並行EVM 聖杯之爭：Monad、MegaETH 和Pharos

前言

近期，三大天王級並行EVM 計畫不約而同地上線了測試網，分別是Monad 2 月19 日上線測試網，MegaETH 3 月21 日上線測試網，Pharos 3 月24 日上線測試網。 Web3 技術的主線敘事，似乎在AI Agent 之後，又回到了並行EVM —— 這個2024 年初最火爆的敘事。

EVM（Ethereum Virtual Machine, 以太坊虛擬機）是以太坊的核心，負責運行智慧合約和處理交易。 EVM 是一個計算引擎，提供了計算和儲存的抽象，但是EVM 沒有調度功能，以太坊的執行模組從區塊中取出一個個交易，EVM 負責依次去執行。雖然順序執行確保了交易和智慧合約能夠以確定性順序執行，保障了安全性，但在面臨高負載的情況下，可能會導致網路擁塞和延遲。

並行EVM 則透過允許多個操作同時執行，大大提高了網路的吞吐量，從而增強了整個區塊鏈的效能和可擴展性。實際上，我們指的平行EVM 其實是指高效能的EVM 相容區塊鏈，不僅引入了並行執行，還有從共識、交易、管線、儲存到硬體加速全面升級，目的是為了讓區塊鏈網路能夠在更短的時間內處理更多的交易，有效解決了傳統區塊鏈的網路擁塞和延遲問題。

本文將深入探討Monad、MegaETH 和Pharos 這三個專案的背景和架構，以及開發者選擇的權衡。

Monad

Monad 是一款高效能的EVM 相容Layer1 區塊鏈， 由Monad Labs 開發。 Monad 在維持去中心化的同時提高系統的擴展性，解決現有EVM 相容區塊鏈的低吞吐量問題。

Monad Labs 由Keone Hon、James Hunsaker 和Eunice Giarta 於2022 年共同創立，其中Keone 和James 是做市巨頭Jump Trading 的前員工，Eunice 來自非Crypto 背景。

2023 年2 月，Monad Labs 完成了種子輪的1,900 萬美元融資，Dragonfly 領投；2024 年4 月，Monad Labs 完成了新一輪2.25 億美元融資，Paradigm 領投。 Monad 目前估值達到了30 億美元。

Monad 的關鍵優勢在於它可以處理高達每秒10,000 筆交易，並且具有1 秒的區塊時間。主要得益於在以下四個方面進行了優化：

1. MonadBFT：一種高效能共識機制，基於HotStuff 的改良版。用於在拜占庭行為者存在的情況下，在部分同步條件下達成交易排序的一致性。首先，MonadBFT 採用了兩階段的BFT 演算法，具有樂觀響應性，並在常見情況下具有線性通訊開銷，在超時情況下具有二次通訊開銷；其次，MonadBFT 採用了混合簽名方案，訊息的完整性和真實性由ECDSA 簽章提供，可聚合的訊息類型（投票和一個超時），訊息的完整性和真實性由ECDSA 簽章提供，可聚合的訊息類型（投票和一個超時） C 節點轉發給之後的幾個領導者節點，從而有效減少頻寬佔用和交易延遲；最後，MonadBFT 的訊息傳播還使用了RaptorCast 協議，不僅將區塊提案轉換為糾刪碼區塊，並且每個區塊透過兩層廣播樹發送給所有驗證者，RaptorCast 利用整個網路的全部上來回頻寬將區塊區塊傳播給所有容錯者，同時保留拜占庭網路提案的全部容錯能力。由於這些特點，MonadBFT 能夠實現高效和穩健的區塊鏈共識；

   

2. 非同步執行：非同步執行允許Monad 透過將共識與執行分離來大幅提高執行吞吐量。透過將共識與執行分離使得Monad 能夠大幅增加執行預算，因為執行從佔用區塊時間的一小部分變成佔用整個區塊時間。首先，Monad 區塊提案不包括狀態根，為了預防節點分叉，區塊提案還包括來自3 個區塊之前的狀態根，允許節點檢測它們是否分叉；其次，領導者節點以延遲的狀態視角來構建區塊，為了防禦DDoS 攻擊，Monad 節點會驗證該帳戶的餘額是否足以滿足與正在進行的區塊交易期間，雖然該區塊中的最高借記；最終確定。由於這些特點，允許Monad 實現顯著的速度提升，使得單分片區塊鏈可以擴展到數百萬用戶；

3. 並行執行：Monad 使用樂觀執行的方法，即在區塊中較早的交易完成之前開始執行後續交易，每個交易的更新狀態會依序合併。這有時會導致執行結果不正確，為解決這個問題，Monad 透過追蹤在執行交易過程中使用的輸入，並將它們與先前交易的輸出進行比較。如果存在差異，表示需要使用正確的資料重新執行該交易。此外，Monad 在執行交易時採用了靜態程式碼分析器來預測交易間的依賴關係，以避免無效的平行執行。在最佳情況下，Monad 可以提前預測許多依賴關係；在最壞情況下，它會回退到簡單的執行模式。 Monad 的平行執行技術不僅提高了網路效率和吞吐量，而且透過優化執行策略，減少了因為並行執行導致的交易失敗的情況；

4. MonadDB：MonadDB 是Monad 中的關鍵元件，用於在提供高效能的同時保持與以太坊的完全相容性。 MonadDB 是一個客製化的KV 資料庫，旨在儲存經過驗證的區塊鏈資料。首先，MonadDB 在磁碟和記憶體中原生實現了Merkle Patricia Trie 資料結構，並且實現了自己的索引系統，消除了檔案系統依賴性，因此可以高效地將Merkle Patricia Trie 節點儲存在磁碟上；其次，MonadDB 採用非同步I/O ，充分利用了最新內核對異步I/O 的支持，避免生成大量工作來處理資料壓縮等技術，進一步優化了MonadDB 的效能。由於這些特點，MonadDB 減少資料存取時間，提高交易處理速度，進而提升整個區塊鏈網路的效能。

MegaETH

MegaETH 是目前最快的Layer2 區塊鏈，由MegaLabs 開發。 MegaETH 的獨特之處在於專注於即時區塊鏈效能，為需要即時回應的應用程式提供超低延遲和可擴展性。

MegaLabs 成立於2023 年初，CEO Li Yilong 擁有史丹佛大學電腦科學博士學位，曾在軟體公司Runtime Verification Inc. 工作；CTO Yang Lei 是麻省理工學院的博士；CBO Kong Shuyao 是Consensys 前全球業務發展主管；成長主管Namik Muduroglu 曾任職於ConConsys 和Hyperspheresen。

2024 年6 月，MegaLabs 完成了種子輪的2000 萬美元融資，Dragonfly 領投；2024 年12月，MegaLabs 在Echo 平台進行社區輪融資，3 分鐘內就完成了1000 萬美元的融資目標。 MegaETH 目前估值超過2 億美元。

MegaETH 具有100k 的TPS 和約10ms 的出塊時間，即使在高負載下也能實現毫秒級響應時間。主要得益於以下技術特點：

1. 節點特化：MegaETH 不同角色節點承擔不同功能，要求的硬體配置不同。在MegaETH 中有三個角色：排序器（Sequencer）負責交易排序與執行，只有一個中心化的節點，省去了共識的開銷，排序器將生成的區塊、見證數據和狀態差異發佈到EigenDA（數據可用性層），確保這些數據在網絡中可用；證明者（Provers）從數據級排序到數據塊和見證數據，通過整個無序驗證存儲器；接收狀態差異，更新本地狀態，同時可以透過證明網路驗證區塊的有效性，確保區塊鏈的一致性和安全性；

   

2. 定向優化：針對傳統EVM 區塊鏈面臨的各種問題，MegaETH 「對症下藥」。針對狀態數據獲取延遲高的問題，MegaETH 設計了一種內存和I/O 效率極高的新狀態Trie，可以順利擴展到數TB 的狀態數據，而不會產生額外的I/O 成本；針對串行執行的問題，MegaETH 的排序器可以採用任意的並行執行策略；針對解釋器效率為低的問題，MegaETH 的排序器可以採用同步開銷的性能策略；針對解釋器效率低的問題，MegaET.的問題，MegaETH 設計了一種高效的狀態差異編碼和傳輸方法，能夠在頻寬有限的情況下同步大量狀態更新，同時，MegaETH 透過採用高級壓縮技術能夠在頻寬限制內同步複雜交易的狀態更新；

3. Mini Blocks：MegaETH 每10 毫秒進行一次預確認，稱為Mini Blocks。標準的EVM Blocks 的區塊頭佔用了相當大的空間（500+位元組），而三個Merkle Root 的計算也相當耗時，因此使用標準EVM Block 會對輕客戶端帶來巨大的負擔。 MegaETH 的Mini Blocks 與EVM Blocks 並行生成，並提供相同的包含保證，但是大大縮短了傳播到網路其餘部分的間隔。輕客戶端使用MegaETH 特有的Realtime API 來取得已在Mini Blocks 中，但仍不在EVM Blocks 中的交易。

   

Pharos

Pharos 的定位是高效能的EVM 相容Layer1 區塊鏈，致力於打造最佳的RWA 和Payment 生態。 Pharos 具有每秒處理50,000 筆交易和每秒消耗20 億單位的gas （2 gigagas）的超高效能。

Pharos 成立於2024 年，CEO Alex Zhang 曾擔任螞蟻鏈CTO，後來擔任螞蟻鏈Web3 品牌ZAN 的CEO；CTO Wishlonger 曾任螞蟻鏈CSO；CMO Laura 曾在Solana Labs 負責市場營銷，成功售罄第一代Solana tellSaga；

2024 年11 月，Pharos 完成了種子輪的800 萬美元融資，Lightspeed Faction 和Hack VC 領投。

Pharos 提出的「平行化程度(DP)」框架將區塊鏈並行化能力分為六個層級（DP0-DP5），以太坊是DP0，完全沒有並行化，而從DP1 到DP5，分別實現改進的共識機制、平行交易、管線、並行默克爾化和加速狀態存取和平行異構化計算。

Pharos 採用DP5 全端並行架構，從共識、交易、管線、儲存到硬體加速全面升級：

1. 可擴展的共識協定：一種高吞吐量、低延遲的BFT 共識協議，可充分利用整個網路資源；

2. 雙虛擬機器並行執行：一個並行的EVM 和WASM 的執行層，採用先進的編譯技術；

3. 全生命週期非同步管線：透過每個交易的整個生命週期以及區塊之間，實現並行和非同步處理；

4. 具有認證資料結構(ADS) 的高效能存儲：提供卓越的吞吐量、低延遲的I/O和經濟高效的狀態存儲，安全地擴展到數十億個帳戶；

5. 模組化的特殊處理網路(SPN)：可無縫整合新的軟體、硬體和地理分散化，支援各種用例和新興技術。

總結

由於以太坊長期且充分的用戶教育，EVM 在Web3 世界擁有最多的開發者和最大的DApp 生態，幾乎已經成為Web2 世界中類似Javascript 的存在。然而以太坊的擴容問題嚴重阻礙了EVM 的進一步發展，因此並行EVM 成為了最重要的技術方向之一。

Monad 透過其平行執行模型在可擴展性和去中心化之間取得平衡，為開發人員提供1 萬TPS 吞吐量，同時又不損害EVM 相容性，其獨立的共識提供了自主性，但犧牲了以太坊的安全保障，這可能會阻礙那些優先考慮信任和共享安全的開發人員。

MegaETH 在延遲性和吞吐量（TPS）方面無疑是最出色的， 10 毫秒的超低延遲和10 萬TPS 的吞吐量，適合需要近乎即時響應的應用，例如GameFi、SocialFi 和高頻交易的場景，但由於其中心化排序器設計，可能會引發有關去中心化的問題。

Pharos 擁有高達50K TPS 和2 gGas/s 的交易處理能力，效能比肩Monad、MegaETH 等新興高效能EVM 區塊鏈。同時，Pharos 的「螞蟻基因」主打機構客戶與合規要求的RWA-Fi，能夠真正滿足未來市場對合規、高效區塊鏈基礎設施的需求。

從公開的數據上，MegaETH 和Pharos 的表現比Monad 好得多，但考慮到Monad 融資最大，有充分的開發資源進行突破。因此Monad、MegaETH 和Pharos 之間的競爭本質上沒有絕對的領先者，留給開發者更多的權衡在於性能、去中心化還是專業化的優先順序。