Как устроен Monad — конкурент Ethereum и Solana с 10 000 TPS?

Что такое Monad?

Monad — платформа смарт-контрактов первого уровня, в которой реализованы инновационные подходы к масштабированию. 

EVM-совместимый протокол призван ускорить выполнение ончейн-операций и сократить затраты пользователей. Он предполагает быструю обработку транзакций (TPS до 10 000), односекундный интервал между блоками и мгновенную финализацию транзакций. 

Высокую производительность обеспечивает уникальный механизм консенсуса MonadBFT, а EVM-совместимость подразумевает бесшовное взаимодействие разработчиков и пользователей с экосистемой. 

Предлагая удобный и мощный L1-блокчейн, Monad сочетает в себе продвинутые технологии, такие как база данных MonadDB, отложенное и параллельное исполнение. Разработчики могут использовать свои навыки и привычный инструментарий Ethereum для создания проектов на базе новой платформы. Пользователи получают возможность осуществления быстрых транзакций с низкими комиссиями.

Что такое Monad Labs?

Стартап Monad Labs основан в 2022 году. Команда, обладающая многолетним опытом разработки высокоэффективных торговых систем в Jump Trading, стремится преодолеть проблемы низкой пропускной способности и высоких комиссий, присущих многим L1-проектам.
 
CEO и соучредитель проекта — Кеон Хон. По его словам, использующая передовые блокчейн-технологии компания способна установить новый отраслевой стандарт скорости, прозрачности, безопасности и масштабируемости.

Как в Monad реализована параллелизация?

Ключевая особенность Monad — способность к параллельному исполнению. Она позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно, в отличие от последовательного подхода большинства EVM-совместимых блокчейнов. Примеры последних: Ethereum, Avalanche и BNB Chain. 

Система использует оптимистическое управление параллелизмом (Optimistic Concurrency Control, OCC) и программную транзакционную память. Это обеспечивает целостность данных и максимальную пропускную способность сети без ущерба надежности и безопасности, делая Monad высокопроизводительной альтернативой в блокчейн-пространстве.

Используя OCC, система предполагает, что все транзакции независимы, и обрабатывает их одновременно. При выявлении зависимости Monad повторно исполняет их с обновленными данными, применяя статический анализ кода для предсказания таких ситуаций.

Новая платформа сохраняет совместимость с Ethereum, структурируя блоки с линейно упорядоченным набором транзакций. Это гарантирует идентичность результатов выполнения операций с сетью второй по капитализации.

Что собой представляет механизм отложенного исполнения от Monad?

Ключевая особенность Monad — способность к параллельному исполнению. Она позволяет обрабатывать несколько транзакций одновременно, в отличие от последовательного подхода большинства EVM-совместимых блокчейнов. Примеры последних: Ethereum, Avalanche и BNB Chain. 

Система использует оптимистическое управление параллелизмом (Optimistic Concurrency Control, OCC) и программную транзакционную память. Это обеспечивает целостность данных и максимальную пропускную способность сети без ущерба надежности и безопасности, делая Monad высокопроизводительной альтернативой в блокчейн-пространстве.

Используя OCC, система предполагает, что все транзакции независимы, и обрабатывает их одновременно. При выявлении зависимости Monad повторно исполняет их с обновленными данными, применяя статический анализ кода для предсказания таких ситуаций.

Новая платформа сохраняет совместимость с Ethereum, структурируя блоки с линейно упорядоченным набором транзакций. Это гарантирует идентичность результатов выполнения операций с сетью второй по капитализации.

Что собой представляет механизм отложенного исполнения от Monad?

Одна из ключевых особенностей Monad — разделение исполнения и консенсуса. Это означает, что транзакции не должны обрабатываться до того, как узлы блокчейна достигнут согласия по их порядку в блоке, что отличается от Ethereum. 

В сети второй по капитализации криптовалюты механизм исполнения устроен так, что все узлы должны обрабатывать транзакции до достижения консенсуса, причем в ограниченное время. Это также требует установки консервативных лимитов на вычислительную нагрузку для поддержания надежности и производительности сети.

Monad позволяет узлам определить и согласовать состояние блока до исполнения транзакций внутри него, что устраняет задержки в процессе консенсуса. В результате «отложенный» механизм повышает эффективность и масштабируемость сети, позволяя обрабатывать больше операций за короткий период.

Отложенное исполнение, также называемое методом конвейерной организации, работает в параллельном режиме. Ведущая нода предлагает блок с порядком еще не выполненных транзакций, после чего валидаторы сети Monad проверяют и голосуют за корректность предложенного порядка.

Вместо подтверждения результата каждой транзакции нодам требуется утвердить правильность всего порядка. После достижения консенсуса транзакции исполняются отдельно (параллельно или по очереди).

Что такое MonadBFT?

MonadBFT, оптимизированная версия алгоритма HotStuff, представляет собой высокопроизводительный механизм консенсуса блокчейна Monad. Он предназначен для упрощения связи между валидирующими узлами и лидерами блоков, сокращая раунды консенсуса и повышая эффективность.

Специально разработанный механизм византийской отказоустойчивости (BFT) быстро проверяет транзакции, даже если некоторые валидирующие узлы неисправны или взломаны. 

Для достижения консенсуса по новому блоку лидер отправляет доказательства корректности предыдущего блока валидирующим узлам. Последние затем напрямую отправляют подписанное сообщение «да» следующему лидеру, утверждая блок и сигнализируя о готовности двигаться дальше.

Если лидер блока не успевает и узлы не достигают консенсуса, MonadBFT активирует механизм резервной связи, требующий большего времени и взаимного общения между всеми валидаторами. Но такой подход обеспечивает достижение консенсуса независимо от задержек или сбоев.

Что такое MonadDb?

MonadDb — это специализированная база данных для состояния блокчейна Monad. Храня данные о текущем состоянии блокчейна, включая аккаунты, балансы и код смарт-контрактов, MonadDb оптимизирует скорость операций. Она критически важна для параллельного исполнения транзакций в сети Monad.

В отличие от большинства клиентов Ethereum, применяющих различные структуры данных, она использует Patricia Trie как на диске, так и в памяти, что позволяет обеспечить асинхронную поддержку ввода-вывода. 

Параллельное исполнение транзакций требует одновременного чтения и записи в базу данных. Архитектура MonadDb способна эффективно обрабатывать множество транзакций одновременно, улучшая производительность и масштабируемость блокчейна.

Какие преимущества у Monad?

Позиционируясь как платформа смарт-контрактов следующего поколения, Monad предлагает несколько ключевых преимуществ:

• высокая пропускная способность: Monad способен обрабатывать до 10 000 TPS, значительно превосходя многие существующие блокчейны. Столь высокая производительность хорошо подходит для приложений, требующих быстрых и недорогих транзакций;

• параллелизация: Monad обрабатывает несколько транзакций одновременно, повышая эффективность сети и снижая задержки;

• высокая скорость транзакций — мгновенная финализация благодаря «конвейерному» механизму консенсуса;

• полная совместимость с EVM, что упрощает разработчикам портирование существующих Ethereum-приложений и способствует притоку пользователей с других экосистем;

• инновационная архитектура Monad разработана для решения проблем масштабируемости, обеспечивая платформе возможность поддерживать растущее число транзакций и пользователей;

• снижение издержек: эффективность системы Monad потенциально приводит к снижению комиссий за транзакции, делая ее экономически привлекательной платформой для пользователей и разработчиков.

Таблица ниже сравнивает Monad с популярными EVM-совместимыми системами по ключевым параметрам.

Какие подводные камни у Monad?

Рассмотрим потенциальные проблемы Monad.

Техническая сложность

Параллельная обработка и MonadBFT предоставляют значительные преимущества, но также вносят некоторые сложности: необходимость поддержания согласованности данных и разрешения конфликтов между транзакциями. Отладка и выявление проблем в процессе параллельного исполнения могут оказаться более сложными по сравнению с традиционной последовательной обработкой.

Риски централизации

Потенциальная проблема блокчейна Monad кроется в рисках централизации. Один из факторов обусловлен значительным участием венчурного капитала в проекте, что чревато концентрацией большого количества токенов среди нескольких субъектов. 

Такая ситуация в будущем может привести к дисбалансу в управлении и процессах принятия решений внутри сети. Крупные инвесторы способны оказывать существенное влияние на обновления сети, изменения политики и другие важные аспекты.

Новизна и конкуренция

В условиях растущей конкуренции платформа Monad неизбежно столкнется с вызовами в привлечении пользователей и разработчиков, уже укоренившихся в крупных экосистемах. 

Для успешного закрепления на рынке Monad потребуется завоевать доверие сообщества, продемонстрировать реальные примеры использования и предоставить удобные инструменты для девелоперов. Эти меры помогут платформе конкурировать с существующими блокчейнами, преодолевая барьеры входа и укрепляя позиции в сфере децентрализованных технологий.

Как развивается проект Monad?

В апреле команда Monad Labs закрыла раунд финансирования на $225 млн. Ведущим инвестором выступила Paradigm, среди других участников — Electric Capital и Greenoaks.

В феврале проект привлек $19 млн от Dragonfly Capital, Placeholder Capital, Lemniscap и Shima Capital, а также нескольких бизнес-ангелов.

В марте разработчики запустили девнет; в ходе тестирования сеть выдала 10 000 TPS. 

Команда планирует развернуть мейннет к концу года, а тестнет — в ближайшие месяцы. Основатель Monad Кеоне Хон также допустил выпуск нативного токена.