RTELA: 通过‘EVM++’提供可伸缩性和可扩展性

转发原文标题《ARTELA: PROVIDING SCALABILITY AND EXTENSIBILITY WITH “EVM++”》

Artela简介

Artela是一款设计给开发者使用的可扩展Layer-1区块链网络，它支持在与EVM兼容的环境下构建模块化、丰富功能、可伸缩和可个性化的应用。Artela推出了“EVM++”这一方案，”++”象征着Artela在扩展性和可扩展性方面对EVM现有局限的突破，向开发者开放了更多原生链级的可能性。

EVM已成为开发去中心化应用（dApps）的行业标准，并在众多智能合约链上得到广泛应用，这些链被统称为EVM兼容链。但是，EVM等虚拟机针对特定的用途进行了优化，这在一定程度上限制了开发者在应用设计上的灵活度。比如，EVM重视安全和易用性，致力于保持网络的稳定。但是，要扩展EVM的功能，必须经过以太坊改进提案（EIP）流程，并获得以太坊基金会的批准，这一过程往往耗时且繁琐，限制了开发者自由创新和在用户层面自定义组件的能力。

为了绕开这些限制，一些开发者转而创建特定应用链（app-chains），以此扩展功能。这种做法虽然提供了更大的自定义空间，但同时也意味着更高的开发和运营成本，并牺牲了链上的可组合性。尽管如MoveVM和FuelVM等替代方案试图提供超越EVM的更优虚拟机解决方案，但对于习惯了EVM环境的开发者而言，转移到这些新平台可能会面临一定的转换成本。而且，鉴于目前绝大多数锁定流动性都集中在基于EVM的应用中，这些新虚拟机要达到EVM相同的生态成熟度，可能需要较长时间，因为它们失去了与现有开发工具和EVM基础应用的兼容性。

Artela 通过解决目前 EVM（以太坊虚拟机）在可定制性方面的局限性，致力于扩展其功能，避免迫使去中心化应用（dApps）进行妥协或依赖于碎片化的应用链。通过引入“切面编程”技术，Artela 为开发者提供了一种创新方式，即创建称为“切面”的原生扩展，这些扩展能够在 WebAssembly（WASM）运行时环境中执行定制代码。利用 WASM 提高 EVM 的扩展性，开发者能在不牺牲性能及其它 EVM 优势的情况下，开发出实际的应用程序。

进一步地，Artela 采用并行执行技术来克服 EVM 固有的性能挑战，使得可以同时处理多个交易。这大幅度提升了系统的处理吞吐量和扩展能力，特别是在系统高负荷运行时。此项特性使得开发者能够更高效地利用资源，加快交易处理速度。此外，通过提供弹性区块空间，Artela 减轻了网络拥堵问题，允许大型 dApps 订阅独立的区块空间。这样不仅减少了拥堵的影响，还确保了无需依赖于特定的应用链就可以实现扩展。

在概述了 Artela 通过其技术设计来解决的挑战后，本文将深入讨论这些技术细节。

Artela 采用 EVM+WASM 解决方案来实施原生扩展功能

什么是扩展？

扩展是一种软件模块，用以扩大或增强应用程序的功能。在操作系统领域，通常操作系统将内核模式与用户模式区分开来，而用户应用主要在用户模式下运行，依赖内核模式下的程序提供的功能。然而，Mac OS X 允许应用开发者将其程序独立部署至内核模式中，从而拓展内核功能，无须等待 MacOS X 核心团队针对开发者的普遍需求提供封装的功能。Mac OS X 的核心机制包括“内核扩展”和“系统扩展”，让开发者在一定的安全模式下，能够利用更高权限的功能来开发出普通用户模式应用无法实现的特性。

在 Uniswap v4 通过 Hooks 功能实现应用特性扩展的视角下

正如 Mac OS X 通过内核扩展增强应用程序功能一样，Uniswap v4 引入的钩子功能为 Uniswap 应用带来了功能上的扩展。这一机制允许开发者在交易池的关键环节加入自定义的功能。通过这种方式，开发者不仅可以在交易开始之前设立链上的限价订单，还能在交易和流动性提取时收取费用，同时为流动性提供者（LP）创造额外的 MEV 收益。钩子功能的加入为交易池开辟了新的可能性，使得开发者能够根据用户的多样化需求开发定制化的扩展功能。

尽管 Uniswap v4 的这些创新特性充满潜力，但目前它们还未完全得到利用。钩子虽然提供了定制化功能的可能性，但创新速度仍受限于以太坊虚拟机（EVM）的现有约束。就像回到了“内核”与“用户”模式的比喻，要想进一步提升这些功能，开发者需要等待以太坊改进提案（EIP）流程中的升级，而这一流程是由以太坊基金会负责监管的。

Artela 的原生扩展

受到 Mac OS X 系统架构的启发，Artela 团队提出，在区块链协议支持智能合约的基础上，引入一种类似于内核扩展的本地化扩展机制，称为 Aspects。这些 Aspects 如何为 EVM 扩展功能呢：

1. 它们具备访问底层基础层 API 的权限，并能与智能合约及其他 Aspects 进行组合。
2. 它们通过 WASM 执行代码，比 EVM 的执行环境高效得多。
3. 它们的执行过程是安全隔离的，不会影响到区块链的安全性和稳定性。
4. 在管理层面，这些 Aspects 不是由核心团队，而是由应用团队来负责部署和维护。

通过利用 Aspects，应用开发者可以根据自己的需求定制底层功能，无需等待核心团队的封装。得益于其可组合性，开发者可以使用现成的 Aspects，在 Artela 上构建出功能丰富的应用。Artela 团队将这种方法称为“本地化扩展范式”。

进一步地，Aspects能够在底层直接访问系统级的API，使其能够原生地集成如自动化等核心功能，而无需依赖第三方服务，比如Chainlink。这样的链内置扩展性降低了引入第三方服务提供者时面临的信任与成本的折中问题。当引入第三方服务，如自动化保管网络来执行链上任务时，不仅增加了用户的成本，还因为依赖外部实体而降低了信任度。Aspects则能够提供内置的自动化功能，通过WASM触发，在交易或区块执行时激活，同时可以编程使其在指定的区块高度执行既定的任务。通过直接将这种功能扩展到底层，随着对gas的需求增加，价值直接在区块链内流转。

自动化功能仅仅是Artela的Aspect编程的众多实用应用中的一个例子。通过WASM，它的EVM+WASM解决方案极大地增强了分布式应用的功能性，同时保持了与EVM的兼容性。

Artela为开发者提供了dApp应用层和区块链底层性能的高度定制能力。

功能定制：

智能合约 + 原生扩展 = 功能丰富的 dApp

在Artela中，应用逻辑可以分为两部分（核心业务和增强功能）：

1. 智能合约承担起了 dApp 核心业务逻辑的大旗，涵盖交易、借贷或投票等关键操作。
2. Aspect 则着眼于对核心业务逻辑之外的属性进行增强，如添加新功能等，以补充而非取代智能合约的作用。

该设计允许 Artela 在两个层面上同步执行：一方面，EVM 仿若 CPU，专注处理核心合约逻辑；另一方面，运行在 WASM 虚拟机上的 Aspects 则类似 GPU，负责增强功能的执行，而不会干扰到智能合约的状态。这两者在同一网络节点上运行，并采用相同的共识机制，确保了无需额外信任假设下的安全共享。

重新聚焦于我们之前介绍的 Uniswap V4，Artela 的 Aspect 机制和 Uniswap V4 中的 Hook 机制颇有几分相似，允许在区块和交易处理的多个关键时刻进行激活。在 Artela 中，这些激活点被称为 Join Points，而执行这些 Hook 的代码即为 Aspect，它能够在不同的 Join Points 中灵活插入多样化的功能。

通过定制的WASM运行时提升dApp性能

Artela采用了专门为执行Aspects设计的定制WASM运行时，这一策略为应用程序能力的增强带来了多重实际好处。首先，得益于其性能优化和底层代码的表现形式，它能够高效地处理复杂的逻辑和计算任务。通过利用WASM，Aspects使开发者能够在不牺牲性能的前提下构建应用，这一点对于保证去中心化应用的可伸缩性和快速响应非常关键。此外，WASM支持多种编程语言并且具备模块化设计，这为开发者提供了极大的灵活性，并且使得与现有的软件生态系统的集成变得更加容易。由于获得了谷歌、Mozilla和苹果等技术巨头的支持，WASM已经被广泛采纳，并因其丰富的开发工具和资源库而成为了热门选择。

并行执行策略增强了网络的扩展能力

为了解决网络延迟问题并提高处理能力，Artela采用了并行执行技术。通过分析交易，Artela能够识别出哪些交易可以同时进行处理，而不会互相影响。通过把这些可以兼容的交易分组，Artela能够同时执行多个任务组，从而显著提高了在特定时间内可以处理的交易量和数量。这种处理方式与以太坊的顺序执行截然不同，后者是逐一处理交易，尤其在交易高峰期可能会导致处理瓶颈。

并行执行消除了交易需要等待长时间确认或支付高额费用以优先处理交易的需求。更短的确认时间有助于更快地达到交易最终性，这对于对延迟敏感的应用程序，如游戏或拍卖来说是有益的。例如，像《英雄联盟》这样的流行多人在线战斗竞技场（MOBA）游戏，需要低延迟以准确反映玩家的亚秒级输入。同样，对于企业级平台而言，高交易吞吐量至关重要，使得像Visa和Mastercard这样的主要金融网络能够每秒处理成千上万笔交易。

就短期内而言，以太坊（Ethereum）引入并行执行看起来不太可能，因为它专注于一个以Rollups为中心的策略。然而，在EVM（以太坊虚拟机）生态系统内部，存在并行执行的潜力，像Monad和Eclipse这样的项目正在探索并行执行。同样，Sei V2正寻求将并行执行能力与EVM兼容性结合起来，允许以太坊合约在Sei上无需修改即可无缝重新部署。这种方法与Artela增强可扩展性同时确保与EVM向后兼容的策略相呼应。

Artela整合了并行执行和Aspects，这代表了其基础设施的战略增强。这解决了当前对可扩展性和效率的要求，同时为开发者提供了一个灵活的框架。该框架使开发者能够创建能满足各种用例需求的去中心化应用程序，如动态游戏环境和高容量金融服务。

具有弹性区块空间的可扩展性

当一个协议在Artela网络中增长时，它可以订阅弹性区块空间以应对协议用户和吞吐量的增长。弹性区块空间为具有高交易吞吐需求的dApps提供独立的区块空间，使它们能够随着增长而扩展。本质上，区块空间决定了区块链每个区块可以存储的数据量，直接影响交易吞吐量。当dApps经历交易需求激增时，订阅弹性区块空间变得有助于有效处理增加的负载，而不影响底层区块链。

一个理解区块空间重要性及其对交易成本影响的例子是Yuga Labs的Otherside NFTs发布，导致gas价格急剧增加（高达500 gwei）。在那个事件期间，以太坊交易的总gas花费为2.25亿美元。对区块空间的需求显著超过了可用供应。这意味着，访问以太坊上其他应用的用户也必须面对同样高的gas费用，尽管只有一个应用拥堵了网络。

我们已经知道，在以太坊上增加每个区块的交易是可能的，但升级EVM需要一个漫长的EIP过程和开发时间。此外，以太坊网络故意确保大多数参与者能够访问计算的硬件要求。因此，如果每个区块的数据增加，验证者的存储和计算要求也会增加，创建更高的进入障碍，可能会妥协以太坊的去中心化精神。

Solana通过一个独特的解决方案来应对这一挑战——实施“本地”费用市场。在交易交换激增或NFT下降等活动期间，与特定活动相关的交易面临费用上涨。例如，在一个NFT下降中，NFT发行者将迅速消耗每个账户的计算单元（CU）限制。进一步的交易必须竞价提高优先费用，以便在该账户有限的空间内。这种方法防止任何单一活动垄断稀缺区块空间，限制时间费用激增，并减少网络范围的拥堵。

Artela通过启用dApps来确保额外的区块空间以预期交易需求，增强了Solana所见的本地化费用市场概念，从而防止网络范围的费用激增和拥堵。这种方法不仅缓解了突发需求激增的负面影响，还确保了稳定的交易成本和网络效率。通过为dApps提供一种机制来根据预测的需求扩展它们的区块空间，Artela的弹性区块空间使协议能够处理协议用户和吞吐量的高速增长。展望未来，可以看到一个促进区块空间市场的Aspect，其中dApp团队可以买卖区块空间。这个市场可能会提供对dApps更具成本效益或便利的套餐，可能包括提前购买区块空间时的折扣率选项，类似于能源市场。

用例

加密货币市场正在经历一个突破性的时刻，用户对链上产品功能的需求不断增长。链上编程的限制变得越来越明显，安全DeFi、加密AI和完全链上游戏等领域凸显了对编程扩展性的需求。Artela在AI、完全链上游戏、DeFi安全等领域拥有独特的优势和创新潜力。它有可能克服纯EVM区块链难以实现的挑战。

通过Aspects防止漏洞利用

Aspects在交易的特定连接点执行，防止智能合约被黑客攻击的一个具体用例。Aspects监控并跟踪调用栈，设置风险控制规则，能够检测到重复调用，这是潜在重入攻击的一个迹象。如果检测到攻击，Aspects可以回滚恶意交易，有效地停止攻击并防止任何资金损失。

这在原生智能合约中不太可能实现，因为Solidity无法访问完整的交易上下文，包括状态变化和调用栈。即使为此类检测提供数据，相关的gas成本也会使其变得不可行。

使用Aspects部署像这样的安全策略显著提高了区块链的安全标准。随着区块链技术的广泛采用，成为规模化金融交易的平台，我们也预期Aspects能够在开发企业级链上风险控制逻辑方面发挥作用。当前解决方案聚焦于链下风险管理工具，带来固有风险，比如依赖外部实体，例如预言机或第三方服务，引入信任依赖。通过使安全和风险管理的链上方法更加健壮，Aspects为大型机构考虑将区块链技术作为其技术基础设施的一个可行组成部分铺平了道路，从而扩大区块链技术在更主流和关键应用中的采用和实用性。

完全基于链上的游戏

Artela的技术设计选择非常适合支持在其区块链上开发和托管完全基于链上的游戏。完全基于链上的游戏可以从Aspects的灵活性和Artela区块链的高性能特性中受益。这可以带来创新的游戏设计，利用区块链固有的互操作性和不变性特征。

Aspects的一个有趣用例是构建一个具有持续世界环境的大型多人在线（MMO）游戏。从传统MMO游戏如Eve Online中汲取灵感，后者吸引了5000万玩家，证明了玩家驱动的叙述和经济在沙盒环境中的需求。完全基于链上的游戏可以通过将每个玩家的行动及其后果永久嵌入到区块链中，将这一概念推向更远。

然而，考虑到EVM固有的可定制性和交易处理约束，许多区块链游戏工作室采用的方法要么将其游戏逻辑完全保持在链下，同时结合链上组件如NFT或代币，要么采用一种混合的链上/链下模型。为了优化完全基于链上的游戏的开发，需要两个关键因素：（1）将高级功能包含到游戏逻辑中的能力，以及（2）确保低延迟以提供无缝的用户体验。

回到持续世界的例子，Aspects可以自动化由玩家行为触发的游戏状态变化。我们来考虑一个在线多人游戏，其中玩家的行为触发游戏地图或环境的变化。这要求游戏状态在预定义的间隔内自动刷新。挑战在于，为了实现这一点，计算需求可能变得不切实际。Artela利用WASM虚拟机有效地克服了EVM固有的计算约束。通过将特定的逻辑和状态更新委托给WASM，EVM可以专注于更简单的功能，如NFT和代币的转移。这种效率使得持续的链上世界能够自主执行批量计算和更新，而不会影响游戏玩法或交易速度。由于WASM执行环境的高性能特性，这为需要低延迟的更多种类的完全基于链上的游戏开辟了可能性。

人工智能

人工智能与区块链技术的结合显示出了巨大的潜力，尤其是在提升数据安全性和透明度方面。零知识机器学习（zkML）将零知识证明应用于机器学习，使得能够在不暴露底层数据或模型细节的情况下验证计算或预测。正如Vitalik Buterin所强调的，“密码学小工具，尤其是通用型的，比如ZK-SNARKs和MPC，具有很高的开销”。Modulus Labs进一步阐述了这一挑战，指出zkML过程的资源消耗是直接计算的千倍以上，而使用RISC Zero生成平均证明时间为173秒。与Risc Zero类似，Artela可以利用WASM来增加复杂ML算法的执行速度，并管理大型数据集。尽管有了WASM的优化，平均证明生成时间仍然相当长，且相关成本继续挑战着将zkML作为一种有竞争力的解决方案的可行性。

然而，Artela引入了一个名为“异质方面（Heterogeneous Aspects）”的创新框架来解决这些限制。异质方面利用计算资源和网络访问的多样性，可能简化了zkML中涉及的加密操作的执行。通过更有效地分配和处理这些计算密集型任务，异质方面能够显著降低与零知识证明和MPC相关的开销。

虽然异质方面是一个新兴概念，但其提高zkML计算效率和降低部署门槛的潜力表明，这是一个有前景的途径，用于在区块链平台上整合AI模型，从而增强这些技术对更广泛应用场景的可访问性和可行性。

结论

总结而言，Artela为区块链开发者打造了一个促进快速创新与适应性的理想平台。通过融合原生扩展功能和Aspect编程，它成功突破了EVM的局限，开辟了实践应用的广阔天地。利用WASM执行的Aspects不仅在性能和可扩展性上与应用链相媲美，还能够兼容EVM基础上的应用和工具集。更重要的是，Aspects的可组合性极大地简化了分布式应用的开发流程，开发者可以轻松访问已有的功能库或在底层添加新功能，相当于在单个应用内集成了第三方服务的功能。鉴于这些显著的优势，我们有理由相信，Artela的开发者社区将迎来快速增长。

Artela在种子轮融资中已成功筹集逾600万美元，此轮融资由Shima Capital领投，Aves Lair、A&T Capital、Big Brain Holdings、SevenX Ventures、Dispersion Capital、Amino Capital等多家知名投资机构参与。

特此感谢Artela团队对本文的宝贵见解和贡献。要了解更多关于Artela的信息，请点击这里。

关于Aves Lair

Aves Lair：一个全球早期VC生态系统，汇集了愿景家、领先的初创公司、行业领袖、科学家和投资者，共同开创Web3行业的创新新浪潮。

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