并行EVM争霸：Monad、MegaETH、Pharos

最近，三个备受瞩目的并行 EVM 项目——Monad、MegaETH 和 Pharos——几乎同时推出了它们的测试网。这三个项目的测试网分别于 2 月 19 日、3 月 21 日和 3 月 24 日上线。Web3 技术的主流话题似乎在经历了 AI Agent 的热潮后，又重新聚焦到了并行 EVM 上，这可是 2024 年初最火热的技术趋势之一。

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以太坊虚拟机（EVM）是支撑以太坊运行智能合约和处理交易的核心组件。它提供了一种计算和存储的抽象，但缺少调度功能。以太坊的执行模块按顺序从区块中提取交易，EVM 则负责依次执行这些交易。虽然这种顺序执行确保了交易和智能合约的确定性执行，保障了安全性，但在高负载时，可能会导致网络拥堵和延迟。

并行 EVM 通过允许多个操作同时进行，极大地提升了网络的吞吐量，从而增强了区块链的整体性能和可扩展性。我们所说的并行 EVM 其实是指高性能的 EVM 兼容区块链，不仅引入了并行执行，还包括了共识、交易、流水线、存储和硬件加速的全面升级，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的网络拥堵和延迟问题。

本文将深入探讨 Monad、MegaETH 和 Pharos 这三个项目的背景和架构，以及开发者在选择时需要考虑的权衡。

Monad

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

Monad Labs 由 Keone Hon、James Hunsaker 和 Eunice Giarta 于 2022 年共同创立。Keone 和 James 曾是做市巨头 Jump Trading 的员工，而 Eunice 则来自非加密货币领域。2023 年 2 月，Monad Labs 完成了由 Dragonfly 领投的 1900 万美元种子轮融资。2024 年 4 月，Monad Labs 又完成了由 Paradigm 领投的 2.25 亿美元新一轮融资，目前估值达到了 30 亿美元。

Monad 的关键优势在于它可以处理每秒 10,000 笔交易，并具有 1 秒的区块时间。这主要得益于以下四个方面的优化：

MonadBFT：这是一种高性能共识机制，基于 HotStuff 的改进版，用于在部分同步条件下达成交易排序的一致性。MonadBFT 采用了两阶段的 BFT 算法，具有乐观响应性，并在常见情况下具有线性通信开销，在超时情况下具有二次通信开销。MonadBFT 还采用了混合签名方案，消息的完整性和真实性由 ECDSA 签名提供，而可聚合的消息类型（如投票和超时）则由 BLS 签名提供，解决了可伸缩性问题。此外，Monad 节点不会维护一个全局交易池，而是一个本地交易池，交易由 RPC 节点转发给之后的几个领导者节点，从而有效减少带宽占用和交易延迟。MonadBFT 的消息传播还使用了 RaptorCast 协议，将区块提案转换为纠删码块，并通过两级广播树发送给所有验证者，利用整个网络的全部上传带宽传播区块提案，同时保留拜占庭容错能力。由于这些特点，MonadBFT 能够实现高效和稳健的区块链共识。

异步执行：异步执行允许 Monad 通过将共识与执行分离来大幅提高执行吞吐量。Monad 区块提案不包括状态根，而是包含来自 3 个区块之前的状态根，以预防节点分叉。领导者节点以延迟的状态视角构建区块，并验证账户余额是否足以满足与正在进行的交易相关的最高借记，以防御 DDoS 攻击。节点收到提议的区块后，虽然此时区块尚未最终确定，但可以在本地执行提议的区块。这些特点使 Monad 实现显著的速度提升，使得单分片区块链可以扩展到数百万用户。

并行执行：Monad 使用乐观执行的方法，即在块中较早的交易完成之前开始执行后续交易，每个交易的更新状态会按顺序合并。这有时会导致执行结果不正确，Monad 通过追踪交易过程中使用的输入，并与之前交易的输出进行比较来解决这个问题。此外，Monad 采用静态代码分析器预测交易间的依赖关系，以避免无效的并行执行。Monad 的并行执行技术不仅提高了网络效率和吞吐量，还通过优化执行策略，减少了因为并行执行导致的交易失败情况。

MonadDB：MonadDB 是 Monad 中的关键组件，用于在提供高性能的同时保持与以太坊的完全兼容性。MonadDB 是一个定制的 KV 数据库，旨在存储经过验证的区块链数据。MonadDB 在磁盘和内存中原生实现了 Merkle Patricia Trie 数据结构，并实现了自己的索引系统，消除了对文件系统的依赖性，从而高效地将 Merkle Patricia Trie 节点存储在磁盘上。MonadDB 采用异步 I/O，充分利用了最新内核对异步 I/O 的支持，避免生成大量内核线程来处理待处理的 I/O 请求。此外，MonadDB 还使用了并发控制、顺序写、数据压缩等技术，进一步优化了性能。这些特点使 MonadDB 减少了数据存取时间，提高了交易处理速度，从而提升了整个区块链网络的性能。

MegaETH

MegaETH 是目前最快的 Layer2 区块链，由 MegaLabs 开发。MegaETH 专注于实时区块链性能，为需要即时响应的应用程序提供超低延迟和可扩展性。

MegaLabs 成立于 2023 年初，CEO Li Yilong 拥有斯坦福大学计算机科学博士学位，曾在 Runtime Verification Inc. 工作；CTO Yang Lei 是麻省理工的博士；CBO Kong Shuyao 是 Consensys 前全球业务发展主管；增长主管 Namik Muduroglu 曾任职于 Consensys 和 Hypersphere。2024 年 6 月，MegaLabs 完成了由 Dragonfly 领投的 2000 万美元种子轮融资。2024 年 12 月，MegaLabs 在 Echo 平台进行社区轮融资，3 分钟内就完成了 1000 万美元的融资目标，目前估值超过 2 亿美元。

MegaETH 具有 100k 的 TPS 和约 10ms 的出块时间，即使在高负载下也能实现毫秒级响应时间。这主要得益于以下技术特点：

节点特化：MegaETH 不同角色节点承担不同功能，要求的硬件配置不同。在 MegaETH 中有三个角色：排序器（Sequencer）负责交易排序与执行，只有一个中心化的节点，省去了共识的开销，排序器将生成的区块、见证数据和状态差异发布到 EigenDA（数据可用性层），确保这些数据在网络中可用；证明者（Provers）从排序器获取区块和见证数据，通过专用硬件进行无状态验证，即可以在不存储整个区块链状态的情况下异步无序地验证区块；全节点从排序器接收状态差异，更新本地状态，同时可以通过证明网络验证区块的有效性，确保区块链的一致性和安全性。

定向优化：针对传统 EVM 区块链面临的各种问题，MegaETH 进行了针对性的优化。针对状态数据获取延迟高的问题，MegaETH 设计了一种内存和 I/O 效率极高的新状态 Trie，可以顺利扩展到数 TB 的状态数据，而不会产生额外的 I/O 成本；针对串行执行的问题，MegaETH 的排序器可以采用任意的并行执行策略；针对解释器效率低的问题，MegaETH 使用 JIT 编译器来消除解释开销，给计算密集的 Dapp 带来接近裸机执行的性能；针对状态同步带宽过高的问题，MegaETH 设计了一种高效的状态差异编码和传输方法，能够在带宽有限的情况下同步大量状态更新，同时，MegaETH 通过采用高级压缩技术能够在带宽限制内同步复杂交易的状态更新。

Mini Blocks：MegaETH 每 10 毫秒进行一次预确认，称为 Mini Blocks。标准的 EVM Blocks 的区块头占用了相当大的空间（500+字节），且三个 Merkle Root 的计算也相当耗时，因此使用标准 EVM Block 会对轻客户端带来巨大的负担。MegaETH 的 Mini Blocks 与 EVM Blocks 并行生成，并提供相同的包含保证，但大大缩短了传播到网络其余部分的间隔。轻客户端使用 MegaETH 特有的 Realtime API 来获取已在 Mini Blocks 中，但还不在 EVM Blocks 中的交易。

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 Payment 生态。Pharos 具有每秒处理 50,000 笔交易和每秒消耗 20 亿单位的 gas（2 gigagas）的超高性能。

Pharos 成立于 2024 年，CEO Alex Zhang 曾担任蚂蚁链 CTO，后来担任蚂蚁链 Web3 品牌 ZAN 的 CEO；CTO Wishlonger 曾任蚂蚁链 CSO；CMO Laura 曾在 Solana Labs 负责市场营销，成功售罄第一代 Solana 手机 Saga；COO Sally 曾就职于 [OKX](https://okx.318050.com/oe.html)；CCO Matthew 曾在 Stellar 和 Ripple 领导生态系统建设和业务发展。2024 年 11 月，Pharos 完成了由 Lightspeed Faction 和 Hack VC 领投的 800 万美元种子轮融资。

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）。以太坊是 DP0，完全没有并行化，而从 DP1 到 DP5，分别实现改进的共识机制、并行交易、流水线、并行默克尔化和加速状态访问以及并行异构计算。Pharos 采用 DP5 全栈并行架构，从共识、交易、流水线、存储到硬件加速全面升级：

可扩展的共识协议：一种高吞吐量、低延迟的 BFT 共识协议，可充分利用整个网络资源；

双虚拟机并行执行：一个并行的 EVM 和 WASM 的执行层，采用先进的编译技术；

全生命周期异步流水线：通过每个交易的整个生命周期以及区块之间，实现并行和异步处理；

具有认证数据结构 (ADS) 的高性能存储：提供卓越的吞吐量、低延迟的I/O和经济高效的状态存储，安全地扩展到数十亿个账户；

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

由于以太坊长期且充分的用户教育，EVM 在 Web3 世界拥有最多的开发者和最大的 DApp 生态，几乎已经成为 Web2 世界中类似 Javascript 的存在。然而，以太坊的扩容问题严重阻碍了 EVM 的进一步发展，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，同时又不损害 EVM 兼容性。其独立的共识提供了自主性，但牺牲了以太坊的安全保障，这可能会阻碍那些优先考虑信任和共享安全的开发人员。

MegaETH 在延迟性和吞吐量（TPS）方面无疑是最出色的，10 毫秒的超低延迟和 10 万 TPS 的吞吐量，适合需要近乎即时响应的应用，例如 GameFi、SocialFi 和高频交易的场景。但由于其中心化排序器设计，可能会引发有关去中心化的问题。

Pharos 拥有高达 50K TPS 和 2 gGas/s 的交易处理能力，性能比肩 Monad、MegaETH 等新兴高性能 EVM 区块链。同时，Pharos 的“蚂蚁基因”主打机构客户与合规要求的 RWA-Fi，能够真正满足未来市场对合规、高效区块链基础设施的需求。

从公开的数据上，MegaETH 和 Pharos 的性能要比 Monad 好得多，但是考虑到 Monad 融资最大，有充分的开发资源进行突破。因此，Monad、MegaETH 和 Pharos 之间的竞争本质上没有绝对的领先者，留给开发者更多的权衡在于性能、去中心化还是专业化的优先级。