並行EVMトラックの革新と展望

著者：Artela日本ブログ

あなたは「並行EVM」についてどれくらい理解していますか？取引を並行して実行するために、ブロックチェーンの各コンポーネントはどのような変更を行う必要がありますか？並行化のレベルを分けると、どのような層がありますか？PayFiなどの新しい方向性は、この新しいエンジンを装備する必要がありますか？

この記事では、並行EVMのいくつかの深い概念を紹介し、並行EVMの背後にある極限の革新を理解し、技術とシナリオがどのように前進していくかについての考察と展望を行います。

非技術的理解の並行EVM

EVMがブロックを実行する際、ブロック内のトランザクションは一列に並び、順番に処理を待つ必要があります。しかし、並行EVMはブロック内のトランザクションを複数の列に並べ、並行して実行を待つことができるため、ブロックの実行をより迅速に完了させることができます。

一つの列を複数の列に分けることは、この方法は一見簡単に見えますが、実現するのは容易ではありません。たとえば、ファーストフード店を経営しているとします：複数の注文窓口を開設すれば、複数の列を作ることができます。しかし、それに伴う問題は、厨房のスタッフが注文の量に追いつけるかどうかです。シェフの人数を増やしても、限られた厨房のスペースや器具の制約の中で、さらなる困難があります。

最終的に、高いスループットを持つファーストフード店は、しばしば自動化の程度が非常に高い機器を導入する必要があります。一見簡単に見える複数の注文窓口の開設の背後には、数千万ドルの投資が必要な自動化機器の供給があり、これがすべて意味を持つのです。

EVMの並行化レベル

レストランを開くことと同様に、並行EVMは表面的には理解しやすいですが、深く見ると、ブロックチェーンのすべてのコンポーネントが協力して改造しなければ、高性能の並行実行を実現できません。EVMの並行化は、単一の問題を解決するだけではなく、相互に関連する一連の技術的問題を解決する必要があり、浅い最適化から深い最適化までを必要とします。

ここでは「並行化レベル」という概念を使用し、さまざまな並行EVMプロジェクトの最適化の深さを振り返ります。

レベル1 --- 実行の並行化

ブロックのトランザクションをグループ化し、EVMが並行して実行できるようにし、実行結果が元の直列実行と一致するようにします。この特性は並行EVMの最も基本的な実装であり、ブロックの実行速度を向上させます。

並行EVMの先駆的プロジェクトであるPolygon PoSやBNB Chainなどは、稼働中のブロックチェーンに並行実行を導入して性能を向上させようとしています。しかし、これらはすべて稼働中のブロックチェーンであるため、全面的なコンポーネントの最適化を実現するのは難しく、通常はこのレベルの並行化のみを実現しています。

レベル2 --- ストレージの最適化

EVMがトランザクションを実行した後、データストレージを更新する必要があります。したがって、並行実行後にはデータ更新の効率も向上させる必要があります。そうしないと、ストレージが新たなボトルネックとなります。この特性は並行EVMを一段階引き上げ、実行速度だけでなく、ストレージ効率も向上させます。

Sei、Monad、Artelaなどの新しいL1ブロックチェーンは、Polygon PoSのような歴史的負担がなく、並行化を中心に設計されているため、ストレージレベルの最適化を重点的に実現しています。たとえば、Sei DB、Monad DB、ArtelaのParallel Storageは、並行化のために設計された高性能ストレージです。

レベル3 --- コンセンサスのパイプライン化

実行とストレージがボトルネックでなくなった場合、ブロックはより速く、より多くのトランザクションをパッケージ化できるようになります。これにはコンセンサスアルゴリズムの改善が関わります。このレベルでは、ブロックチェーン全体のトランザクションスループットをさらに向上させることができます。

Monadの新しさの一つは、deferred-executionです。これは、実行をコンセンサスプロセスから分離し、コンセンサスプロセスがブロックのデータに集中できるようにし、実行ではなくデータに焦点を当てることで、より高いスループットのコンセンサスを実現しました。Artelaの弾力的なブロックスペースは、コンセンサスプロセスにおいてブロックのサイズを弾力的に拡張できるようにします。

レベル4 --- 弾力的なコンピューティング

コンセンサス、実行、ストレージがすべて並行化された場合、ブロックチェーンは次の段階に進むことができます：クラウドのように弾力的な特性を実現します。

Artelaは全スタックが並行化された基盤の上に、「弾力的なブロックスペース」を実現しました。これは、ネットワークがdAppのサブスクリプションの需要に応じて、実際に必要な処理能力を弾力的に拡張するもので、並行化の究極のレベルかもしれません。dAppが弾力的なブロックスペースを独占することで、予測可能な性能を持ち、消費者向けの大規模な採用シナリオにおいて、dAppの安定性を保証します。

これらの4つの並行度を、Artelaの技術図を通じてさらに理解してみましょう。これは、従来の高性能サーバーの進化のルートに非常に似ています。単一のサーバーから、読み書きの分離へ、さらに読み書きの両方が弾力的に拡張可能なものへと進化しています。

EVMの並行化後、どのように進化するのか？

上記の並行化レベルから見ると、並行EVMは表面的なものであり、深く最適化すればするほど、ブロックチェーンの他の非EVMコンポーネントの最適化に繋がります。高性能でスケーラブルなブロックチェーン技術がその背後にあるコアです。EVM公チェーンの高性能は、EVM互換の極限の革新を中心にしています。

並行EVMに基づくブロックチェーンの性能最適化には終点があるのでしょうか？Web2のサーバー技術の発展の歴史から何が見えるかを見てみましょう。

大規模なアプリケーションの進展に伴い、Web2サーバー技術の発展は以下のいくつかの段階を経てきました：

1. 単一機構：初期のサーバーは単一の物理デバイスに依存し、柔軟に拡張できず、性能が制限されていました。
2. スケールアップ：ハードウェア（より強力なCPUやメモリなど）をアップグレードすることで、単一のサーバーの性能を向上させましたが、単機の拡張には明らかなボトルネックがありました。
3. スケールアウト：クラウドコンピューティングの時代に、サーバーを追加し、クラスターを構成することで、計算能力の横方向の拡張を実現し、単機の性能制限を突破しました。
4. 異種計算：AIの需要が急増する中で、GPUやTPUなどの異種計算リソースを利用し、AIや深層学習タスクに対する処理能力を向上させ、高性能な計算能力の需要に応えました。

最新のブロックチェーンの高性能計算を同じ図に置くと、未来的な技術アーキテクチャが見えてきます。

歴史的な負担のない新しいブロックチェーン、SeiやMonadなどは、並行EVMを通じて極限のスケールアップを実現しています。Artelaは並行化の基盤の上に、スケールアウトを通じて予測可能な性能を提供しています。並行EVMの他に、Dual VMsソリューションも採用されており、ArbitrumとArtelaはWASMを異種計算としてブロックチェーンアーキテクチャに組み込み、EVMの短所をさらに補完しています。

EVMの並行化レベルを向上させる意義

レストランの例に戻ると、現代的な半自動化された高効率の厨房はすべてのレストランに適しているわけではありませんが、ファーストフード市場を開くことができます。既存のクラシックなDeFiプロトコルは、どのインフラストラクチャでもうまく機能する可能性がありますが、並行化エンジンの支援があまり必要ないように見えます。しかし、暗号業界は価値の実現に向かって移行している段階にあり、新しいプロトコルには試す基盤ができています。

PayFiは、暗号資産、ステーブルコイン、支払い、DeFiの集大成であり、支払い機能と金融サービスを組み合わせた革新的なアプリケーションモデルです。PayFiを通じて、ブロックチェーンの支払いシステムは真の潜在能力を解放し、より流動的で適応性のあるグローバル金融市場を創出することが期待されます。迅速な決済能力、低廉な取引手数料、強力な開発者エコシステムは、PayFiを実現するための重要な条件です。 非EVM高性能公チェーンと比較して、並行EVMは既存の多くのエコシステムインフラストラクチャに対応する独自の利点を持ち、EVMエコシステムは最強のTLV、開発者、成熟したスタックを有し、並行EVMはその基盤の上に、迅速な決済能力と低廉な取引手数料を提供し、PayFiを育成するための最適な温床となります。

Reforge Researchの文章"Death, Taxes, and EVM Parallelization"では、並行EVMの主要な参加者の興味深い見解がまとめられており、新しいDeFiの方向性には可能性があります：プログラム可能な中央制限価格注文簿（pCLOB）は実現可能な基盤を持ち、並行EVMが提供する高性能と高い並行処理能力を利用することで、pCLOBは分散環境で伝統的な金融取引プラットフォームに類似した複雑で効率的な取引機能を実現できます。これにより、開発者は注文の提出と実行の過程でカスタマイズされたスマートコントラクトロジックを埋め込むことができ、追加の検証、実行条件の判断、取引手数料の動的調整に使用できるため、より高い柔軟性と安全性を提供し、より複雑な取引戦略や金融商品をサポートします。

Consumerの物語は、シンガポール2024 Token2049の期間中に議論が始まり、Consumer向けのプロジェクトが多数見られました。たとえば、Morphは「A Global Consumer Layer」を構築することを目指して、消費者向けのL2を発表しました。これは、Web3の価値を日常生活に持ち込み、「公チェーンのゴーストタウン」の呪いと虚偽のTVLの繁栄を打破することを目的としています。また、Matr1x FireやShrapnelなどの純粋なto Cプロジェクトもあり、実際のゲーム体験は従来のFPSゲームとほとんど変わりません。これらのプロジェクトは、暗号をさらに主流に押し上げる良い角度を見つけました。過去のDeFiやNFTなどのdAppと比較して、これらのプロジェクトの共通の特徴は、大規模なアプリケーションが必要であり、インフラストラクチャに対する要求が高いことです。並行EVMインフラストラクチャは、良い実現基盤となる可能性があります。

これらの新しい方向性が市場を開く場合、EVMの並行化能力はクラウドコンピューティングインフラと同様に、常に最適化と突破を続ける長期的なプロジェクトとなるでしょう。

まとめ

並行EVMは高性能EVMの一つの概念に過ぎず、表面的にはEVMトランザクションの並行実行のように見えますが、実際には「一つの発を引けば全身が動く」 --- --- それは背後に非常に深い技術コンポーネントの最適化が必要です。我々は並行化レベルを用いて、異なる実現の程度を概括します。インフラストラクチャは消費者シナリオのユースケースを解放しており、並行EVMの利点は過去のエコシステムの蓄積を新たな段階に押し上げることが期待されます。