MegaETH 解析：全球首个实时 EVM 区块链

除了加密货币领域不断涌现的新区块链网络之外，去中心化、可扩展性和延迟这三者之间长期存在的难题仍然是关键瓶颈。如今，加密货币世界迎来了新的区块链——MegaETH。MegaETH 是一款全新的、与 EVM 兼容的、业界首个实时区块链基础设施，旨在解决区块链的这三者难题。MegaETH 以其确定性的低延迟执行和超高吞吐量而闻名，这款以太坊二层区块链为下一代链上应用奠定了基础。

但是，是什么让 MegaETH 成为第一个真正意义上的“实时区块链”？它是如何以前所未有的速度运行完全链上应用程序的？更重要的是，这对企业意味着什么？

在这篇博客中，我们深入探讨了 MegaETH 的技术、愿景和巨大影响——这是一个不仅为未来而建，而且为现在而建的区块链。

什么是 MegaETH？

MegaETH 是下一代区块链，旨在达到我们在传统 Web2 环境中所习惯的性能水平。想想 Google Docs 或 Slack 等云端应用的响应速度有多快——即时更新，延迟极低。这就是 MegaETH 为 Web3 带来的优势。它是一个完全兼容 EVM 的区块链，支持与以太坊相同的工具和智能合约，但性能却大幅提升。

MegaETH 以太坊的愿景是消除去中心化系统通常存在的延迟和限制。传统的区块链以固定的时间间隔处理区块中的交易。这会导致等待时间，尤其是在网络负载过重的情况下。然而，MegaETH 将这种模式推向了物理硬件（即底层服务器和网络）的极限。即使在高峰时段，它也几乎可以立即执行和确认交易。

MegaETH 旨在处理海量交易并高效执行复杂计算。这使得开发者能够构建实时、高频的应用程序，例如 AI 驱动的交易机器人、去中心化社交网络或实时游戏平台，而无需担心在压力下出现延迟或故障。

MegaETH 的时间线

图 1：MegaETH 时间线

MegaETH 由李一龙创立，他于 2022 年首次构思了 MegaETH。在由知名加密货币风险投资公司领投的一轮融资成功后，该区块链的开发于 2024 年中期启动。早期原型展示了区块链的实时功能，吸引了寻求可扩展、低延迟区块链解决方案的开发者和企业的关注。

到 4 年第四季度，MegaETH 已启动测试网，并引起了以太坊开发者社区的广泛关注。主网预计将于 2024 年发布，目前 DeFi、游戏和 AI 领域的早期合作伙伴已宣布。

不同 EVM 链之间的关键比较

区块链框架已经发展到相当成熟的阶段，开发者只需付出极少的努力就能创建新的区块链。例如，L2Beat已经记录了超过 120 条Layer 2 区块链。然而，大量新链的涌现并没有解决区块链的性能问题。

图 2：2024 年 EVM 链的气体参数比较（来源）

当前 EVM 链面临的挑战

尽管加密货币领域已经引入了多条区块链，但每条链在速度、容量和响应能力方面仍然存在挑战。每条链都有各自的局限性，尤其是在应用程序的性能方面。

• 交易处理缓慢

大多数兼容 EVM 的区块链无法同时处理大量交易。即使是速度最快的 EVM 区块链之一 opBNB，每秒也能处理 100 亿个 Gas 单位。然而，与此同时，它在 Uniswap 等 DeFi 平台上仅支持约 650 次/秒的兑换，以及约 3,700 次/秒的代币转账（例如发送 USDT 或 ETH）。相比之下，传统应用中使用的 Web2 云服务器每秒可处理超过 1 万次操作。 

即使是最快的区块链也远远落后于传统的云系统。这使得在区块链上运行社交网络或交易平台等大规模、快速发展的应用程序变得十分困难。

• 有限的计算能力 

当前的 EVM 区块链缺乏足够的算力来支持复杂的应用。例如，一个计算第 100 亿个斐波那契数列的智能合约在 EVM 上需要消耗 5.5 亿 Gas。而在 opBNB 上，这需要 55 秒。然而，同样的逻辑在 C 语言中（在普通 CPU 上）只需 30 毫秒即可完成！这比普通计算机快了 1,833 倍。想象一下，如果区块链使用多核处理器，将会有多么强大的计算能力。这将释放 100 倍的计算能力，并为下一代去中心化应用打开大门。

• 长区块时间

大多数区块链每秒或更长时间仅更新一次数据。只有少数区块链（例如 Arbitrum One）的更新速度略快一些。然而，某些 dApp，例如自主游戏（实时战斗、物理等）和高频交易（即时下单/取消订单），需要在 100 毫秒以内甚至 10 毫秒内更新数据。当前的区块链架构尚不足以支持需要亚秒级状态更新和超低延迟交互的实时应用。

MegaETH 的架构创新

节点专业化

区块链性能的权衡：速度与去中心化

区块链，尤其是像以太坊这样的 Layer 1（L1），面临着诸多权衡。更高的性能（速度）通常意味着更低的去中心化程度，因为更快的节点需要强大（昂贵）的硬件。然而，去中心化也至关重要，因为它能够保持网络的开放、安全，并抵御审查。 

传统区块链的工作原理（L1）

现有的 L1 区块链基本上由两个不同的部分组成——共识和执行。共识决定用户交易的顺序，而执行则按照既定的顺序处理这些交易，以更新区块链状态。

在以太坊或 Solana 等 Layer 1 (L1) 链中，所有节点执行相同的功能——达成共识并执行交易，无需专门化。然而，这种一致性限制了性能，因为它要求每个用户都维护完整的功能，这增加了硬件负担。

L1 必须决定在不牺牲安全性和抗审查能力的前提下，增加多少硬件需求。Vitalik Buterin 强调了让普通用户运行完整节点的重要性。但不同 L1 的硬件需求差异很大。

图 3：硬件需求对比（来源）

Layer 2 解决方案如何利用节点专业化来释放性能

另一方面，Layer 2 扩容方案通过巧妙的策略彻底改变了游戏规则。它们将安全性和抗审查性委托给底层（例如以太坊），从而专注于性能优化。这是如何实现的呢？这得益于节点专业化，不同类型的节点执行不同的任务以提高效率。例如，ZK-Rollups 使用专用的证明器，这些证明器利用 GPU 生成加密证明。这种方法将计算密集型操作从主链卸载，从而在不牺牲安全性的前提下，实现更高的吞吐量和更低的延迟。

MegaETH 的基本架构及其主要组件之间的交互

图 4：MegaETH 的关键组成部分及其相互作用（来源）

MegaETH 以太坊中有四大角色：

• 定序器

序列节点负责处理用户交易的排序和执行。在 MegaETH 中，每次只有一个序列节点处于活动状态，从而有效地消除了标准执行期间的共识开销。

• 副本节点

副本节点通过 p2p 网络从该序列器接收状态差异，并直接应用这些差异来更新本地状态。它们并非重新执行交易，而是通过证明者生成的加密证明间接验证区块。

• 全节点

全节点会重新执行每笔交易以验证区块。这个过程对于桥接运营商和做市商等需要快速完成交易的高性能参与者至关重要，尽管它需要更强大的硬件来跟上排序器的步伐。

• 证明者

最后，证明者节点只需使用无状态验证机制，即可异步且无序地验证区块。

设计实时区块链

为什么强大的服务器还不够

认为 MegaETH 通过中心化、高性能排序器实现高吞吐量的误解过于简化了系统设计。虽然大容量 RAM 和 CPU（例如 512GB RAM）有所帮助，但它们并不能解决核心性能瓶颈。例如，在实时同步模式下使用 Reth 客户端进行的经验测试显示，由于维护以太坊 Merkle Patricia Trie（MPT）的计算成本，TPS 上限约为 1000。

事实上，MPT 更新带来的开销比原始事务执行高出约 10 倍。这意味着扩展需要架构创新，而不仅仅是硬件扩展。

MegaETH——面向系统的设计理念

MegaETH 采用基于全栈系统思维的原则性工程方法。MegaETH 加密技术并非将优化局限于微基准测试层面，而是专注于端到端性能，并深刻理解区块链的吞吐量最终受限于最慢的系统组件。

主要原则包括：

• 原型制作前进行分析：在做出设计决策之前，所有性能问题都会被量化。
• 全新设计：MegaETH 不是在旧系统上分层打补丁，而是追求针对硬件限制执行的架构重新设计。

这种方法可确保超越实验室基准的有意义的改进，并对现实世界的延迟和可扩展性产生积极影响。

MegaETH 中的交易流程 

图 5：用户交易流程（来源）

事务生命周期从 RPC 端点开始，并流经序列器、执行环境和状态提交层。

• 排序器负责处理交易的排序和执行。
• 常见的批评是 EVM 性能低下。然而，使用 revm（一种高效的 EVM 实现）对最近的以太坊主网区块进行性能分析，结果显示，在历史同步条件下，执行速度高达 14,000 TPS，且使用的硬件与 1000 TPS 实时同步测试相同。

这表明执行性能受到存储层效率低下的严重影响，特别是状态 trie 更新，而不仅仅是 EVM 解释速度。

结论：为当下而建的区块链

MegaETH 代表了区块链工程的范式转变，它正在重新构建系统，以适应实时、大规模和计算密集型的应用。像 MegaETH 这样的创新使全新的用例成为可能。 

在新链层出不穷的环境中，MegaETH 脱颖而出，成为以太坊上最佳的 Layer 2 区块链，它解决了区块链领域最棘手的问题之一：如何兼顾去中心化和实时性能。毫无疑问，MegaETH 正在为可编程经济体、实时应用以及一类全新的 dApp 打开大门，这些 dApp 具有即时性、智能化和无限可扩展性。

在 Antier，我们深知 MegaETH 和以太坊等实时区块链架构的巨大潜力。作为一家值得信赖的区块链开发公司，我们致力于帮助具有前瞻性思维的企业和初创公司设计、开发和部署能够充分利用下一代区块链强大功能的解决方案。无论您是构建高性能的 DeFi 应用、去中心化 AI 代理，还是沉浸式 Web3 体验，Antier 的全栈开发服务都能确保您在这个快速发展的领域保持领先地位。

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