EVM：以太坊的核心組件

EVM是以太坊的核心，負責運行智能合約和處理交易。與常見的虛擬機不同，EVM是一個專注於計算的引擎，提供計算和存儲的抽象。它執行自己的字節碼指令集，通常由Solidity編譯而成。

EVM是一個準圖靈完備的狀態機。"準"是因爲所有執行步驟都會消耗有限的資源Gas，避免了可能的死循環導致整個平台停止的情況。

EVM沒有調度功能，以太坊的執行模塊從區塊中取出交易，EVM負責依次執行。執行過程會修改世界狀態，一筆交易執行完成後進行狀態累加，到達區塊完成後的最新世界狀態。下一區塊的執行嚴格依賴上一個區塊執行後的世界狀態，所以以太坊的交易線性執行過程無法很好地進行並行執行優化。

以太坊協議約定交易按順序執行。雖然順序執行確保了交易和智能合約能夠以確定性順序執行，保障了安全性，但在面臨高負載情況下，可能會導致網路擁堵和延遲，這也是以太坊有極大性能瓶頸，需要Layer2 Rollup擴容的原因。

高性能Layer1的並行之道

大多數高性能Layer1都基於以太坊不能並行處理的缺陷設計自己的優化方案，主要聚焦於執行層的優化，包括虛擬機和並行執行。

虛擬機

EVM設計成一臺256位的虛擬機，目的是爲了更易於處理以太坊的哈希算法。然而，實際運行EVM的計算機需要把256位的字節映射到本地架構來執行智能合約，使得整個系統變得非常低效。因此，高性能Layer1更多採用基於WASM、eBPF字節碼或Move字節碼的虛擬機。

WASM是一種體積小、加載快、可移植且基於沙盒安全機制的字節碼格式。開發人員可以使用多種編程語言編寫智能合約，然後編譯成WASM字節碼並執行。許多區塊鏈項目已經接納WASM爲標準。

eBPF源自BPF，提供更豐富的指令集，允許在不改動源碼的情況下對操作系統內核進行動態幹預和修改其行爲。某些區塊鏈網路上執行的智能合約會編譯成基於eBPF的字節碼並運行。

Move是一種新的智能合約編程語言，注重靈活性、安全和可驗證性。Move語言旨在解決資產和交易中的安全性問題，使得資產和交易能夠被嚴格定義和控制。

並行執行

區塊鏈中的並行執行意味着同時處理不相關的交易。實現並行執行的主要挑戰是確定哪些交易是不相關的，哪些是獨立的。高性能Layer1主要依賴兩種方法：狀態訪問方法和樂觀並行模型。

狀態訪問方法需要預先知道每個交易可以訪問區塊鏈狀態的哪一部分，從而分析出哪些交易是獨立的。某些區塊鏈平台採用這種方法，要求交易指定將訪問哪些帳戶或對象，以便調度非重疊交易並行執行。

樂觀並行模型假設所有交易都是獨立的，只是回顧性地驗證這一假設並在必要時進行調整。一些區塊鏈使用Block-STM方法來應用樂觀並行執行，交易首先在區塊內按照一定順序設置，然後在不同處理線程之間拆分同時執行。

並行EVM

並行EVM的概念在2021年就被提出，最初指支持同時處理多個交易的EVM。2023年底，並行EVM再次成爲熱點，引發了一波採用並行執行技術的EVM兼容Layer1的興起。

目前，合理定義爲並行EVM的包括三類：

1. 沒有採用並行執行技術的EVM兼容Layer1的並行執行升級
2. 採用並行執行技術的EVM兼容Layer1
3. 採用並行執行技術的非EVM兼容Layer1的EVM兼容方案

部分新興項目正在開發並行EVM解決方案，旨在通過並行執行顯著提高可擴展性和交易速度。這些項目採用不同的技術方案，如樂觀並行模型、靜態代碼分析等，以實現交易的並行處理。

同時，一些非EVM兼容的區塊鏈也在探索EVM兼容性方案，通過在其原生環境中實現EVM解釋器來支持以太坊智能合約的執行。這些方案利用底層區塊鏈的並行執行能力，爲EVM交易提供更高的性能。

總結

區塊鏈的並行技術是一個反復討論的話題，但目前主要集中在對樂觀執行模型的改造和模仿，尚未出現實質性突破。未來可能會有更多新興Layer1項目加入並行EVM的競爭，舊的Layer1也可能實現EVM並行升級或EVM兼容方案。

除了高性能EVM，區塊鏈領域還可能出現其他虛擬機技術的敘事，如WASM、SVM及Move VM等，推動整個生態系統的多樣化發展。