並行 EVM 技術的新發展：Monad、MegaETH 和 Pharos 的比較

近期，三個重要的並行 EVM 項目相繼推出測試網。Monad 於 2 月 19 日、MegaETH 於 3 月 21 日、Pharos 於 3 月 24 日分別上線了各自的測試網絡。這一系列動作似乎預示着 Web3 技術發展的焦點再次回歸到了並行 EVM 這一 2024 年初最受關注的話題上。

EVM 作爲以太坊的核心組件，負責執行智能合約和處理交易。盡管 EVM 的順序執行模式保證了交易的確定性和安全性，但在高負載情況下容易引發網路擁堵和延遲問題。並行 EVM 技術通過允許多個操作並行執行，大幅提升了網路吞吐量，從而增強了區塊鏈的整體性能和可擴展性。

實際上，並行 EVM 不僅僅指並行執行，還包括從共識機制、交易處理、流水線優化、存儲系統到硬件加速等多方面的全面升級。這些改進旨在讓區塊鏈網路能夠在更短時間內處理更多交易，有效解決傳統區塊鏈面臨的網路擁堵和延遲問題。

下面我們將深入探討 Monad、MegaETH 和 Pharos 這三個項目的背景和技術架構。

Monad

Monad 是一個高性能的 EVM 兼容 Layer1 區塊鏈，由 Monad Labs 開發。其目標是在保持去中心化的同時提高系統的擴展性，解決現有 EVM 兼容區塊鏈的低吞吐量問題。

Monad Labs 由三位聯合創始人於 2022 年創立，其中兩位來自做市商背景，一位來自非加密貨幣領域。該公司已完成兩輪融資，總額達 2.44 億美元，估值高達 30 億美元。

Monad 的主要優勢在於其每秒可處理 10,000 筆交易，並且區塊時間僅爲 1 秒。這種高性能主要得益於以下四個方面的優化：

1. MonadBFT：一種基於 HotStuff 改進的高性能共識機制。它採用兩階段 BFT 算法，具有樂觀響應性和高效的通信開銷。同時引入了混合籤名方案和 RaptorCast 協議，提高了網路效率和容錯能力。

2. 異步執行：通過將共識與執行分離，Monad 顯著提高了執行吞吐量。這種設計允許執行過程佔用整個區塊時間，而不僅僅是區塊時間的一小部分。

3. 並行執行：Monad 採用樂觀執行方法，允許在前序交易完成前開始執行後續交易。通過追蹤執行過程中使用的輸入並與先前交易的輸出比較，確保執行結果的正確性。

4. MonadDB：這是一個爲存儲驗證過的區塊鏈數據而設計的定制 KV 數據庫。它在磁盤和內存中原生實現了 Merkle Patricia Trie 數據結構，並採用異步 I/O、並發控制等技術來優化性能。

MegaETH

MegaETH 是一個專注於實時區塊鏈性能的 Layer2 解決方案，由 MegaLabs 開發。它爲需要即時響應的應用程序提供超低延遲和高度可擴展性。

MegaLabs 成立於 2023 年初，團隊成員來自斯坦福大學、麻省理工學院等高校，以及 Consensys 等知名區塊鏈公司。公司已完成兩輪融資，總額超過 3000 萬美元，估值超過 2 億美元。

MegaETH 的突出特點是其 100k TPS 的處理能力和約 10ms 的出塊時間，即使在高負載下也能實現毫秒級響應。這種卓越性能主要源於以下技術特點：

1. 節點特化：MegaETH 將不同功能分配給不同角色的節點，包括排序器、證明者和全節點，每種節點承擔特定任務並有不同的硬件要求。

2. 定向優化：針對傳統 EVM 區塊鏈面臨的各種問題，MegaETH 採取了一系列針對性優化措施，包括設計高效的狀態 Trie、採用並行執行策略、使用 JIT 編譯器等。

3. Mini Blocks：MegaETH 每 10 毫秒進行一次預確認，稱爲 Mini Blocks。這種設計大大縮短了交易傳播到網路其餘部分的時間，同時減輕了輕客戶端的負擔。

Pharos

Pharos 定位爲高性能的 EVM 兼容 Layer1 區塊鏈，致力於打造最佳的 RWA 和支付生態系統。它聲稱具有每秒處理 50,000 筆交易和每秒消耗 20 億單位 gas 的超高性能。

Pharos 成立於 2024 年，團隊成員來自螞蟻鏈、Solana Labs、OKX、Stellar 和 Ripple 等知名區塊鏈項目。公司已完成 800 萬美元的種子輪融資。

Pharos 提出了"並行化程度(DP)"框架，將區塊鏈並行化能力分爲六個級別（DP0-DP5）。Pharos 採用 DP5 全棧並行架構，從共識、交易、流水線、存儲到硬件加速進行全面升級：

1. 可擴展的共識協議：一種高吞吐量、低延遲的 BFT 共識協議。

2. 雙虛擬機並行執行：並行執行 EVM 和 WASM，採用先進的編譯技術。

3. 全生命週期異步流水線：在整個交易生命週期和區塊之間實現並行和異步處理。

4. 高性能存儲：採用認證數據結構(ADS)，提供高吞吐量、低延遲的 I/O 和經濟高效的狀態存儲。

5. 模塊化的特殊處理網路(SPN)：可無縫集成新的軟件、硬件和地理分散化，支持各種用例和新興技術。

總結

EVM 在 Web3 世界擁有最大的開發者羣體和應用生態系統，但以太坊的擴容問題嚴重阻礙了其進一步發展。因此，並行 EVM 成爲了最重要的技術方向之一。

Monad 通過其並行執行模型在可擴展性和去中心化之間取得平衡，爲開發人員提供 1 萬 TPS 吞吐量，同時保持 EVM 兼容性。其獨立的共識機制提供了自主性，但也意味着失去了以太坊的安全保障。

MegaETH 在延遲性和吞吐量方面表現最爲出色，10 毫秒的超低延遲和 10 萬 TPS 的吞吐量使其特別適合需要近乎即時響應的應用場景。然而，其中心化排序器設計可能會引發去中心化方面的擔憂。

Pharos 擁有高達 50K TPS 和 2 gGas/s 的交易處理能力，性能與其他新興高性能 EVM 區塊鏈相當。Pharos 的獨特之處在於其專注於機構客戶和合規要求的 RWA-Fi，有望滿足未來市場對合規、高效區塊鏈基礎設施的需求。

從公開數據來看，MegaETH 和 Pharos 的性能似乎優於 Monad，但考慮到 Monad 獲得的融資規模最大，擁有充足的開發資源進行技術突破。因此，這三個項目之間的競爭並沒有絕對的領先者，開發者在選擇時需要權衡性能、去中心化和專業化等因素的優先級。