Parallel EVM: xu hướng mở rộng tất yếu trong tương lai

Bản nâng cấp Pectra dự kiến sẽ được triển khai vào Q1/2025, theo thông báo chính thức từ các nhà phát triển Ethereum. Việc triển khai này nhằm mục đích tăng cường hiệu suất của Ethereum Virtual Machine (EVM), nhằm giảm thiểu tắc nghẽn và mở rộng tiện ích trong DeFi cũng như các lĩnh vực khác. Nâng cấp này hứa hẹn sẽ đơn giản hóa các hoạt động của mạng lưới Ethereum và mở rộng ứng dụng của nó, đặc biệt là trong các bối cảnh kinh doanh, bằng cách cung cấp một lớp nền tảng có khả năng mở rộng và hiệu quả hơn.

Bản nâng cấp này cũng tạo tiền đề để Ethereum bước qua một giải pháp mở rộng mới giúp gỉai quyết bộ ba “Bitcoin Trilemma” , đó là Parallel EVM.

Để hiểu về Parallel EVM, trước hết chúng ta cần phân tách các khái niệm này ra. 

Vậy Virtual Machine là gì?

Virtual machine, hay VM, là một chương trình phần mềm tạo ra một hệ thống máy tính mới mô phỏng hoàn toàn bằng phần mềm bên trong một máy tính vật lý, mở rộng khả năng của nền tảng máy tính. VMs cho phép User làm điều gì đó trên máy tính của họ mà bình thường không thể làm được.

Ví dụ, VMs cho phép bạn chơi một trò chơi điện tử cổ điển từ những năm 90 trên máy tính hoặc điện thoại thông minh hiện nay. Mặc định, điều này không khả thi vì các yêu cầu phần cứng cụ thể để chạy trò chơi không có trên thiết bị hiện tại của bạn, vì chúng được xây dựng cho thiết bị từ thời kỳ đó. Virtual machine mô phỏng tất cả các yêu cầu cần thiết để chạy trò chơi, cho phép bạn chơi trò chơi trên thiết bị hiện đại.

Hay một ví dụ khác, bạn đang sử dụng Macbook để làm việc, nhưng ngặt nỗi có một số phần mềm chỉ hỗ trợ cho Window chứ không có MacOs, vì thế bạn quyết định chạy chương trình giả lập Window trên Macbook của mình. Môi trường giả lập Window đó chính là Virtual machine.

Virtual Machine và Blockchain

Khái niệm này cũng được áp dụng cho blockchain. Blockchain là các mạng lưới phân tán tạo điều kiện cho việc chuyển giá trị và giao tiếp giữa các bên khác nhau mà không cần trung gian tập trung để phê duyệt hoặc từ chối bất kỳ giao dịch nào. Thay vào đó, các giao dịch được xác thực bởi một mạng lưới phi tập trung các máy tính giao tiếp với nhau để ghi nhận các giao dịch mới hợp lệ. Blockchain virtual machine là phần mềm, hoặc môi trường thực thi mà các nhà vận hành nodes sử dụng để giao tiếp và xác thực các giao dịch.

Một trong những Blockchain Virtual Machine phổ biến nhất là Ethereum Virtual Machine

Đây là môi trường mà các hợp đồng thông minh tương tác với nhau và các giao dịch được xử lý và thực thi. Nó giống như máy chủ cho phép tất cả các nodes Ethereum trên toàn cầu chơi trỏ chơi Multi-player Ethereum trong thời gian thực.

Quy trình xử lý giao dịch trên Ethereum

Hiện nay, các giao dịch được xử lý theo mô hình thực thi tuần tự (Sequential Execution), tức là từng giao dịch một, trên Ethereum do thiết kế của EVM.

Một giao dịch trên Ethereum trải qua các bước sau:

1. Người dùng gửi một giao dịch đã ký từ ví của họ.
2. Giao dịch đang chờ xử lý rơi vào mempool công khai, tương tự như phòng chờ cho blockchain.
3. Một người đề xuất khối (một loại validator) sau đó chọn giao dịch cùng với một số giao dịch khác và “đề xuất” chúng để thêm vào khối tiếp theo.
4. Các validator khác giám sát và “xác thực” nội dung của các giao dịch, và sau khi được phê duyệt, các giao dịch được thêm vào khối và thêm vào mạng lưới. Giao dịch của chúng ta được xác nhận!
5. EVM thực thi các giao dịch trong một khối từng cái một, sau đó giao dịch hoàn tất và người nhận nhận được tiền của họ.

Việc thêm các giao dịch tuần tự đảm bảo rằng mỗi giao dịch mới là hợp lệ và tương thích với tất cả các giao dịch trước đó.

Tuy nhiên, xử lý tuần tự tạo ra một nút cổ chai khi hoạt động mạng tăng và nhiều giao dịch đang tranh giành để được bao gồm trong khối tiếp theo. Điều này dẫn đến thời gian chờ lâu hơn cho người dùng, phí gas cao hơn và trải nghiệm người dùng không tốt. Xử lý song song được tạo ra để giải quyết các vấn đề này.

Thực thi song song (Parallel Execution) là gì?

Thực thi song song cho các giao dịch blockchain mang lại những cải tiến đáng kể về thông lượng và tốc độ thực thi của blockchain. Các blockchain hiệu suất cao này hướng đến việc xử lý các giao dịch trong mili giây. Nhưng điều này khả thi như thế nào?

Để giải thích một cách đơn giản, hãy tưởng tượng bạn có một số công việc cần làm, chẳng hạn như nấu ăn cho bữa tiệc. Bạn gọi bạn bè đến và chia công việc: người A đi chợ, người B sắp xếp dụng cụ, người C cắt rau, và người D nấu ăn. Thay vì phụ thuộc vào một người, tất cả công việc được chia cho cả bốn người cùng làm, giúp giảm thời gian và tăng hiệu quả.Parallel EVM cũng tương tự như vậy, nhưng thay vì nấu ăn, nó sử dụng máy tính và mã code. 

Mạng Ethereum giống như việc nấu ăn cho bữa tiệc, nơi nhiều người đang làm việc trên các giao dịch khác nhau tạo nên blockchain. Mỗi giao dịch có một chức năng hoặc mục đích cụ thể, chẳng hạn như gửi tiền hoặc tạo token. Mạng lưới phân công mỗi giao dịch cho một “người làm việc” có thể thực thi nó trên Máy ảo Ethereum (EVM), giống như một chương trình máy tính chạy trên blockchain. Những “người làm việc” này sau đó gửi kết quả của họ trở lại mạng lưới, nơi chúng được kết hợp thành một khối cuối cùng.

Tuy nhiên, đôi khi có quá nhiều giao dịch để một người có thể xử lý một mình. Điều này có thể làm chậm mạng lưới và khiến mọi người khó sử dụng hơn. Đó là lý do tại sao Parallel EVM được tạo ra: để cho phép nhiều người làm việc trên các giao dịch khác nhau cùng một lúc. Bằng cách này, mạng lưới có thể xử lý nhiều giao dịch hơn trong thời gian ngắn hơn, giảm tắc nghẽn và phí giao dịch.

Xử lý song song trong blockchains được tiên phong bởi Solana. Công cụ Sealevel của Solana cho phép nhiều hợp đồng thông minh chạy đồng thời nhờ vào một tính năng độc đáo trong thiết kế Solana Virtual Machine (SVM), yêu cầu các hợp đồng thông minh khai báo phần nào của mạng, hoặc trạng thái, họ cần truy cập để thực hiện giao dịch. Thiết kế này đã cho phép Solana cung cấp hơn 2.000 giao dịch mỗi giây (TPS) và thời gian xác nhận khối là 400ms.

Giải mã Parallel EVM

Vấn đề là Solana Virtual Machine không tương thích với Ethereum Virtual Machine, có nghĩa là bất kỳ ai di chuyển dApps của họ từ Ethereum cần phải bắt đầu lại từ đầu và xây dựng bằng một ngôn ngữ lập trình khác.

Điều gì sẽ xảy ra nếu có một cách để mang hiệu suất của xử lý song song vào một blockchain tương thích với EVM? Parallel EVM ra đời.

Parallel EVM là môi trường thực thi cho các blockchain nhằm mang đến những điều tốt nhất từ cả thiết kế của Solana và Ethereum – xử lý giao dịch song song tương thích với Ethereum Virtual Machine.

Không có Parallel EVM nào thống trị duy nhất. Thay vào đó, một số nhóm đã làm việc để xây dựng các triển khai riêng của họ, cùng chung mục tiêu mang lại tốc độ và hiệu quả của Solana cho hệ sinh thái Ethereum.

Thách thức của Parallel EVM

Parallel EVM không dễ triển khai hay duy trì. Nó đòi hỏi thiết kế và thử nghiệm độc đáo để đảm bảo mọi thứ hoạt động tốt với nhau. Nó cũng có một số thách thức và nhược điểm cần xem xét, chẳng hạn như:

• Parallel EVM có thể tăng rủi ro xung đột giữa các giao dịch phụ thuộc lẫn nhau.
• Parallel EVM có thể yêu cầu nhiều tài nguyên hơn từ các nodes mạng vận hành nó.
• Parallel EVM có thể ảnh hưởng đến một số tính năng hoặc ứng dụng dựa vào thực thi tuần tự.
• Parallel EVM vẫn là một tính năng thử nghiệm đang được phát triển bởi một số dự án trong hệ sinh thái Ethereum. Nó có thể chưa sẵn sàng hoặc ổn định cho tất cả mọi người.

Tuy nhiên, nếu nó được chấp nhận rộng rãi và cải tiến, nó có thể làm cho Ethereum nhanh hơn và hiệu quả hơn cho tất cả mọi người.

Một số dự án Parallel EVM sẽ bùng nổ trong thời gian tới

Neon

Neon là EVM song song đầu tiên, ra mắt vào cuối năm 2022. Neon là một môi trường thực thi tồn tại dưới dạng hợp đồng thông minh trên Solana, cho phép các hợp đồng thông minh và chương trình trên Ethereum truy cập vào các lợi ích kỹ thuật của Solana. Neon xử lý các khối mới trong khoảng 0.4 giây trung bình. Hiện tại, Neon vẫn còn khá nhỏ, chỉ có 1.2 triệu USD trong TVL (Total Value Locked) và 6 ứng dụng.

Sei Network

Sei Network là một blockchain lớp 1 EVM song song sử dụng phương pháp xử lý song song lạc quan, có nghĩa là các giao dịch được xử lý nhanh chóng dựa trên các giả định lạc quan, và có thể được tranh chấp sau này nếu bị phát hiện là sai. Được xây dựng với mục tiêu phục vụ các ứng dụng giao dịch và tài chính, Sei có thời gian trung bình để tạo một khối là 0.46 giây và hiện đang hỗ trợ hơn 80 ứng dụng.

Monad

Tương tự như Sei, Monad sử dụng phương pháp xử lý song song lạc quan để mang lại hiệu suất và tốc độ cao hơn, nhưng cũng giới thiệu “superscalar pipelining” – một thiết kế được sử dụng trong hệ thống máy tính để chia công việc thành các tác vụ nhỏ hơn và thực thi đồng thời. Monad tuyên bố có thể đạt tới 10,000 TPS với thời gian xác nhận khối là 1 giây và thời gian hoàn tất khối là 1 giây, tuy nhiên, mạng lưới này hiện đang trong giai đoạn testnet, vì vậy các số liệu về hiệu suất chưa được công bố rộng rãi.

Kết luận

Parallel EVM đại diện cho sự kết hợp giữa những học hỏi từ các blockchain Ethereum và Solana, nhằm cung cấp trải nghiệm EVM truyền thống quen thuộc với sức mạnh xử lý của một blockchain song song như Solana. Đây là một cách tiếp cận mới để mở rộng quy mô blockchain được tiên phong bởi các nhóm như Sei, Monad và Neon. Nó đưa ra một cách tiếp cận thay thế cho việc mở rộng Ethereum so với các giải pháp Layer-2 truyền thống, rollups và sidechains.