並行 EVM 的角逐：解析 Monad、MegaETH 和 Pharos

近期，三個重量級並行 EVM 項目相繼推出測試網。Monad 於 2 月 19 日率先亮相，緊隨其後的是 MegaETH 和 Pharos，分別在 3 月 21 日和 24 日上線測試網。這一系列動作似乎預示着，在人工智能熱潮之後，Web3 技術的焦點再次回歸到並行 EVM 這一 2024 年初最受關注的領域。

EVM 作爲以太坊的核心組件，承擔着執行智能合約和處理交易的重任。然而，其順序執行模式在面對高負載時容易引發網路擁堵和延遲問題。並行 EVM 技術通過允許多任務同時進行，大幅提升了網路吞吐量，從而增強了區塊鏈的整體性能和擴展性。實際上，並行 EVM 不僅僅是指並行執行，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的全方位升級，旨在顯著縮短交易處理時間，有效解決傳統區塊鏈面臨的性能瓶頸。

Monad：追求高性能與去中心化的平衡

Monad 是一個由 Monad Labs 開發的高性能 EVM 兼容 Layer1 區塊鏈。該項目致力於在保持去中心化的同時提升系統擴展性，解決現有 EVM 兼容鏈的吞吐量不足問題。

Monad 的核心優勢在於其每秒可處理 10,000 筆交易，且區塊生成時間僅爲 1 秒。這一性能提升主要得益於以下幾個方面的創新：

1. MonadBFT：這是一種基於 HotStuff 改進的高性能共識機制。它採用兩階段 BFT 算法，在常規情況下具有線性通信開銷，超時情況下爲二次通信開銷。此外，MonadBFT 還使用了混合籤名方案和 RaptorCast 協議，有效提高了共識效率和網路帶寬利用率。

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，而不僅僅是一小部分。

3. 並行執行：Monad 採用樂觀執行方法，允許在先前交易完成前開始執行後續交易。通過追蹤執行過程中的輸入並與之前交易的輸出比對，Monad 能夠在需要時重新執行交易，確保結果的正確性。

4. MonadDB：這是一個爲存儲經驗證的區塊鏈數據而設計的定制 KV 數據庫。MonadDB 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，大幅提升了數據存取效率。

MegaETH：專注實時性能的 Layer2 方案

MegaETH 是由 MegaLabs 開發的高性能 Layer2 區塊鏈，其獨特之處在於追求極致的實時性能，爲需要即時響應的應用提供超低延遲和高可擴展性。

MegaETH 宣稱可實現 100k 的 TPS 和約 10ms 的出塊時間，即使在高負載下也能保持毫秒級的響應速度。這一卓越性能主要源於以下技術特點：

1. 節點特化：MegaETH 中的節點被分爲不同角色，各司其職。排序器負責交易排序與執行，證明者進行無狀態驗證，全節點則負責更新本地狀態並驗證區塊有效性。

2. 定向優化：針對傳統 EVM 區塊鏈面臨的各種挑戰，MegaETH 採取了一系列針對性措施。例如，設計高效的新狀態 Trie 以解決狀態數據獲取延遲問題，使用 JIT 編譯器提高解釋器效率等。

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，同時爲輕客戶端提供了更高效的數據獲取方式。

Pharos：全棧並行化的 EVM 兼容 Layer1

Pharos 定位爲高性能的 EVM 兼容 Layer1 區塊鏈，致力於爲 RWA 和支付生態系統提供最佳解決方案。該項目宣稱每秒可處理 50,000 筆交易，每秒消耗 20 億單位的 gas。

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 自身採用 DP5 全棧並行架構，從共識到硬件加速進行了全面升級：

1. 可擴展的共識協議：採用高吞吐量、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：實現交易全生命週期及區塊間的並行和異步處理。

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. 模塊化特殊處理網路 (SPN)：可無縫集成新技術，支持多樣化的應用場景。

總結

EVM 在 Web3 世界已成爲類似 Web2 中 JavaScript 的存在，擁有最多的開發者和最大的 DApp 生態。然而，以太坊的擴容問題嚴重制約了 EVM 的進一步發展，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尋求平衡，爲開發者提供 1 萬 TPS 的吞吐量，同時保持 EVM 兼容性。其獨立的共識機制提供了自主性，但也意味着放棄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引發去中心化方面的爭議。

Pharos 展示了與 Monad 和 MegaETH 相當的性能，同時憑藉其"螞蟻基因"，特別關注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。

盡管 MegaETH 和 Pharos 在公開數據上顯示出更優越的性能，但考慮到 Monad 獲得的大額融資及其可能帶來的技術突破，這三個項目之間的競爭實際上並無絕對領先者。開發者在選擇時需要權衡性能、去中心化程度和專業化等因素的優先級。