Verständnis von Blockchain-Virtual-Maschinen: Ein tiefer Einblick in EVM, SVM, Plutus und mehr

Blockchain Virtual Machines (BVMs) dienen als kritische Infrastruktur, die es Smart Contracts und dezentralen Anwendungen (dApps) ermöglicht, über verschiedene Blockchain-Netzwerke hinweg zu operieren. Diese Maschinen funktionieren wie die Betriebssysteme der Blockchain-Welt und stellen sicher, dass Code einheitlich und sicher ausgeführt wird. Durch die Vereinfachung der komplexen Details von Blockchain-Protokollen, Konsensmechanismen und Transaktionsverarbeitung ermöglichen virtuelle Maschinen Entwicklern, sich auf die Erstellung von Anwendungen zu konzentrieren, ohne sich mit den zugrunde liegenden Komplexitäten des Netzwerks befassen zu müssen.

Im Kern verarbeiten Blockchain Virtual Machines Bytecode, der eine kompakte Form der Logik von Smart Contracts darstellt. Dieser Bytecode wird von der virtuellen Maschine interpretiert und ausgeführt, wodurch die präzise Implementierung der beabsichtigten Vertragsfunktionen bestätigt wird. Jede Blockchain verwendet eine eigene virtuelle Maschine, die auf ihre spezifischen Anforderungen, Leistungskriterien und Konsensmodelle zugeschnitten ist. Insbesondere die Ethereum Virtual Machine (EVM) spielt eine zentrale Rolle im Ethereum-Ökosystem und unterstützt die Bereitstellung und Verwaltung von Smart Contracts mit umfangreichen Funktionalitäten.

Einer der wichtigsten Vorteile von Blockchain Virtual Machines ist ihre Fähigkeit, Chain-übergreifende Kompatibilität und Interoperabilität zu ermöglichen. Diese Eigenschaft ist essentiell für die Entwicklung dezentraler Anwendungen, die über verschiedene Blockchain-Netzwerke hinweg funktionieren und dadurch ihre Anwendbarkeit und ihren Einfluss erweitern.

Mit der Reifung der Blockchain-Landschaft entwickeln Entwickler zunehmend Lösungen, die mit mehreren Chains interagieren. Eine gut konzipierte virtuelle Maschine kann diesen Integrationsprozess erheblich vereinfachen. Durch die Einhaltung gemeinsamer Standards und Protokolle schaffen diese VMs ein Ökosystem, in dem Anwendungen gedeihen und nahtlos über verschiedene Netzwerke hinweg kommunizieren können.

Die Erforschung verschiedener Blockchain Virtual Machines wie der Ethereum Virtual Machine (EVM), Solanas SVM und Cardanos Plutus offenbart ihre einzigartigen Architekturen, Fähigkeiten und charakteristischen Merkmale, die die Entwicklung dezentraler Anwendungen prägen. Ob erfahrener Entwickler oder Neueinsteiger in die Blockchain-Technologie - das Verständnis dieser virtuellen Maschinen ist entscheidend für die Navigation durch die komplexe Welt der Blockchain-Technologie.

EVM-Architektur und Betriebsmechanik

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) hebt sich besonders als robuste und anpassungsfähige Komponente der Ethereum-Blockchain hervor, die für die Ausführung von Smart Contracts und dezentralen Anwendungen konzipiert wurde. Im Zentrum der EVM steht eine dezentrale Berechnungsmaschine, die als Betriebsumgebung für die Ausführung von Bytecode fungiert. Dieser Bytecode, der aus höheren Programmiersprachen wie Solidity abgeleitet wird, ermöglicht es Entwicklern, komplexe Anwendungen zu erstellen, die autonom im Ethereum-Netzwerk operieren.

Architektur der EVM

Die Architektur der EVM besteht aus mehreren kritischen Komponenten:

Stapel

Die EVM verwendet eine stapelbasierte Architektur, die eine Methode des Typs "Last-In-First-Out" (LIFO) für das Datenmanagement einsetzt. Diese Konfiguration ermöglicht es der EVM, Operationen effizient zu verwalten, indem sie bei Bedarf Werte auf den Stapel legt oder von ihm nimmt. Die für eine Operation benötigten Daten werden von der Spitze des Stapels abgerufen, verarbeitet und das Ergebnis wird dann wieder auf den Stapel geschoben. Der Stapel kann maximal 1024 Elemente aufnehmen, wobei jedes Element ein 256-Bit-Wort (32 Bytes) ist. Die Fähigkeit eines 256-Bit-Wortes, eine große Bandbreite von Ganzzahlen, von 0 bis 2^{256}-12256−1, darzustellen, ist besonders wichtig für kryptografische Funktionen, die große, schwer vorhersehbare Zahlen oder Schlüssel benötigen.

Speicher

Die EVM ist mit einem dynamischen, flüchtigen Speicher ausgestattet, der für die Speicherung temporärer Variablen während des Ausführungsprozesses vorgesehen ist. Dieser Speicher wird nach jeder Transaktion zurückgesetzt, um einen sauberen Zustand für nachfolgende Operationen zu gewährleisten.

Speicherung

Jeder Smart Contract verfügt über einen persistenten Speicher, der die Datenkontinuität über Transaktionen hinweg aufrechterhält. Aufgrund der höheren Kosten, die mit der Speicherung im Vergleich zum Speicher verbunden sind, ist es für Entwickler vorteilhaft, die Nutzung des Speichers zu optimieren, um die Gaskosten effektiv zu verwalten.

Ausführungskontext

Die EVM hält einen Ausführungskontext aufrecht, der Einzelheiten über die laufende Transaktion umfasst, einschließlich der Adresse des Absenders, des Zielvertrags und des Gaslimits der Transaktion.

Operationen der EVM

Die EVM verarbeitet Anweisungen, bekannt als Opcodes, die die Manipulation von Daten und die auszuführenden Operationen definieren. Der Ablauf bei der Ausführung eines Smart Contracts umfasst:

Transaktionen validieren

Die EVM stellt zunächst die Gültigkeit jeder Transaktion sicher, indem sie die Signatur des Absenders überprüft, die Einhaltung der Protokollstandards kontrolliert und die Verfügbarkeit ausreichender Mittel für die Transaktionsgebühr bestätigt. Diese Validierung umfasst die Überprüfung einer ausreichenden Gasversorgung für die Transaktion.

Bytecode ausführen

Der Bytecode, die niedrige Darstellung des Smart Contracts, wird sequenziell von der EVM verarbeitet. Jede Anweisung wird in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt, wobei der Stapel und der Speicher entsprechend aktualisiert werden.

Gas verwalten

Gas, eine Einheit, die den Rechenaufwand misst, wird mit jeder Operation innerhalb der EVM verbraucht. Dieses System der Gasverwaltung hilft, den Missbrauch von Ressourcen zu verhindern und sicherzustellen, dass die Transaktionskosten vorhersehbar sind. Transaktionen werden rückgängig gemacht, wenn das Gaslimit erreicht ist, um den Zustand der Blockchain zu sichern und die Miner zu entschädigen.

Ereignisse generieren

Die EVM kann während der Ausführung Ereignisse auslösen, die externe Anwendungen wie dApps für Echtzeit-Updates und Benachrichtigungen überwachen können. Diese Ereignisse erleichtern Interaktionen basierend auf Änderungen innerhalb der Blockchain.

Ergebnisse zurückgeben

Nach erfolgreicher Ausführung gibt die EVM die Ergebnisse aus, einschließlich Änderungen am Blockchain-Zustand und jeglichen Ereignissen, die während des Prozesses ausgelöst wurden. Diese Ergebnisse werden dann auf der Blockchain aufgezeichnet, wenn die Transaktion erfolgreich war.

Das komplexe Design und die komplexe Funktionalität der EVM sind entscheidend für die Förderung von Innovation und Nutzen im Ethereum-Ökosystem. Ihre Architektur unterstützt die Entwicklung robuster, dezentralisierter Anwendungen, die die einzigartigen Eigenschaften der Blockchain-Technologie nutzen.

Verständnis von EVM-Bytecode und -Ausführung

Wenn ein Smart Contract auf der Ethereum-Blockchain bereitgestellt wird, wird er von Hochsprachen wie Solidity oder Vyper in Bytecode kompiliert. Dieses niedrigstufige, maschinenlesbare Format besteht aus einer Folge von Anweisungen, die direkt von der EVM ausgeführt werden können. Bytecode dient als Abstraktionsschicht, die es der EVM ermöglicht, hochstufige Programmierlogik effizient zu interpretieren und auszuführen.

Die Konsistenz und Portabilität von Bytecode sind entscheidend dafür, dass jeder Ethereum-Client-Knoten Smart Contracts einheitlich über das Netzwerk ausführen kann, um ein konsistentes Verhalten der Anwendungen sicherzustellen.

Struktur des EVM-Bytecodes

Der EVM-Bytecode besteht aus einer Sequenz von Opcodes - präzisen Befehlen, die spezifische Aktionen bestimmen. Zum Beispiel wird der Opcode 0x60 verwendet, um einen Wert auf den Stack zu legen, während 0x01 die Addition zweier Stack-Werte durchführt. Jeder Opcode wird durch ein hexadezimales Byte dargestellt und ist direkt von der EVM ausführbar. Hier einige Beispiele:

0x60: Einen Wert auf den Stack legen
0x01: Zwei Werte vom Stack addieren
0xf3: Einen Wert aus der Funktion zurückgeben

Während der Ausführung eines Vertrags verarbeitet die EVM diese Opcodes sequenziell und führt die angegebenen Operationen aus.

Ausführungsablauf des EVM-Bytecodes

Die Ausführung des EVM-Bytecodes ist methodisch strukturiert, um eine präzise und geordnete Verarbeitung sicherzustellen, was für die Wahrung der Integrität und Sicherheit der vertraglichen Operationen wesentlich ist:

• Abrufen: Die EVM ruft den nächsten Opcode aus dem Bytecode ab.

• Dekodieren: Sie entschlüsselt den Opcode, um die erforderliche Operation zu verstehen, wie arithmetische Berechnungen, Datenspeicherung oder logische Befehle.

• Ausführen: Je nach Opcode führt die EVM die vorgesehene Aufgabe aus. Beispielsweise veranlasst ein Additions-Opcode die EVM dazu, zwei Zahlen vom Stack zu holen, diese zu addieren und das Ergebnis wieder auf den Stack zu legen.

• Speichern: Einige Opcodes erfordern, dass die EVM Daten im permanenten Speicher des Vertrags aufzeichnet oder Ereignisse auslöst, die externe Systeme erkennen und darauf reagieren können.

Gaskosten und Bytecode-Ausführung

Jeder Opcode hat zugeordnete Gaskosten, die den erforderlichen Rechenaufwand für seine Ausführung widerspiegeln. Komplexere Operationen wie Datenspeicherung oder kryptografische Aufgaben benötigen mehr Gas im Vergleich zu einfachen arithmetischen Operationen. Dieses gestaffelte Gaskostensystem gewährleistet Recheneffizienz und optimale Ressourcennutzung im Ethereum-Netzwerk und spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der Plattform. Es verhindert schädliche Aktivitäten wie Endlosschleifen oder intensive Berechnungen, da diese das verfügbare Gas aufbrauchen würden, was zum Abbruch der Transaktion und zur Rückgängigmachung aller Änderungen führt.

Wie Bytecode Smart Contracts formt

Für Entwickler und Sicherheitsprüfer ist das Verständnis von Bytecode entscheidend, da es tiefe Einblicke in die grundlegende Funktionsweise eines Smart Contracts bietet. Obwohl viele Entwickler mit High-Level-Sprachen wie Solidity arbeiten, untersuchen Sicherheitsprüfer häufig den Bytecode, um potenzielle Schwachstellen zu erkennen, die in höheren Abstraktionsebenen möglicherweise nicht erkennbar sind, wodurch umfassende Sicherheitsüberprüfungen ermöglicht werden.

Darüber hinaus kann Bytecode in ein besser lesbares Format zurückkonvertiert werden, was die Transparenz und Verständlichkeit der Vertragsoperationen erhöht.

Die Rolle des EVM-Bytecodes ist fundamental für die Ausführung von Smart Contracts auf Ethereum, ermöglicht eine konsistente Funktionalität im gesamten Netzwerk, ist von allen Knoten interpretierbar und unterstützt sichere und transparente Aktivitäten innerhalb des EVM-Frameworks. Das Verständnis der Feinheiten des Bytecodes und seines Betriebsprozesses ist wesentlich für das Verständnis der Funktionsweise dezentraler Anwendungen auf Ethereum.

Solanas Virtuelle Maschine (SVM)

Die Solana Virtual Machine (SVM) ist entscheidend für die schnelle und skalierbare Ausführung dezentraler Anwendungen (dApps) auf der Solana-Blockchain und treibt damit grundlegend ihre Leistungsvorteile voran. Im Gegensatz zur Ethereum Virtual Machine (EVM), die stack-basiert ist, wurde die SVM entwickelt, um die Leistung für Solanas einzigartige Architektur zu optimieren, wobei der Fokus auf der Maximierung des Durchsatzes und der Minimierung der Latenz liegt.

Hochleistungs-Parallelausführung

Eines der herausragenden Merkmale der Solana-Blockchain ist ihre Fähigkeit, tausende Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu verarbeiten, und die SVM ist darauf optimiert, dies zu unterstützen. Die Kernstärke der SVM liegt in ihrer parallelen Ausführung von Smart Contracts und Transaktionen. Anders als viele andere Blockchains, die Transaktionen sequentiell verarbeiten, nutzt Solanas Architektur ein paralleles Ausführungsmodell, das es der SVM ermöglicht, mehrere Transaktionen gleichzeitig über mehrere Kerne hinweg zu verarbeiten. Solanas Architektur – insbesondere ihr Proof of History (PoH) Konsensmechanismus – ermöglicht es der SVM, Transaktionen gleichzeitig über mehrere Kerne auszuführen. Diese Parallelisierung ist der Schlüssel zu Solanas Skalierbarkeit, reduziert Engpässe erheblich und ermöglicht hohen Durchsatz ohne Einbußen bei der Sicherheit.

Zustandslose Natur und Kontenmodell

Im Gegensatz zur EVM, bei der jeder Smart Contract seinen eigenen persistenten Speicher verwaltet, optimiert das zustandslose Ausführungsmodell der SVM die Leistung durch Minimierung der Komplexität der Zustandsverwaltung und verbessert die gesamte Transaktionsgeschwindigkeit. In diesem Modell halten Smart Contracts keinen direkten persistenten Speicher. Stattdessen interagieren sie mit einem globalen Kontensystem, bei dem spezifische Konten während der Ausführung aktualisiert werden können. Dieser Ansatz verbessert Solanas Geschwindigkeit weiter, indem er die Komplexität der Verwaltung von Zustandsübergängen während der Vertragsausführung begrenzt. Auf der SVM laufende Smart Contracts lesen und schreiben Daten in diese Konten, wobei klare Eigentums- und Berechtigungsstrukturen im System definiert sind.

Diese zustandslose Architektur hilft auch, Überlastungsprobleme zu vermeiden, die typischerweise mit Blockchains wie Ethereum verbunden sind, wo Zustandsaufblähung (kontinuierliches Wachstum gespeicherter Daten) das Netzwerk mit der Zeit verlangsamen kann.

WebAssembly (Wasm) Kompatibilität

Die SVM wurde mit WebAssembly (Wasm)-Unterstützung entwickelt, einem leistungsstarken und flexiblen Ausführungsframework, das mehr Programmiersprachen als nur Solidity ermöglicht. Wasm erlaubt es Entwicklern, Verträge in Sprachen wie Rust und C zu schreiben, die gut zu Solanas Leistungsanforderungen passen. Besonders Rust wird von Solana-Entwicklern wegen seiner Speichersicherheit und Leistung bevorzugt und passt zu Solanas Zielen der Hochgeschwindigkeits-Transaktionsausführung.

Effizienz und niedrige Gasgebühren

Dank Solanas skalierbarem Design kann die SVM Smart Contracts mit extrem niedrigen Transaktionsgebühren im Vergleich zu anderen Netzwerken wie Ethereum ausführen. Solanas Effizienz wird durch die Kombination von PoH, der Hochleistungs-SVM und ihrer Fähigkeit zur parallelen Ausführung mehrerer Transaktionen angetrieben. Dadurch bleiben die Gasgebühren minimal, was sie attraktiver für dApps macht, die häufige Mikrotransaktionen erfordern oder im großen Maßstab ohne prohibitive Kosten operieren müssen.

SVMs Rolle in der Cross-Chain-Interoperabilität

Während Solanas SVM einzigartig ist, zielen laufende Bemühungen darauf ab, die Kompatibilität mit anderen virtuellen Maschinen, einschließlich der EVM, zu verbessern. Diese Chain-übergreifende Interoperabilität ist vital für das Wachstum des Ökosystems und ermöglicht es Entwicklern, dApps zwischen Plattformen zu portieren und Solanas überlegene Leistung ohne vollständige Code-Neuschreibung zu nutzen.

Cardanos Plutus Virtual Machine

Im Kern der Ausführung von Smart Contracts bei Cardano liegt die Plutus Virtual Machine (PVM), die speziell für die Blockchain von Cardano entwickelt wurde. Die PVM erleichtert die Ausführung von Smart Contracts, die in Plutus geschrieben sind, einer maßgeschneiderten Sprache, die auf den Grundlagen der funktionalen Programmierung von Haskell basiert. Im Gegensatz zu traditionelleren virtuellen Maschinen wie der EVM betont die PVM formale Methoden, Sicherheit und Skalierbarkeit, was mit Cardanos Vision eines sicheren und nachhaltigen Ökosystems für dezentralisierte Anwendungen (dApps) übereinstimmt.

Funktionale Programmierung mit Haskell und Plutus

Ein charakteristisches Merkmal der PVM ist ihre Abhängigkeit von Plutus, das in Haskell verwurzelt ist, einer rein funktionalen Programmiersprache. Dies unterscheidet sich von imperativen Sprachen wie Solidity, die von Ethereum verwendet werden. Haskell und damit auch Plutus priorisieren Unveränderlichkeit und mathematische Strenge, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Smart Contracts erhöht.

Smart Contracts, die auf Plutus basieren, sind in On-Chain-Code, der innerhalb der PVM arbeitet, und Off-Chain-Code, der extern ausgeführt wird und mit Benutzern und externen Systemen interagiert, unterteilt. Diese duale Struktur ermöglicht komplexe Logik und optimiert gleichzeitig die Effizienz, da nur wesentliche Codeabschnitte On-Chain ausgeführt werden.

Ausführungsmodell und eUTXO-Framework der PVM

Cardano verwendet ein erweitertes UTXO-Modell (eUTXO), das sich vom kontobasierten System von Ethereum unterscheidet und die Skalierbarkeit und Sicherheit erhöht. Die PVM führt Smart Contracts innerhalb dieses eUTXO-Frameworks aus, in dem jedes UTXO nicht nur Werte, sondern auch Daten trägt, was komplexere Smart Contracts ermöglicht. Jedes UTXO kann jedoch nur einmal ausgegeben werden, was eine sorgfältige Transaktionsgestaltung erfordert.

Dieses Framework unterstützt auch deterministische Vertragsausführungen, wodurch sichergestellt wird, dass die Ergebnisse vorhersehbar und unabhängig vom Netzwerkzustand oder Timing sind, wodurch Risiken wie Transaktionsvortritt minimiert werden.

Formale Überprüfung und erhöhte Sicherheit

Cardanos Engagement für Sicherheit zeigt sich in der Unterstützung der PVM für formale Verifizierung, die es Entwicklern ermöglicht, die Korrektheit von Verträgen mathematisch zu validieren. Diese Verifizierungsebene bestätigt, dass Smart Contracts wie erwartet funktionieren, wodurch das Risiko von Fehlern und Sicherheitslücken minimiert wird.

Das Plutus-Framework ist besonders geeignet für hochsichere dApps, die in risikoreichen Bereichen wie Finanzen und Gesundheitswesen erforderlich sind, wo Sicherheit und Genauigkeit von größter Bedeutung sind.

Dezentralisierung und Governance bei Cardano

Die PVM profitiert von der dezentralisierten Natur Cardanos, die durch den Proof of Stake (PoS)-Konsens über das Ouroboros-Protokoll gestützt wird. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die Ausführung von Smart Contracts nachhaltig und skalierbar ist und in der Lage ist, Wachstum ohne Leistungsengpässe zu bewältigen.

Darüber hinaus ermöglicht das Governance-Modell von Cardano den ADA-Inhabern, Entscheidungen zu beeinflussen, um sicherzustellen, dass Entwicklungen in der PVM und im Plutus-Ökosystem den Bedürfnissen der Gemeinschaft entsprechen, was eine nachhaltige und gemeinschaftszentrierte Plattform für dApps fördert.

Zusammenfassend bietet die Plutus Virtual Machine (PVM) in Cardano eine sichere, skalierbare und mathematisch solide Plattform für die Ausführung von Smart Contracts und zeichnet sich durch ihren Fokus auf formale Methoden und funktionale Programmierung aus. Dies hebt die PVM von anderen Plattformen wie der EVM ab und positioniert Cardano als einen führenden Anbieter von zuverlässigen Blockchain-Lösungen.

Polkadots Wasm-basierte Virtuelle Maschine

Polkadot verwendet WebAssembly (Wasm), das eine vielseitige und effiziente Basis für seine virtuelle Maschinenumgebung bietet. Wasm ermöglicht die sichere, schnelle und portable Ausführung von Code auf verschiedenen Plattformen und gewährleistet eine robuste Leistung und Interoperabilität für eine breite Palette von Anwendungen im Ökosystem von Polkadot.

Warum Wasm für Polkadot?

Wasm wurde für Polkadot ausgewählt, da es eine breite Palette von Programmiersprachen unterstützt. Obwohl hauptsächlich Rust für Substrate-basierte Entwicklung verwendet wird, können Entwickler Smart Contracts auch in Sprachen wie Rust, C++ oder Go schreiben, die dann in Wasm-Bytecode kompiliert werden können. Diese Flexibilität öffnet die Tür für eine breitere Entwicklergemeinschaft jenseits blockchain-spezifischer Sprachen wie Solidity.

Polkadots Ansatz zur Smart-Contract-Ausführung basiert auf seinem Substrate-Framework, einem modularen Framework, das Entwicklern ermöglicht, eigene Blockchains, sogenannte Parachains, zu erstellen. Jede Parachain kann ihre eigene Logik und Laufzeitumgebung definieren, die in der Wasm-basierten Umgebung ausgeführt wird. Diese Möglichkeit zur Anpassung der Laufzeitlogik unterscheidet Polkadot von starren, einzelnen Blockchain-Systemen.

Ausführung und Effizienz

Die Wasm-Umgebung in Polkadot unterstützt nicht nur Smart Contracts, sondern auch die gesamte Laufzeitumgebung der Blockchain, was bedeutet, dass die gesamte Logik der Blockchain-Operationen in einer Wasm-Sandbox ausgeführt wird. Dies bringt mehrere Vorteile:

• Leistung und Effizienz: Wasm ist auf Geschwindigkeit und Kompaktheit ausgelegt und ermöglicht eine effiziente Ausführung von Smart Contracts bei reduziertem Rechenaufwand.

• Sicherheit: Die Sandbox-Umgebung gewährleistet, dass die Code-Ausführung isoliert und sicher ist und verhindert, dass böswillige Verträge das größere Netzwerk beeinträchtigen.

• Portabilität: Da Wasm-Bytecode in jeder Umgebung ausgeführt werden kann, die WebAssembly unterstützt, verbessert es die Chain-übergreifende Interoperabilität und die Möglichkeit, Anwendungen zwischen Chains zu migrieren.

Substrate und Polkadots Laufzeitflexibilität

Im Zentrum von Polkadots Design steht das Konzept der gabelfreien Upgrades. Dies ist möglich, weil Substrate-basierte Blockchains, einschließlich Polkadot, ihre Laufzeitumgebungen ohne Hard Forks aktualisieren können. Polkadots Wasm-basierte Laufzeitumgebung ermöglicht in Kombination mit seiner On-Chain-Governance Laufzeit-Upgrades ohne Hard Forks, da Änderungen von der Community abgestimmt und genehmigt werden können.

Die Wasm-Umgebung verbessert auch Polkadots Chain-übergreifende Interoperabilität, indem sie sicherstellt, dass verschiedene Parachains Verträge ausführen und nahtlos kommunizieren können, auch wenn sie auf völlig unterschiedlichen Architekturen oder Konsensmodellen aufbauen.

Avalanche's Virtual Machine

Avalanches Plattform unterstützt die Avalanche Virtual Machine (AVM) als eine ihrer Kernkomponenten, die im Primary Network operiert, das aus drei Blockchains besteht: der X-Chain, P-Chain und C-Chain. Jede dieser Chains hat unterschiedliche Rollen im Netzwerk, wobei die C-Chain durch ihre Kompatibilität mit der Ethereum Virtual Machine (EVM) besonders hervorsticht.

AVM's Kernfunktionen

• EVM-kompatible C-Chain: Avalanches C-Chain ermöglicht Entwicklern, Ethereum Smart Contracts ohne Modifikation im Avalanche-Netzwerk zu deployen und auszuführen, dank ihrer vollständigen EVM-Kompatibilität. Dies ermöglicht es Ethereum-Entwicklern, ihre dezentralen Anwendungen (dApps) nahtlos auf Avalanche zu übertragen und dabei von dem hohen Durchsatz und niedrigeren Transaktionsgebühren des Netzwerks zu profitieren.

• Custom Virtual Machines: Ein charakteristisches Merkmal von Avalanche ist die Unterstützung für benutzerdefinierte virtuelle Maschinen. Entwickler können ihre eigenen VMs auf Avalanche erstellen, die auf ihre spezifischen Bedürfnisse zugeschnitten sind, wobei die Avalanche Subnet-Architektur genutzt wird. Dies erfordert allerdings tiefgreifendes technisches Wissen und wird typischerweise für spezialisierte Anwendungsfälle eingesetzt.

• Avalanche Konsens: Der AVM liegt das Avalanche-Konsensprotokoll zugrunde, das schnelle Finalität (Transaktionen werden innerhalb von Sekunden bestätigt) und Skalierbarkeit (das Netzwerk kann tausende Transaktionen pro Sekunde verarbeiten) ermöglicht. Dies ist eine deutliche Verbesserung gegenüber traditionellen Proof-of-Work-Systemen wie Ethereum 1.0.

• X-Chain's AVM: Avalanches X-Chain arbeitet auch mit ihrer eigenen Avalanche Virtual Machine (AVM), die für Asset-Erstellung und -Handel optimiert ist. Die X-Chain ermöglicht die Ausgabe, Übertragung und Verwaltung neuer digitaler Assets mit anpassbaren Regeln und bietet damit eine flexible Plattform für dezentralisierte Finanzen (DeFi) und andere Anwendungsfälle.

Schlüsselvorteile von Avalanches VM

Leistung: Avalanche bietet eine höhere Durchsatzrate und geringere Latenz als viele Blockchain-Plattformen, was auf seinen einzigartigen Konsensmechanismus und die parallele Verarbeitung über mehrere Subnetze und virtuelle Maschinen zurückzuführen ist.

Flexibilität: Die Unterstützung von Avalanche für benutzerdefinierte virtuelle Maschinen ermöglicht es Entwicklern, dezentralisierte Anwendungen mit spezifischen Funktionen zu erstellen, die auf Plattformen, die auf einen einzigen VM-Typ beschränkt sind, möglicherweise nicht realisierbar wären.

Interoperabilität: Dank der EVM-Kompatibilität der C-Chain ist Avalanche vollständig interoperabel mit Ethereum und dessen Suite von dApps und Entwicklungstools wie MetaMask, Remix und Truffle. Dies erleichtert die Migration zwischen Avalanche und Ethereum erheblich.

Anwendungsfälle und Wachstum des Ökosystems

Avalanches AVM ist integraler Bestandteil seines wachsenden Ökosystems, insbesondere im Bereich DeFi. Beliebte Projekte wie Aave, Curve und SushiSwap wurden aufgrund der hohen Durchsatzrate und kosteneffizienten Infrastruktur auf Avalanche implementiert. Zudem zieht die anpassbare VM-Architektur von Avalanche Entwickler an, die über die Standard-EVM-Implementierungen hinaus Innovationen schaffen möchten.

Zusammenfassend ist die Architektur der virtuellen Maschine von Avalanche für Skalierbarkeit, Flexibilität und Interoperabilität ausgelegt. Die EVM-kompatible C-Chain spielt eine zentrale Rolle bei der Gewinnung von Ethereum-Entwicklern. Die Fähigkeit, benutzerdefinierte VMs zu hosten, öffnet die Tür für spezialisierte Blockchain-Implementierungen und trägt zum schnell wachsenden Ökosystem in DeFi und darüber hinaus bei.

Schlussfolgerung

Die Entwicklung der Blockchain-Technologie hat eine vielfältige Palette von virtuellen Maschinen hervorgebracht, die jeweils darauf ausgelegt sind, die Ausführung zu optimieren, die Skalierbarkeit zu erhöhen und eine wachsende Bandbreite von dezentralisierten Anwendungen (dApps) zu unterstützen. Dennoch werden fortlaufende Herausforderungen wie die Entwicklung von Interoperabilitätsstandards und Skalierungslösungen weiterhin die Zukunft der Blockchain-Ökosysteme prägen. Die Ethereum Virtual Machine (EVM) hat eine starke Grundlage geschaffen und ist die am weitesten verbreitete Plattform für die Entwicklung von Smart Contracts. Ihre Architektur, Operationen und Bytecode-Ausführungsmechanismen haben den Standard für andere virtuelle Maschinen gesetzt.

Die Virtual Machine von Solana (SVM) verkörpert Innovation in der Skalierbarkeit mit ihren Fähigkeiten zur parallelen Transaktionsverarbeitung, die hohe Durchsatzrate und niedrige Latenz ermöglicht. Die Plutus Virtual Machine von Cardano führt ein Paradigma der funktionalen Programmierung ein, das Sicherheit und Korrektheit verbessert und für Entwickler attraktiv ist, die robuste dApp-Frameworks suchen. Die Wasm-basierte virtuelle Maschine von Polkadot betont die Interoperabilität und ermöglicht es Entwicklern, plattformübergreifende Anwendungen zu erstellen, während die virtuelle Maschine von Avalanche die Bedeutung von Geschwindigkeit und Effizienz bei der Ausführung von Transaktionen unterstreicht.

Da die Blockchain-Landschaft weiter reift, könnte das Zusammenspiel dieser virtuellen Maschinen die Zukunft dezentralisierter Ökosysteme formen. Indem Entwickler die Stärken und Fähigkeiten jeder virtuellen Maschine verstehen, können sie diese Technologien besser nutzen, um skalierbare, effiziente und innovative Lösungen zu schaffen, die reale Herausforderungen angehen. Letztendlich signalisieren die laufenden Fortschritte bei Blockchain-Virtual-Machines eine vielversprechende Zukunft für dezentralisierte Technologien und ebnen den Weg für eine erhöhte Adoption und transformative Anwendungen in verschiedenen Branchen.