量のトランザクションを効率的に処理できるようになります。

3. 楽観的ロールアップ技術：Lumioは楽観的ロールアップ技術を備えたオープンソースのOPスタックを使用しています。楽観的ロールアップは、効率的なトランザクション処理と低いコストで知られており、イーサネットベースのアプリケーションのスケーリングに適しています。

4. 柔軟なガス料金経済モデル：Lumioはアプリケーション中心のガス料金経済モデルを導入しています。このモデルにより、アプリケーション開発者はウェブ利用から直接利益を得ることができ、より革新的でユーザーフレンドリーなdApp開発を促進する可能性があります。

5. 相互運用性と統合：Aptosでトランザクションを処理し、Etherで決済するLumioの機能は、異なるブロックチェーンエコシステム間の高度な相互運用性を示しています。この機能により、開発者はアプリケーションでEtherとAptosの利点を活用することができます。

6. セキュリティとスケーラビリティのバランス：Etherの強力なセキュリティとAptosのスケーラビリティを組み合わせることで、開発者は高性能で安全なdAppsを構築するための魅力的なソリューションを得ることができます。 Lumioのアーキテクチャは、この2つの重要な側面のバランスを効果的に取るように設計されています。

Lumioは現在クローズドベータ版で、一部のユーザーに徐々に展開する計画です。このアプローチにより、徹底的なテストとユーザーからのフィードバックに基づくプラットフォームの改良が可能になり、より広範なリリースに向けて堅牢でユーザーフレンドリーなプラットフォームが保証されます。

業界におけるその他の並列プロジェクト

Solana

SolanaのSealevelテクノロジーは、そのブロックチェーンアーキテクチャの主要な構成要素であり、並列処理技術によってスマートコントラクトのパフォーマンスを高めるように設計されています。このアプローチは、EVMやEOSのWASMベースのランタイムなど、他のブロックチェーンプラットフォームのシングルスレッド処理とは大きく異なります。

Sealevelによって、Solanaランタイムはバリデータが利用可能なすべてのコアを利用して、何万ものコントラクトを並列処理できるようになりました。このような並列処理機能が可能なのは、Solanaトランザクションが実行中に読み書きされるすべての状態を明示的に記述しているためで、重複しないトランザクションを同時に実行したり、同じ状態を読み取るだけのトランザクションを実行したりすることができます。

Sealevelの中核機能は、CloudbreakアカウントデータベースやProof-of-History（PoH）コンセンサスメカニズムなどのコンポーネントを含む、Solana独自のアーキテクチャに基づいています。Cloudbreakは、残高とデータを維持するアカウントに公開鍵をマッピングし、プログラム（ステートレスコード）がこれらのアカウントの状態遷移を管理します。

Solanaのトランザクションは命令のベクトルを指定し、それぞれがプログラム、プログラム命令、トランザクションが読み書きしたいアカウントのリストを含む。このインターフェイスは、デバイスへの低レベルのオペレーティングシステムのインターフェイスに触発されたもので、SVMが何百万もの保留中のトランザクションを選別し、すべての重複しないトランザクションを並列処理のためにスケジューリングすることを可能にする。さらに、Sealevelは、プログラムIDによってすべての命令をソートし、GPUで使用されるSIMD（Single Instruction Multiple Data）最適化と同様のプロセスで、すべてのアカウントで同じプログラムを同時に実行することができます。

ソラーナのSealevelは、拡張性の強化、待ち時間の短縮、コスト効率、セキュリティの向上など、いくつかの利点を提供します。これにより、Solanaネットワークは1秒あたり大幅に多くのトランザクションを処理できるようになり、トランザクションの最終確認をほぼ瞬時に行い、トランザクションコストを削減することができます。並列処理中であっても、スマートコントラクトのセキュリティはSolanaの堅牢なセキュリティプロトコルによって維持されます。

Sealevelは、高速並列処理とトランザクションスループットの向上を可能にすることで、Solanaを強力な分散型アプリケーションプラットフォームにします。

Sui

Suiの並列技術機能は、幅広いWeb3アプリケーションやユースケースに対応する、高効率で高スループットのブロックチェーンプラットフォームを実現します。

1. Narwhal と Bullshark コンポーネント：この2つのコンポーネントは、Suiのコンセンサスメカニズムに不可欠です。Bullsharkは、Narwhalから提供されたデータをソートし、ビザンチンフォールトトレランスメカニズムを利用してトランザクションを検証し、ネットワークに分散する役割を担っています。

2. 資産所有モデル：Suiネットワークでは、資産は単一の所有者が所有することも、複数の所有者が共有することもできます。単一所有者の資産はネットワーク内で迅速かつ自由に譲渡できるが、共有資産はコンセンサスシステムによる検証が必要である。このアセット所有システムは、トランザクション処理の効率を向上させるだけでなく、開発者がアプリケーション用に複数のタイプのアセットを作成することも可能にします。

3. 分散コンピューティング：Suiの設計により、ネットワークは必要に応じてリソースを拡張することができ、クラウドサービスのように機能します。つまり、Suiネットワークに対する需要が増えるにつれて、ネットワーク・バリデーターは処理能力を追加し、ネットワークを安定させ、低いガス料金を維持することができる。

4. Sui Moveプログラミング言語：Sui Moveは、高性能でセキュアで機能豊富なアプリケーションを作成するために設計されたSuiのネイティブプログラミング言語です。Move言語をベースにしており、スマートコントラクトプログラミング言語の欠陥を改善し、スマートコントラクトのセキュリティとプログラマーの生産性を高めるように設計されています。

5. プログラム可能なトランザクションブロック（PTB）：SuiのPTBは複雑で構成可能なトランザクションシーケンスであり、すべてのスマートコントラクトにおいて、一般に利用可能なオンチェーンのMove関数にアクセスできます。この設計は、支払いまたは金融指向のアプリケーションに強力な保証を提供します。

6. 水平スケーラビリティ：Suiのスケーラビリティはトランザクション処理に限定されず、ストレージも含みます。これにより、開発者は豊富な属性を持つ複雑なアセットを定義し、ガス料金を節約するために間接的なオフチェーンストレージを使用するのではなく、オンチェーンに直接保存することができます。

Fuel

Fuelネットワークにおいて、「並列トランザクション実行」は、ネットワークが大量のトランザクションを効率的に処理することを可能にする重要な技術です。この並列実行の中核は、UTXO（Unspent Transaction Output）モデルに基づく厳格な状態アクセスリストを使用することで実現されます。このモデルは、Bitcoinや他の多くの暗号通貨の基本要素です。

Fuelは、UTXOモデルでトランザクションを並列実行する機能を導入しています。厳格な状態アクセスリストを使用することで、Fuelはトランザクションを並行して処理することができ、それによりシングルスレッドのブロックチェーンでは通常アイドル状態になるCPUスレッドとコアをより多く利用することができます。このようにして、Fuelはシングルスレッドのブロックチェーンよりも高い計算能力、状態アクセス、トランザクションスループットを提供することができます。

FuelはUTXOモデルの並行性の問題を解決します。Fuelでは、UTXOに直接署名する代わりに、ユーザーはコントラクトIDに署名し、コントラクトと対話するつもりであることを示します。その結果、ユーザーが直接ステートを変更することはなく、UTXOが消費されることはない。消費されたコントラクトUTXOは、同じコア特性を持つ新しいUTXOを作成しますが、ストレージとバランスは更新されます。

トランザクションの並列実行を可能にするため、Fuelは特定の仮想マシンであるFuelVMを開発しました。-FuelVM.FuelVMの設計は、従来のブロックチェーンVMアーキテクチャにおける無駄な処理を削減することに重点を置くと同時に、開発者により多くの潜在的な設計空間を提供します。これは、過去のバージョンとの互換性を維持する必要性からEtherに実装できなかった、Etherエコシステムにおける長年の経験から得られた教訓と改善案を組み込んだものです。

Aptos

Aptosブロックチェーンは、Block-STM（Software Transaction Memory）と呼ばれる並列実行エンジンを採用し、トランザクションの処理能力を高めています。この技術により、Aptosは各ブロックのトランザクションをあらかじめ決められた順序で実行し、実行中にトランザクションを異なるプロセッサースレッドに割り当てることができます。このアプローチの核となる考え方は、すべてのトランザクションを実行しながら、トランザクションによって変更されたメモリー位置を記録することである。すべてのトランザクション結果が検証された後、もしあるトランザクションが前のトランザクションによって変更されたメモリ位置にアクセスしていることが判明した場合、そのトランザクションは無効になる。その後、中止されたトランザクションは再実行され、全てのトランザクションが実行されるまでこのプロセスが繰り返されます。

他の並列実行エンジンとは異なり、Block-STMは、読み書きされるデータに関する事前知識を必要とせずに、トランザクションの原子性を維持する。このため、開発者は高度に並列化されたアプリケーションを構築しやすくなります。Block-STMは、操作を複数のトランザクションに分割する必要がある（論理的な原子性を壊す）ことが多い他の並列実行環境よりも、豊富な原子性をサポートしています。Block-STMは、待ち時間を短縮し、コスト効率を高めることで、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。

さらに、AptosはAptosBFTv4として知られるコンセンサスメカニズムを採用しており、厳密に正しさが証明されたプロダクションブロックチェーンBFTプロトコルです。AptosBFTv4は、各ステップでリソースが最大化されるように、プロセッサのようなパイプライン設計を採用しています。その結果、1つのノードは、ブロックに含めるトランザクションの選択から、別のトランザクションセットの実行、別のトランザクションセットの出力のストレージへの書き込み、別のトランザクションセットの出力の認証まで、コンセンサスの多くの側面に関与することができる。これにより、スループットは、すべてのステージの逐次的な組み合わせではなく、最も遅いステージによってのみ制限される。

課題

技術的な困難

一般的に、並列または並行アプローチを使用する際の中核となる課題は、データ競合問題、読み取り/書き込み競合、またはデータハザード問題です。これらの用語はすべて同じ問題を表しています。つまり、異なるスレッドまたは操作が同時に同じデータを読み取り、変更しようとすることです。効率的で信頼性の高い並列システムを実現するには、複雑な技術的問題を解決する必要があり、特に何千もの分散ノード上で予測可能で競合のない並列処理の実行を保証する必要がある。さらに、技術的互換性の課題は、新しい並列処理方法が既存のEVM標準やスマートコントラクトコードと互換性があることを保証することです。

エコシステムへの適応

開発者にとっては、並列EVMの利点を最大化するために、新しいツールや手法を学ぶ必要があるかもしれません。さらに、ユーザーは、出現するかもしれない新しい相互作用パターンとパフォーマンス特性に適応する必要があります。このため、参加者のエコシステム全体（開発者、ユーザー、サービスプロバイダを含む）が知識を持ち、新しい技術に適応できる必要があります。同時に、強固なブロックチェーンエコシステムは、その技術的特徴だけでなく、広範な開発者サポートと豊富なアプリケーションにも依存している。パラレルEVMのような新技術が市場で成功するためには、開発者やユーザーを引き付けるだけのネットワーク効果を構築する必要があります。

システムの複雑性の増大

パラレルEVMは、複数のノード間のデータ同期をサポートするために効率的なネットワーク通信を必要とします。ネットワークの遅延や同期の失敗は、一貫性のないトランザクション処理につながり、システム設計の複雑さを増大させます。並列処理を効果的に利用するために、システムは計算リソースをよりインテリジェントに管理し、割り当てる必要があります。これには、メモリとストレージの使用を最適化するだけでなく、異なるノードに動的に負荷を分散することが含まれる。並列処理をサポートするスマートコントラクトとアプリケーションの開発は、従来の逐次実行モデルよりも複雑です。開発者は並列実行の特性と制限を考慮する必要があり、コーディングとデバッグのプロセスがより困難になる可能性がある。並列実行環境では、単一のセキュリティ問題が並列実行中の複数のトランザクションに影響する可能性があるため、セキュリティの脆弱性が拡大する可能性がある。したがって、より厳格なセキュリティレビューとテストプロセスが必要になります。

今後の展望

並列EVMは、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率を向上させる大きな可能性を示しています。上記の並列EVMは、複数のプロセッサーで同時にトランザクションを実行することでトランザクション処理を強化するように設計された、ブロックチェーン技術における重要な転換を表しています。このアプローチは、ブロックチェーンネットワークのスケーラビリティと効率性にとって重要な、より高いスループットとより低いレイテンシを可能にすることで、従来の逐次トランザクション処理から脱却します。

並列EVMの実装の成功は、特にスマートコントラクトとデータ構造の設計において、開発者のビジョンとスキルに大きく依存します。これらの要素は、トランザクションを並列実行できるかどうかを決定する上で非常に重要です。開発者はプロジェクトの最初から並列処理を検討し、設計によって異なるトランザクションが干渉を受けずに独立して実行されるようにしなければなりません。

並列EVMはイーサリアムエコシステムとの互換性も維持しており、これはイーサリアムベースのアプリケーションにすでに携わっている開発者やユーザーにとって重要です。この互換性により、既存のdAppsのスムーズな移行と統合が保証されます。これは、既存のアプリケーションに大幅な変更を必要とすることが多いthere DAGのようなシステムにとって課題となり得ます。

並列EVMの開発は、ブロックチェーンのスケーラビリティの根本的な限界に対処するための重要な一歩と考えられています。これらの技術革新により、ブロックチェーンネットワークが将来に向けて準備され、次世代のWeb3インフラの礎となる需要の高まりに対応できるようになると期待されています。並列EVMは大きな可能性を秘めていますが、その実装を成功させるには、複雑な技術的課題を克服し、エコシステムの幅広い採用を確保する必要があります。