近期，三大天王级并行EVM项目不约而同地上线了测试网，分别是Monad2月19日上线测试网，MegaETH3月21日上线测试网，Pharos3月24日上线测试网。Web3技术的主线叙事，似乎在AIAgent之后，又回到了并行EVM——这个2024年初最火爆的叙事。

EVM（EthereumVirtualMachine,以太坊虚拟机）是以太坊的核心，负责运行智能合约和处理交易。EVM是一个计算引擎，提供了计算和存储的抽象，但是EVM没有调度功能，以太坊的执行模块从区块中取出一个个交易，EVM负责依次去执行。虽然顺序执行确保了交易和智能合约能够以确定性顺序执行，保障了安全性，但在面临高负载的情况下，可能会导致网络拥堵和延迟。

并行EVM则通过允许多个操作同时执行，极大地提高了网络的吞吐量，从而增强了整个区块链的性能和可扩展性。实际上，我们指的并行EVM其实是指高性能的EVM兼容区块链，不仅引入了并行执行，还有从共识、交易、流水线、存储到硬件加速全面升级，目的是为了让区块链网络能够在更短的时间内处理更多的交易，有效解决了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，以及开发者选择的权衡。

Monad是一个高性能的EVM兼容Layer1区块链，由MonadLabs开发。Monad在维持去中心化的同时提高系统的扩展性，解决现有EVM兼容区块链的低吞吐量问题。

MonadLabs由KeoneHon、JamesHunsaker和EuniceGiarta于2022年共同创立，其中Keone和James是做市巨头JumpTrading的前员工，Eunice来自非Crypto背景。

2023年2月，MonadLabs完成了种子轮的1900万美元融资，Dragonfly领投；2024年4月，MonadLabs完成了新一轮2.25亿美元融资，Paradigm领投。Monad目前估值达到了30亿美元。

Monad的关键优势在于它可以处理高达每秒10,000笔交易，并且具有1秒的区块时间。主要得益于在以下四个方面进行了优化：

MonadBFT：一种高性能共识机制，基于HotStuff的改进版。用于在拜占庭行为者存在的情况下，在部分同步条件下达成交易排序的一致性。首先，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；其次，MonadBFT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，可聚合的消息类型（投票和超时）则由BLS签名提供，解决了可伸缩性问题；并且，在Monad中，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；最后，MonadBFT的消息传播还使用了RaptorCast协议，不仅将区块提案转换为纠删码块，并且每个块通过两级广播树发送给所有验证者，RaptorCast利用整个网络的全部上传带宽将区块提案传播给所有验证者，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。通过将共识与执行分离使得Monad能够大幅增加执行预算，因为执行从占用区块时间的一小部分变成占用整个区块时间。首先，Monad区块提案不包括状态根，为了预防节点分叉，区块提案还包括来自3个区块之前的状态根，允许节点检测它们是否分叉；其次，领导者节点以延迟的状态视角来构建区块，为了防御DDoS攻击，Monad节点会验证该账户的余额是否足以满足与正在进行的交易相关的用户账户中的最高借记；最后，节点收到提议的区块后，虽然此时区块尚未最终确定，在此期间节点仍然可以在本地执行提议的区块，但不保证它会被投票或最终确定。由于这些特点，允许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，为解决这个问题，Monad通过追踪在执行交易过程中使用的输入，并将它们与之前交易的输出进行比较。如果存在差异，表明需要使用正确的数据重新执行该交易。此外，Monad在执行交易时采用了一种静态代码分析器来预测交易间的依赖关系，以避免无效的并行执行。在最佳情况下，Monad可以提前预测许多依赖关系；在最坏情况下，它会回退到简单的执行模式。Monad的并行执行技术不仅提高了网络效率和吞吐量，而且通过优化执行策略，减少了因为并行执行导致的交易失败的情况；

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。首先，MonadDB在磁盘和内存中原生实现了MerklePatriciaTrie数据结构，并且实现了自己的索引系统，消除了文件系统依赖性，因此可以高效地将MerklePatriciaTrie节点存储在磁盘上；其次，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，以尝试异步执行工作；最后，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MonadDB的性能。由于这些特点，MonadDB减少数据存取时间，提高交易处理速度，从而提升整个区块链网络的性能。

MegaETH是目前最快的Layer2区块链，由MegaLabs开发。MegaETH的独特之处在于专注实时区块链性能，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，CEOLiYilong拥有斯坦福大学计算机科学博士学位，曾在软件公司RuntimeVerificationInc.工作；CTOYangLei是麻省理工的博士；CBOKongShuyao是Consensys前全球业务发展主管；增长主管NamikMuduroglu曾任职于Consensys和Hypersphere。

2024年6月，MegaLabs完成了种子轮的2000万美元融资，Dragonfly领投；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。MegaETH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。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“对症下药”。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；

MiniBlocks：MegaETH每10毫秒进行一次预确认，称为MiniBlocks。标准的EVMBlocks的区块头占用了相当大的空间（500+字节），且三个MerkleRoot的计算也相当耗时，因此使用标准EVMBlock会对轻客户端带来巨大的负担。MegaETH的MiniBlocks与EVMBlocks并行生成，并提供相同的包含保证，但是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RealtimeAPI来获取已在MiniBlocks中，但还不在EVMBlocks中的交易。

Pharos的定位是高性能的EVM兼容Layer1区块链，致力打造最佳的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（2gigagas）的超高性能。

Pharos成立于2024年，CEOAlexZhang曾担任蚂蚁链CTO，后来担任蚂蚁链Web3品牌ZAN的CEO；CTOWishlonger曾任蚂蚁链CSO；CMOLaura曾在SolanaLabs负责市场营销，成功售罄第一代Solana手机Saga；COOSally曾就职于OKX；CCOMatthew曾在Stellar和Ripple领导生态系统建设和业务发展。

2024年11月，Pharos完成了种子轮的800万美元融资，LightspeedFaction和HackVC领投。

Pharos提出的“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和并行异构计算。

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。

得益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50KTPS和2gGas/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。