并行 EVM 技术的新发展：Monad、MegaETH 和 Pharos 的比较

近期，三个重要的并行 EVM 项目相继推出测试网。Monad 于 2 月 19 日、MegaETH 于 3 月 21 日、Pharos 于 3 月 24 日分别上线了各自的测试网络。这一系列动作似乎预示着 Web3 技术发展的焦点再次回归到了并行 EVM 这一 2024 年初最受关注的话题上。

EVM 作为以太坊的核心组件，负责执行智能合约和处理交易。尽管 EVM 的顺序执行模式保证了交易的确定性和安全性，但在高负载情况下容易引发网络拥堵和延迟问题。并行 EVM 技术通过允许多个操作并行执行，大幅提升了网络吞吐量，从而增强了区块链的整体性能和可扩展性。

实际上，并行 EVM 不仅仅指并行执行，还包括从共识机制、交易处理、流水线优化、存储系统到硬件加速等多方面的全面升级。这些改进旨在让区块链网络能够在更短时间内处理更多交易，有效解决传统区块链面临的网络拥堵和延迟问题。

下面我们将深入探讨 Monad、MegaETH 和 Pharos 这三个项目的背景和技术架构。

Monad

Monad 是一个高性能的 EVM 兼容 Layer1 区块链，由 Monad Labs 开发。其目标是在保持去中心化的同时提高系统的扩展性，解决现有 EVM 兼容区块链的低吞吐量问题。

Monad Labs 由三位联合创始人于 2022 年创立，其中两位来自做市商背景，一位来自非加密货币领域。该公司已完成两轮融资，总额达 2.44 亿美元，估值高达 30 亿美元。

Monad 的主要优势在于其每秒可处理 10,000 笔交易，并且区块时间仅为 1 秒。这种高性能主要得益于以下四个方面的优化：

1. MonadBFT：一种基于 HotStuff 改进的高性能共识机制。它采用两阶段 BFT 算法，具有乐观响应性和高效的通信开销。同时引入了混合签名方案和 RaptorCast 协议，提高了网络效率和容错能力。

2. 异步执行：通过将共识与执行分离，Monad 显著提高了执行吞吐量。这种设计允许执行过程占用整个区块时间，而不仅仅是区块时间的一小部分。

3. 并行执行：Monad 采用乐观执行方法，允许在前序交易完成前开始执行后续交易。通过追踪执行过程中使用的输入并与先前交易的输出比较，确保执行结果的正确性。

4. MonadDB：这是一个为存储验证过的区块链数据而设计的定制 KV 数据库。它在磁盘和内存中原生实现了 Merkle Patricia Trie 数据结构，并采用异步 I/O、并发控制等技术来优化性能。

MegaETH

MegaETH 是一个专注于实时区块链性能的 Layer2 解决方案，由 MegaLabs 开发。它为需要即时响应的应用程序提供超低延迟和高度可扩展性。

MegaLabs 成立于 2023 年初，团队成员来自斯坦福大学、麻省理工学院等高校，以及 Consensys 等知名区块链公司。公司已完成两轮融资，总额超过 3000 万美元，估值超过 2 亿美元。

MegaETH 的突出特点是其 100k TPS 的处理能力和约 10ms 的出块时间，即使在高负载下也能实现毫秒级响应。这种卓越性能主要源于以下技术特点：

1. 节点特化：MegaETH 将不同功能分配给不同角色的节点，包括排序器、证明者和全节点，每种节点承担特定任务并有不同的硬件要求。

2. 定向优化：针对传统 EVM 区块链面临的各种问题，MegaETH 采取了一系列针对性优化措施，包括设计高效的状态 Trie、采用并行执行策略、使用 JIT 编译器等。

3. Mini Blocks：MegaETH 每 10 毫秒进行一次预确认，称为 Mini Blocks。这种设计大大缩短了交易传播到网络其余部分的时间，同时减轻了轻客户端的负担。

Pharos

Pharos 定位为高性能的 EVM 兼容 Layer1 区块链，致力于打造最佳的 RWA 和支付生态系统。它声称具有每秒处理 50,000 笔交易和每秒消耗 20 亿单位 gas 的超高性能。

Pharos 成立于 2024 年，团队成员来自蚂蚁链、Solana Labs、OKX、Stellar 和 Ripple 等知名区块链项目。公司已完成 800 万美元的种子轮融资。

Pharos 提出了"并行化程度(DP)"框架，将区块链并行化能力分为六个级别（DP0-DP5）。Pharos 采用 DP5 全栈并行架构，从共识、交易、流水线、存储到硬件加速进行全面升级：

1. 可扩展的共识协议：一种高吞吐量、低延迟的 BFT 共识协议。

2. 双虚拟机并行执行：并行执行 EVM 和 WASM，采用先进的编译技术。

3. 全生命周期异步流水线：在整个交易生命周期和区块之间实现并行和异步处理。

4. 高性能存储：采用认证数据结构(ADS)，提供高吞吐量、低延迟的 I/O 和经济高效的状态存储。

5. 模块化的特殊处理网络(SPN)：可无缝集成新的软件、硬件和地理分散化，支持各种用例和新兴技术。

总结

EVM 在 Web3 世界拥有最大的开发者群体和应用生态系统，但以太坊的扩容问题严重阻碍了其进一步发展。因此，并行 EVM 成为了最重要的技术方向之一。

Monad 通过其并行执行模型在可扩展性和去中心化之间取得平衡，为开发人员提供 1 万 TPS 吞吐量，同时保持 EVM 兼容性。其独立的共识机制提供了自主性，但也意味着失去了以太坊的安全保障。

MegaETH 在延迟性和吞吐量方面表现最为出色，10 毫秒的超低延迟和 10 万 TPS 的吞吐量使其特别适合需要近乎即时响应的应用场景。然而，其中心化排序器设计可能会引发去中心化方面的担忧。

Pharos 拥有高达 50K TPS 和 2 gGas/s 的交易处理能力，性能与其他新兴高性能 EVM 区块链相当。Pharos 的独特之处在于其专注于机构客户和合规要求的 RWA-Fi，有望满足未来市场对合规、高效区块链基础设施的需求。

从公开数据来看，MegaETH 和 Pharos 的性能似乎优于 Monad，但考虑到 Monad 获得的融资规模最大，拥有充足的开发资源进行技术突破。因此，这三个项目之间的竞争并没有绝对的领先者，开发者在选择时需要权衡性能、去中心化和专业化等因素的优先级。