2025-07-23 17:14:31

Monad技术架构与生态发展深度解析

摘要

以太坊虚拟机（EVM）作为智能合约交易的核心处理引擎，其顺序执行的设计虽然保障了网络安全性，但也限制了区块链的性能扩展。为突破这一瓶颈，并行EVM的概念应运而生，成为市场关注的焦

以太坊虚拟机（EVM）作为智能合约交易的核心处理引擎，其顺序执行的设计虽然保障了网络安全性，但也限制了区块链的性能扩展。为突破这一瓶颈，并行EVM的概念应运而生，成为市场关注的焦点。其中，Monad凭借一系列创新技术优化，将TPS提升至10,000，成为高性能公链领域的佼佼者。本文将从技术架构和生态发展两个维度对Monad进行详细分析。

1. 异步执行：性能提升的核心

异步执行是Monad最具突破性的特性之一。通过在共识层和执行层的双重改进，Monad实现了在同一区块时间内利用多线程分别处理执行和共识的能力，从而大幅提升区块链性能。具体优化路径如下图所示：

Monad通过并行化设计（乐观并行执行）和流水线机制（任务分配至多线程处理），使不同线程能够同时处理不同区块的执行和共识。在理想状态下，完整的区块处理时间可以完全用于交易执行，而共识则由另一线程完成，从而显著提升Monad的TPS。

2. MonadBFT：高效的共识机制

MonadBFT是Monad团队基于HotStuff协议开发的高效共识机制，旨在优化交易排序和区块确认过程。

HotStuff通过三轮认证实现区块确认，而MonadBFT借鉴Fast-HotStuff的优化，将认证轮次减少至两轮，使得每轮均可提出新区块。这意味着区块k在区块k+2达成共识后即被确认，通信时间在线性增长的情况下保持高效。

在超时情况下，当验证者未从Leader收到有效区块时，他们会相互通信并发送超时消息。一旦收到67%的超时消息，验证者会生成超时证书（TC）并转发给下一任领导者，从而避免恶意行为导致的系统停滞。

3. 乐观并行执行：解决EVM低效问题

在执行层，Monad通过乐观并行执行解决了现有EVM环境中的低效问题。该机制假设所有交易相互独立，因此可以并发执行，而存在依赖关系的交易则按顺序处理。以下是Monad的交易执行流程：

1. 交易按线性顺序进入区块。 2. Monad采用乐观并行执行，假设所有交易均可同时执行。 3. 交易在保留原始顺序的同时并行执行。 4. 虚拟机生成“待定结果”（Pending Results），包含执行前输入和执行后输出的预期结果。 5. 待定结果按顺序验证和提交，无冲突的交易直接提交，而依赖已提交交易的结果需重新执行。 6. 待定结果按接收顺序提交，确保交易输出按顺序生成。 7. 若冲突交易依赖已提交交易，必须先解决冲突并提交，才能处理下一交易。

MonadDB：优化状态存储

MonadDB是专为存储认证区块链数据设计的自定义键值数据库。它通过并行化I/O操作和交易处理，解决了状态访问的限制。MonadDB通过两种方式提升性能：内存缓存和文件系统旁路。缓存将频繁访问的数据存储在临时存储层以减少延迟；文件系统旁路则直接从磁盘上的Patricia Trie读取数据，避免复杂文件系统的检索。