آلة الإيثريوم الافتراضية EVM وابتكارها

آلة الإيثريوم الافتراضية وSolidity

تطوير العقود الذكية هو المهارة الأساسية لمهندسي البلوكشين. عادة ما يستخدم المطورون لغات عالية المستوى مثل Solidity لكتابة منطق العقود، لكن الآلة الافتراضية لا يمكنها فهم هذه الأكواد مباشرة. يحتاج الأمر إلى تحويلها إلى رموز تشغيلية منخفضة المستوى يمكن تنفيذها بواسطة الآلة الافتراضية. على الرغم من وجود أدوات يمكنها إتمام هذه العملية تلقائيًا، إلا أن فهم الآلية الأساسية يساعد في تحسين الأداء.

يمكن للمهندسين ذوي الخبرة كتابة منطق البرنامج مباشرة باستخدام رموز التشغيل لتحقيق أعلى كفاءة وتقليل تكاليف الغاز. على سبيل المثال، تستخدم بروتوكولات تداول NFT المعروفة بشكل كبير التجميع المتداخل لتقليل نفقات الغاز للمستخدمين.

! الغوص العميق في EVM الموازي ونظامه البيئي

معايير و تنفيذ آلة الإيثريوم الافتراضية

EVM كـ"طبقة تنفيذية"، هو المكان الذي يتم فيه تشغيل العقود الذكية بعد تجميعها. بايت كود الذي يعرفه EVM هو معيار صناعي، مما يسمح للمطورين بنشر العقود بكفاءة على العديد من الشبكات المتوافقة.

على الرغم من الالتزام بمعيار رموز بايت EVM، إلا أن التنفيذ الفعلي يمكن أن يختلف بشكل كبير. على سبيل المثال، قام عميل إيثريوم رئيسي بتنفيذ EVM باستخدام لغة Go، بينما يحتفظ فريق آخر بإصدار C++. تتيح هذه التنوعات تحسينات وتخصيصات مختلفة.

تقنية EVM المتوازية

على مر التاريخ، كانت المجتمعات المعنية بسلسلة الكتل تركز بشكل رئيسي على ابتكار خوارزميات التوافق. كانت بعض سلاسل الكتل العامة ذات الأداء العالي مشهورة بفضل آليات التوافق الخاصة بها، ولكن غالبًا ما يتم تجاهل الابتكارات في طبقة التنفيذ الخاصة بها. في الواقع، تحتاج سلاسل الكتل عالية الأداء إلى توافق مبتكر وطبقة تنفيذ محسّنة.

غالبًا ما تحتاج سلاسل الكتل العامة التي تحسن فقط من توافق الآراء إلى عقد أقوى لتعزيز الأداء. على سبيل المثال، تتطلب سلسلة ذكية مشهورة تكوينًا أعلى عدة مرات من عقد الإيثريوم الكامل عند TPS مرتفع. على الرغم من أن Layer 2 معروف آخر يدعم نظريًا TPS مرتفع جدًا، إلا أن الأداء الفعلي غالبًا ما يكون أقل من المتوقع.

طلب المعالجة المتوازية

تقوم معظم أنظمة البلوكشين بتنفيذ المعاملات بالتسلسل، مشابه لوحدة المعالجة المركزية أحادية النواة. هذه الطريقة بسيطة ولكن من الصعب توسيعها. الانتقال إلى الآلة الافتراضية المتوازية يمكن أن يعالج العديد من المعاملات في نفس الوقت، مما يزيد بشكل كبير من القدرة على المعالجة.

التنفيذ المتوازي يجلب تحديات هندسية، مثل معالجة تعارضات كتابة المعاملات المتزامنة على نفس العقد. لكن يمكن أن يعزز المعالجة المتوازية للعقود غير ذات الصلة من خلال عدد الخيوط.

الابتكار في EVM المتوازي

تمثل EVM المتوازية سلسلة من الابتكارات في تحسين طبقة التنفيذ. كمثال على مشروع ناشئ، تشمل الابتكارات الرئيسية فيه:

• تنفيذ المعاملات المتوازية: يستخدم خوارزمية متوازية متفائلة، مما يسمح بمعالجة معاملات متعددة في نفس الوقت.
• تنفيذ مؤجل: تأخير تنفيذ الصفقة إلى قناة مستقلة، لتعظيم استخدام وقت الكتلة.
• قاعدة بيانات الحالة المخصصة: تخزين شجرة Merkle مباشرة على SSD، تحسين الوصول إلى الحالة.
• آلية إجماع عالية الأداء: HotStuff المحسّنة، تدعم العمليات الموزعة على نطاق واسع.

! الغوص العميق في EVM الموازي ونظامه البيئي

التحديات التقنية

التنفيذ المتوازي يقدم صراعات حالة محتملة، مما يتطلب آلية للكشف عن الصراعات وحلها. عادة ما تحتاج الفرق المختلفة أيضًا إلى إعادة تصميم قاعدة بيانات الحالة وتطوير خوارزمية توافقية متوافقة.

تتضمن التحديات الرئيسية التقاط القيمة الهندسية طويلة الأجل لإثيريوم وتركيز العقد. إن التنمية السريعة للنظام البيئي هي مفتاح الحفاظ على ميزة تنافسية. يجب تحقيق التوازن بين اللامركزية والأداء.

نمط EVM المتوازي

يتعلق EVM المتوازي بشكل رئيسي بشبكات متوافقة مع EVM. هناك ثلاث فئات حالياً:

1. من خلال ترقية دعم التنفيذ المتوازي لسلسلة الكتل العامة EVM الحالية
2. سلسلة الكتل العامة الجديدة المدعومة أصلاً لتنفيذ متوازي للآلة الإيثريوم الافتراضية
3. شبكة Layer 2 التي تعتمد على تقنية متوازية غير EVM

مشاريع نموذجية

مشروع EVM متوازي رائد

يهدف المشروع إلى حل مشكلة قابلية التوسع في EVM من خلال تحسين التنفيذ المتوازي، مع هدف 10,000 TPS. تم الانتهاء مؤخرًا من تمويل كبير، حيث بلغت قيمة المشروع عدة مليارات من الدولارات. يأتي فريق المؤسسين من كبار صانعي السوق، وتم إطلاق شبكة اختبار داخلية.

سلسلة الكتل المتخصصة في المعاملات

كانت شبكة Layer 1 التي تركز على التداول قد تم ترقيتها مؤخرًا إلى EVM عالي الأداء ومتوازي، مع زيادة TPS إلى 12,500. تم إطلاق شبكة الاختبار، وتدعم الانتقال بنقرة واحدة لتطبيقات EVM.

مشروع تعزيز آلة افتراضية معينة

من خلال بناء EVM++( EVM + WASM) لتحسين الأداء وكفاءة التنفيذ. يتكون الفريق الأساسي من مشاريع بلوكتشين معروفة، وقد تم إطلاق شبكة الاختبار العامة.

سلسلة كتلة EVM في نظام Cosmos البيئي

طبقة 1 المتوافقة مع EVM المبنية على Cosmos SDK، أعلنت مؤخرًا عن خطة إدخال تقنية EVM المتوازية.

خطة متوافقة مع EVM لشبكة سولانا

أول حل متوافق مع EVM على سولانا، يدعم مطوري Solidity للنشر بنقرة واحدة على سولانا. سرعة المعاملات تتجاوز 2000.

بعض إدخال SVM في إيثرينوم Layer 2

استخدام آلة سولانا الافتراضية ( SVM ) كطبقة تنفيذ، ولكن يتم التسوية على إثيريوم كحل Layer 2. تم الانتهاء مؤخرًا من تمويل كبير.

طبقة الجهاز الظاهري المعيارية 2

مبني على OP Stack، يدعم مجموعة متنوعة من الآلات الافتراضية عالية الأداء كطبقة تنفيذ، ويستخدم إثيريوم أو بيتكوين كطبقة تسوية.

ملخص

تقدم الابتكارات في طبقات التنفيذ مثل EVM المتوازية حلولاً واعدة لتحسين أداء وقابلية توسيع البلوكشين. ستدفع تطورات هذه التقنيات النظام البيئي للبلوكشين نحو مزيد من التقدم والتطبيق.