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EVM 병렬화의 중요성은 무엇인가, 아니면 EVM 패권의 종말인가?

ChainFeeds

이 글을 읽으려면 26 분

Parallel EVM을 사용하면 기존 분산 애플리케이션이 인터넷 수준의 성능을 달성할 수 있습니까?

원본 출처: Chainfeeds

요약

1. Parallel EVM 개념은 Paradigm, Jump, Dragonfly 등 몇몇 주요 VC에서 투자하고 있습니다.

2. 대표적인 프로젝트는 Monad이고, 그 외에 Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM, BSC 등이 있습니다. 일부는 L1이고 일부는 L2입니다. 두 팀 간의 구체적인 차이점에 대한 완전한 공개 정보는 없습니다.

3. Parallel EVM은 문자 그대로 "병렬화"를 의미하지만 실제로는 EVM의 각 구성 요소의 성능을 특별히 최적화한 것이므로 EVM 표준에 따른 성능 한계를 나타낼 수 있습니다.

4. 난이도: 전체 기술 스택을 재구성하는 것 외에도 병렬 거래가 충돌할지 여부를 미리 예측하는 방법과 충돌 후 재실행의 효율성을 높이는 문제도 있습니다.

5. 과제: 오픈소스 생태계에서 차별화를 구축하는 방법과 분산화와 성과 간의 균형을 찾는 방법.

합의 알고리즘, DA(데이터 계층), 그리고 제로 지식 증명 기술이 폭넓게 연구되고 반복된 이후, 주목을 받는 다음 핵심 기술은 Parallel EVM입니다. 자본 시장 역시 이 이야기에 수억 달러를 투자했고, 유니콘 수준의 스타트업이 여러 개 탄생했습니다.

커뮤니티는 Georgios Konstantopoulos(Paradigm의 CTO)와 Dragonfly의 Haseeb Qureshi가 2024년 트렌드를 예상하면서 2023년 말에 같은 키워드를 언급했기 때문에 Parallel EVM(EVM 병렬화)에 주목하기 시작했습니다. 하지만 이 주제를 논의하는 세부 정보는 많지 않으며 많은 사람들은 이것이 새로운 개념이 아니라고 생각합니다. EVM과 병렬 컴퓨팅은 둘 다 비교적 성숙한 개념입니다. 이 두 단어를 결합하는 것이 중요한 추세인 이유는 무엇일까요?

하지만 이는 여전히 매우 틈새 시장이 되는 주제이기 때문에 많은 연구 기관의 연간 요약과 추세 예측을 살펴보면 Parallel EVM은 언급되지 않습니다. 그러니 이건 아직 대규모적인 합의를 형성하지 못한 새로운 개념이죠. 더욱이 이 개념은 합의 알고리즘이나 DA와 같은 주제와 유사하며, 이 모두는 순전히 기술과 관련이 있기 때문에 이에 주의를 기울이는 사람은 더욱 적습니다.

Paralle EVM의 가장 직접적인 장점은 기존의 분산형 애플리케이션이 인터넷 수준의 성능을 달성할 수 있다는 것입니다. Parallel EVM은 (다수의 성숙한) 기존 스마트 계약을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 높은 성능과 병렬 퍼블릭 체인 처리량을 달성할 수 있는 유일한 신기술이라고 할 수도 있습니다.

Paradigm은 오랫동안 시장 참여를 기대해 왔으며 Jump는 큰 도박을 했습니다.

Fortune에 따르면 Paradigm은 Monad의 최신 라운드를 주도하여 30억 달러의 기업 가치로 2억 달러를 모금할 계획입니다. 이것은 Paradigm이 투자할 최초의 Parallel EVM 컨셉트 팀이지만, 그들은 실제로 수년 동안 이 기술에 주목해 왔습니다. Georgios Konstantopoulos(Paradigm의 CTO)는 2021년에 이 용어를 언급했습니다. Monad라는 단어의 유래도 매우 흥미롭습니다. 철학자 라이프니츠의 철학 체계에서 모나드는 우주를 구성하는 기본 요소입니다. 그들은 물리학의 영향을 받지 않는 분리 불가능한 존재입니다. 각 모나드는 전체 우주를 반영하며, 한때 중국어로는 "모나드"로 번역되었습니다.

컴퓨터 과학에서 모나드는 함수형 프로그래밍 언어의 디자인 패턴으로, 프로그래머가 실제 세계의 복잡성을 수학적 순수성에 가깝게 처리할 수 있도록 돕고, 코드를 더 모듈화하고, 이해와 유지 관리를 더 쉽게 만듭니다.

또 다른 흥미로운 점은 Monad와 Nomad가 서로의 애너그램이라는 것입니다. 노마드는 유목민을 뜻하고, 디지털 유목민은 디지털 유목민/디지털 유목민을 뜻합니다.

이 주제를 논의할 때 Georgios는 Monad 외에도 Sei와 Polygon도 언급했습니다. 하지만 그가 Parallel EVM에 대해 그렇게 낙관적인 또 다른 중요한 이유는 그들이 Ethereum 클라이언트 Reth를 개발했기 때문입니다. Rust 언어로 구현된 고성능 Ethereum 실행 계층 클라이언트로 자리 매김했습니다. Reth는 빠른 속도로 개발 중이며 방금 베타 단계에 들어갔습니다. 아마도 그들은 Reth에 Parallel EVM을 직접 구현하는 것을 고려할 수도 있겠지만, 연구 및 개발 작업의 양을 고려할 때 다른 팀에 투자하여 Parallel EVM을 홍보하는 것이 더 나은 선택일 수 있습니다. Monad의 문서에 따르면 그들은 엔지니어링 분야에서 주로 C++와 Rust를 사용합니다.

Reth가 처음 출시되었을 때, Erigon 팀원들은 Reth가 Akula의 오픈 소스 코드를 표절했다는 혐의를 제기했고, 이로 인해 Akula 프로젝트는 개발을 중단하기 위한 자금 지원을 받지 못하게 되었습니다. Georgios는 Reth가 다른 어떤 클라이언트의 포크도 아니며 코드도 다른 클라이언트에서 나온 것이 아니라고 답했지만, 실제로 Geth, Erigon, Akula의 영향을 받고 영감을 받았다고 말했습니다.

또 다른 핵심 참여자는 Jump Trading과 Jump Capital입니다. 모나드의 창립자는 점프 트레이딩 출신으로 고빈도 트레이딩 분야에서 광범위한 경험을 보유하고 있습니다. Sei의 투자자에는 Jump Capital이 포함되며 Jump는 인프라와 프로젝트를 포함하여 Solana 생태계에도 깊이 관여했습니다.

Monad의 초기 투자자였던 Dragonfly도 관련 트랙에 주목해 왔으며, 샤딩 기술에 집중하는 NEAR과 Aptos, Avalanche, Nervos 등의 퍼블릭 체인에 투자했습니다.

합의 알고리즘을 업그레이드하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 마침내 실행 계층의 차례입니다.

지난 몇 차례의 공개 체인 전쟁에서 실행 계층은 항상 소홀히 다루어졌습니다. 그들은 솔라나, 아발란체, EOS 등 합의 알고리즘의 혁신에 대해서만 거의 이야기합니다. 실행 수준에서 많은 혁신을 이루었지만, 커뮤니티는 여전히 자신들이 사용하는 합의 알고리즘을 기억하고 있으며, 전체 커뮤니티도 이러한 고성능 퍼블릭 체인이 합의 알고리즘의 혁신으로 인해 이러한 성과를 달성할 수 있다고 믿습니다.

하지만 사실 고성능 퍼블릭 체인을 얻으려면 컨센서스 알고리즘과 실행 계층이 매칭되어야 하며, 이는 나무통의 짧은 판자 효과와도 일치합니다. 합의 알고리즘만 개선하는 EVM 기반 퍼블릭 체인의 경우 성능을 개선하려면 더 강력한 노드가 필요합니다. 예를 들어, BSC는 블록이 처리할 수 있는 Gas를 2000 TPS로 제한하고, 필요한 머신 구성은 이더리움 전체 노드에 투자하는 것보다 몇 배나 많습니다. 폴리곤은 이론상으로 1000 TPS를 달성할 수 있지만, 보통은 수십에서 수백에 불과합니다.

BSC 아카이브 노드에는 최소 16코어 CPU와 128G 메모리가 필요하고, Ethereum 노드에는 최소 4코어 CPU와 16G 메모리만 필요합니다.

BSC 팀은 이러한 문제를 오랫동안 알고 있었기 때문에 NodeReal과 협력하여 Parallel EVM 기술을 개발하고 있습니다. 이런 방식으로만 우리는 각 블록에서 처리할 수 있는 거래 수를 더욱 늘리고, 더 많은 거래를 병렬로 실행하며, TPS 상한을 높일 수 있습니다.

병렬 처리: 단일 코어에서 멀티 코어 CPU로 업그레이드하는 것만이 아닙니다.

대부분의 블록체인 시스템에서 거래는 완전히 순차적으로 실행됩니다. 단일 코어 CPU라고 생각하면 됩니다. 다음 계산은 현재 계산이 완료된 후에만 수행할 수 있습니다. 이 방법은 느리지만 간단하고 시스템 복잡도가 낮다는 장점이 있습니다.

그러나 블록체인 시스템이 미래에 인터넷 수준의 사용자에게 접근해야 한다면 단일 코어 CPU만으로는 절대 충분하지 않을 것입니다. 따라서 멀티코어 CPU를 갖춘 병렬화된 가상 머신으로 업그레이드하면 여러 트랜잭션을 동시에 처리할 수 있어 처리량이 늘어납니다. 그러나 엔지니어링 구현에는 많은 과제가 있습니다. 예를 들어, 동시에 처리되는 두 거래가 동일한 스마트 계약에 데이터를 쓰는 경우 어떻게 해야 할까요? 이런 모순을 해결하기 위해서는 새로운 메커니즘을 설계해야 합니다. 전혀 관련 없는 다른 스마트 계약을 병렬로 실행하는 경우, 병렬 처리 스레드 수에 따라 처리량을 규모에 맞게 늘릴 수 있습니다.

또한 Parallel EVM은 병렬 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 단일 스레드 실행 효율성도 최적화합니다. Monad CEO인 Keone Hon은 "...EVM의 진짜 병목 현상은 일을 처리할 때 상태를 자주 읽고 쓰는 것입니다..."라고 말했습니다. 그는 또한 병렬 실행은 로드맵의 일부일 뿐이며 Monad의 더 큰 사명은 EVM을 중심으로 하여 최대한 효율적으로 만드는 것이라고 말했습니다.

따라서 Parallel EVM의 문자적 의미는 단지 "병렬화"를 나타내지만 실제로는 EVM의 각 구성 요소의 성능을 특별히 최적화한 것이므로 EVM 표준에 따른 성능 한계를 나타낼 수도 있습니다.

EVM은 Solidity와 같지 않습니다.

스마트 계약을 작성하는 것은 대부분의 블록체인 개발자에게 필수적인 기술입니다. 엔지니어는 비즈니스 요구 사항에 따라 Solidity나 다른 고급 스마트 계약 언어로 해당 논리 구현을 작성할 수 있습니다. 하지만 EVM은 Solidity의 논리를 직접 이해할 수 없습니다. 가상 머신에서 실행되기 전에 일종의 "번역" 과정을 거쳐야 하며, 머신이 이해할 수 있는 저수준 언어(opcode 연산 코드 / bytecode 바이트코드)로 번역(컴파일)해야 합니다. Solidity 개발자는 성숙한 도구가 구현되었기 때문에 이러한 변환 과정을 이해할 필요가 없습니다.

결국 "번역"이기 때문에 약간의 오버헤드가 있을 것입니다. 저수준 코드에 경험이 있는 엔지니어의 경우, 직접 명령어를 사용하여 Solidity로 프로그램 로직을 작성할 수 있으며, 이를 통해 최고의 효율성을 달성할 수 있습니다. 즉, 사용자는 거래 시 가스를 절약할 수 있습니다. 예를 들어, Opensea가 출시한 Seaport 프로토콜은 스마트 계약에서 인라인 어셈블리를 광범위하게 사용하여 사용자의 가스 비용을 최소화합니다.

따라서 Parallel EVM이 마침내 실현된다면 병렬화 기능을 제공할 뿐만 아니라 전체 EVM 스택의 성능도 최적화할 수 있을 것입니다. 일반적인 애플리케이션 개발자는 약간의 가스를 절약하기 위해 최적화에 많은 에너지를 쏟을 필요가 없습니다. 기본 가상 머신이 이러한 차이점을 완화할 만큼 강력하기 때문입니다.

EVM 성능은 다양하며 "표준"은 "엔지니어링 관행"과 같지 않습니다.

"가상 머신"은 "실행 계층"이라고도 불리며, 스마트 계약이 명령어로 컴파일된 후 최종적으로 계산되고 처리되는 엔진입니다. 이더리움 가상 머신(EVM)이 정의한 "바이트코드"는 이제 산업 표준이 되었습니다. 이더리움을 기반으로 하는 2계층 네트워크이든 다른 독립적인 퍼블릭 체인이든, 이들은 먼저 EVM 표준과 직접적이고 완벽하게 호환되려는 의지를 더 갖고 있습니다. 개발자는 스마트 계약을 한 번만 작성하여 여러 네트워크에 배포할 수 있는데, 이는 매우 비용 효율적입니다.

따라서 EVM의 "바이트코드" 표준과 완벽하게 호환되는 한 EVM이라고 부를 수 있지만 구현 방법은 크게 다를 수 있습니다. 예를 들어, Ethereum 클라이언트 Geth는 Go 언어를 사용하여 EVM 표준을 구현합니다. 그러나 이더리움 재단의 임원 연구팀인 입실론은 C++로 개발된 EVM의 독립적인 구현을 유지 관리하고 있습니다. 다른 Ethereum 클라이언트는 이 라이브러리를 직접 호출하여 EVM으로 실행할 수 있습니다.

예를 들어, 산업적으로 생산된 많은 제품에는 해당 국제 표준이 있습니다. 예를 들어, 제품을 판매하려면 해당 제품의 군집 수가 특정 값보다 적어야 합니다. 이것이 "표준"입니다. 하지만 이러한 공장 기준을 어떻게 충족시킬 수 있을까? 각 공장에서는 수십 가지의 다양한 살균 방법 중에서 선택할 수 있으며, 일부 공장에서는 이 요구 사항을 충족시킬 수 있는 더 비용 효율적인 방법을 찾을 수 있습니다. 이것이 "연습"이다.

evmone의 구현이 있기 때문에 다른 구현도 가능합니다. 따라서 EVM의 경우 EVM 표준은 일부 기본적인 운영 방식인 "바이트코드"(예: 덧셈, 뺄셈, 곱셈과 같은 가장 기본적인 산술 연산 지원)를 정의합니다. 각 바이트코드에 특정 입력이 있으면 특정 출력이 있습니다. 이 표준을 충족하기 위해서는 구현 방법이 매우 다양하므로 사용자 정의 및 엔지니어링 최적화 가능성에 대한 여지가 많이 있습니다.

Parallel EVM의 차이점과 유사점

Parallel EVM 트랙에는 가장 인기 있는 Monad 외에도 Sei, MegaETH, Polygon, Neon EVM, BSC 등이 있으며, Paradigm의 Reth 클라이언트도 병렬화 기능을 구현하고자 합니다.

포지셔닝 관점에서 볼 때, Monad, Sei, Polygon, BSC는 모두 1계층 블록체인이고, MegaETH는 2계층일 수 있으며, Neon EVM은 Solana 네트워크를 기반으로 합니다. 또한 Reth는 오픈소스 클라이언트이며, MegaETH는 Reth의 프로젝트를 부분적으로 기반으로 계속해서 개발될 것입니다.

물론, 이들 팀 사이에는 여전히 경쟁이 치열하며, 모든 기술적 세부 사항과 엔지니어링 문서가 완전히 공개된 것은 아닙니다. 더 많은 비교는 점차적으로 공개된 후에만 수행할 수 있습니다. 아마도 이것은 BTC Layer 2, Restaking, Ethereum Layer 2와 같은 군비 경쟁과 같을 것입니다. 기술 간에 미묘한 차이가 있지만(그리고 오픈 소스임), 더 중요한 것은 생태계의 고유성을 어떻게 구축할 것인가입니다.

병렬 EVM의 기술적 어려움

순차적으로 실행되는 트랜잭션의 경우 병목 현상은 CPU와 읽기 및 쓰기 상태 프로세스에 발생합니다. 하지만 이 방법의 장점은 충분히 간단하고 실수가 없으며 모든 작업을 단계별로 완료할 수 있다는 것입니다. 병렬로 실행되는 가상 머신의 경우 상태 충돌이 발생할 수 있으므로 이러한 판단 부분은 실행 전이나 실행 후에 추가해야 합니다.

간단한 예로, 가상 머신이 병렬로 실행되는 4개의 스레드를 지원하고, 각 스레드가 동시에 트랜잭션을 처리할 수 있는 경우, 이 4개의 트랜잭션이 모두 Uniswap의 동일한 트랜잭션 풀에 있으면 각 트랜잭션이 해당 트랜잭션 풀의 트랜잭션 가격에 영향을 미치기 때문에 병렬로 계산할 수 없습니다. 하지만 이 네 가지 스레드가 전혀 관련 없는 네 가지 일을 동시에 한다면 아무런 문제가 없습니다.

여기에는 여러 팀의 설계 및 엔지니어링 구현이 포함되지만, 적어도 병렬 실행 후 충돌을 감지하고 충돌이 발생하면 다시 실행하는 모듈이 필요하다는 점이 보장되어야 합니다. 물론, 충돌이 발생할 수 있는 거래를 미리 예측하고 검토할 수 있다면 전체 가상 머신의 병렬 효율성도 높일 수 있습니다.

Parallel EVM 가상 머신의 엔지니어링 구현 차이 외에도 각 팀은 일반적으로 상태 데이터베이스의 읽기 및 쓰기 성능을 재설계하고 향상시키고, Monad가 설계한 MonadDb 및 MonadBFT와 같이 이에 맞는 합의 알고리즘을 설계합니다.

과제

Parallel EVM의 경우 두 가지 가능한 과제가 있습니다. 장기적인 엔지니어링 가치를 Ethereum에서 포착할 수 있을지 여부입니다. 그리고 노드의 중앙집중화.

각 팀은 아직 Parallel EVM 기술을 개발하고 테스트하는 단계에 있기 때문에, 어느 팀도 현재의 장애물 중 하나인 모든 엔지니어링 세부 정보를 오픈 소스로 공개하지 않았습니다. 하지만 테스트 네트워크와 메인 네트워크에 진입한 후에는 이러한 프로젝트 파일이 공개되고, 이더리움이나 다른 퍼블릭 체인에 흡수될 수도 있습니다. 그러므로 그 시점에서 생태건설을 더욱 신속하게 진행하고, 더 많은 생태해자를 건설할 필요가 있습니다.

하지만 이 문제는 그렇게 심각하지 않습니다. 한편, Crypto 개발자에게는 선택할 수 있는 오픈 소스 라이선스가 더 많아졌습니다(예: Uniswap 라이선스는 코드를 공개하는 것을 허용하지만 상업 프로젝트로의 포크는 허용하지 않음). 반면, 모나드의 포지셔닝은 이더리움과 다릅니다. 미래에 이더리움이 단일 슬롯 확정성(SSF)을 달성할 수 있다 하더라도 거래 확정성은 여전히 최소 12초에 달할 것이며, 이는 고주파수 애플리케이션 시나리오에는 충분하지 않습니다.

모든 고성능 퍼블릭 체인이 공통적으로 겪는 또 다른 과제는 사용자의 기본적인 허가와 신뢰가 필요 없는 요구 사항, 즉 분산화를 충족하기 위해 더 많은 노드를 배포하는 방법입니다. 아마도 "노드의 하드웨어 요구 사항으로 나눈 TPS"와 같이 일부 지표를 정량화하여 특정 하드웨어 요구 사항의 표준에서 어느 퍼블릭 체인/클라이언트의 TPS가 더 높은지 비교하는 통제 변수를 얻을 수 있을 것입니다. 결국, 노드의 하드웨어 요구 사항이 낮을수록 더 많은 노드를 사용할 수 있습니다.

다음으로, 다양한 Parallel EVM 프로젝트의 진행 상황을 계속 추적하고 해당 기술과 차이점을 자세히 논의하겠습니다.