SVM vs EVM: Zrozumienie wirtualnych maszyn blockchain - Głębokie zanurzenie w Plutus i inne

Maszyny Wirtualne Blockchain (BVM) są niezbędnymi komponentami, które umożliwiają wykonywanie inteligentnych kontraktów i zdecentralizowanych aplikacji (dApps) w różnych sieciach blockchain, pełniąc rolę ich podstawowej warstwy.

Pomyśl o nich jak o systemach operacyjnych w świecie blockchain, gdzie zapewniają, że bloki są przetwarzane w spójnym i bezpiecznym środowisku. Abstrahując od złożoności protokołów blockchain, mechanizmów konsensusu i przetwarzania transakcji, maszyny wirtualne pozwalają programistom skupić się na budowaniu aplikacji bez martwienia się o szczegóły infrastruktury sieci.

Maszyny wirtualne blockchain wykonują kod bajtowy, skompaktowaną reprezentację logiki inteligentnego kontraktu. Ten kod bajtowy, który jest niskopoziomową reprezentacją logiki inteligentnego kontraktu, jest interpretowany i wykonywany przez maszynę wirtualną, zapewniając poprawne wdrożenie funkcjonalności kontraktu. Każdy blockchain ma swoją unikalną maszynę wirtualną zaprojektowaną w celu zaspokojenia swoich specyficznych potrzeb, metryk wydajności i mechanizmów konsensusu. Na przykład, Ethereum Virtual Machine (EVM) jest powszechnie uznawana za swoją rolę w ekosystemie Ethereum, umożliwiając wdrażanie i zarządzanie inteligentnymi kontraktami z solidnym zestawem funkcjonalności.

Kluczową zaletą maszyn wirtualnych blockchain jest ich zdolność do zwiększania kompatybilności między łańcuchami i interoperacyjności, co jest kluczowe dla rozwijania zdecentralizowanych aplikacji, które mogą działać w różnych sieciach blockchain, zwiększając tym samym ich użyteczność i zasięg.

Podczas gdy ekosystem blockchain nadal się rozwija, programiści coraz częściej tworzą rozwiązania, które mogą współdziałać z wieloma łańcuchami, a dobrze zaprojektowana maszyna wirtualna może znacznie uprościć ten proces. Wykorzystując wspólne standardy i protokoły, te maszyny wirtualne pomagają stworzyć środowisko, w którym aplikacje mogą rozwijać się i bezproblemowo komunikować się w różnych sieciach.

Podczas gdy badamy różne maszyny wirtualne blockchain, w tym Ethereum Virtual Machine (EVM), SVM Solany i Plutus Cardano, porównamy ich architektury, funkcjonalności i unikalne cechy, które wpływają na rozwój zdecentralizowanych aplikacji. Niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym programistą, czy dopiero zaczynasz swoją przygodę z blockchainem, zrozumienie tych maszyn wirtualnych jest kluczowe dla poruszania się w złożonym świecie technologii blockchain.

Architektura EVM i mechanika operacyjna

Ethereum Virtual Machine (EVM) jest potężnym i wszechstronnym komponentem blockchaina Ethereum, zaprojektowanym w celu ułatwienia wykonywania kodu inteligentnych kontraktów i zdecentralizowanych aplikacji (dApps). W swojej istocie EVM jest zdecentralizowanym silnikiem obliczeniowym, który działa jako środowisko do wykonywania kodu bajtowego. Ten kod bajtowy jest generowany z języków programowania wysokiego poziomu, takich jak Solidity, co pozwala programistom pisać złożone aplikacje, które mogą działać w sieci Ethereum bez potrzeby korzystania z pośredników.

Architektura EVM

Architektura EVM opiera się na kilku kluczowych komponentach:

1. Stos: EVM wykorzystuje architekturę opartą na stosie, co oznacza, że używa metody ostatni wchodzi, pierwszy wychodzi (LIFO) do zarządzania danymi. Ten projekt pozwala EVM efektywnie dodawać i usuwać wartości w razie potrzeby podczas wykonywania kontraktów. Gdy operacja wymaga danych, EVM pobiera je z wierzchołka stosu, przetwarza, a następnie umieszcza wynik z powrotem na stosie.  Stos EVM ma limit rozmiaru wynoszący 1024 elementy, z których każdy jest słowem 256-bitowym (32 bajty).  Słowo 256-bitowe może reprezentować ogromny zakres liczb całkowitych, konkretnie od 0 do 2256−12^{256} - 12256−1. Ten szeroki zakres jest kluczowy dla zastosowań kryptograficznych, gdzie potrzebne są duże losowe liczby lub klucze, zapewniając, że są trudne do odgadnięcia lub złamania.
2. Pamięć:  EVM posiada dynamiczną, ulotną pamięć dla zmiennych tymczasowych, która jest resetowana po każdej transakcji, zapewniając czystą kartę dla kolejnych operacji.
3. Przechowywanie: Każdy inteligentny kontrakt ma swoje własne przechowywanie, które jest trwałe i zachowuje dane między transakcjami. Koszty przechowywania są wyższe niż pamięci, co zachęca programistów do minimalizowania jej użycia w celu optymalizacji kosztów gazu.
4. Kontekst wykonania: EVM utrzymuje kontekst wykonania, który zawiera informacje o bieżącej transakcji, takie jak adres nadawcy, wykonywany kontrakt i limit gazu transakcji. Ta architektura zapewnia bezpieczeństwo podczas wykonywania kontraktów, zapobiegając atakom i nieskończonym pętlom dzięki izolowanemu i deterministycznemu wykonaniu kodu.

Operacje EVM

EVM działa, przetwarzając szereg instrukcji (opcode'ów) zdefiniowanych w swojej specyfikacji. Te opcode'y określają, jak dane są manipulowane i jakie operacje są wykonywane, takie jak obliczenia arytmetyczne, porównania logiczne i przechowywanie danych. Gdy inteligentny kontrakt jest wykonywany, EVM:

1. Waliduje transakcje: Przed wykonaniem jakiegokolwiek kodu kontraktu, EVM weryfikuje, że transakcja jest ważna, zapewniając, że podpis nadawcy jest autentyczny, format transakcji przestrzega standardów protokołu, a także że są wystarczające środki na opłatę transakcyjną, w tym sprawdzając podpis nadawcy i zapewniając wystarczającą ilość gazu.
2. Wykonuje kod bajtowy: EVM przetwarza kod bajtowy inteligentnego kontraktu krok po kroku. Każda instrukcja jest wykonywana w określonej kolejności, a stos i pamięć są aktualizowane odpowiednio.
3. Zarządza gazem: Każda operacja w EVM zużywa gaz, miarę pracy obliczeniowej. Ten system zarządzania gazem zapobiega nieskończonym pętlom i nadużywaniu zasobów, wymagając od użytkowników ustawienia limitu gazu dla każdej transakcji, co zapewnia przewidywalny koszt transakcji i promuje efektywne wykorzystanie zasobów sieci. Jeśli gaz się skończy, transakcja zostaje cofnięta,  chroniąc stan blockchaina i rekompensując górnikom za ich zasoby.
4. Generuje zdarzenia: Podczas wykonywania EVM może emitować zdarzenia, na które zewnętrzne aplikacje  takie jak dApps, mogą nasłuchiwać w celu uzyskania aktualizacji i powiadomień w czasie rzeczywistym.
5. Te zdarzenia są kluczowe dla dApps, ponieważ pozwalają na aktualizacje w czasie rzeczywistym, takie jak powiadamianie użytkowników o zmianach stanu, uruchamianie procesów off-chain lub ułatwianie interakcji użytkowników na podstawie zdarzeń blockchaina.
6. Zwraca wyniki: Po wykonaniu kontraktu EVM zwraca wynik, który może obejmować zmiany w stanie blockchaina oraz wszelkie zdarzenia, które zostały wyemitowane podczas wykonania. Jeśli transakcja była udana, wyniki są zatwierdzane w blockchainie.

Złożoność i elegancki design EVM są kluczowe dla funkcjonalności i innowacji w ekosystemie Ethereum. Jego architektura i operacje umożliwiają programistom tworzenie potężnych, zdecentralizowanych aplikacji, które wykorzystują unikalne właściwości technologii blockchain. Zrozumienie EVM jest niezbędne dla każdego, kto chce zgłębić rozwój Ethereum, ponieważ stanowi fundament do budowania innowacyjnych rozwiązań w zdecentralizowanej przestrzeni.

Zrozumienie kodu bajtowego EVM i wykonania 

Gdy inteligentny kontrakt jest wdrażany na blockchainie Ethereum, jest kompilowany z języków programowania wysokiego poziomu do formatu niskiego poziomu, czytelnego przez maszyny, znanego jako kod bajtowy. Ten kod bajtowy to sekwencja instrukcji, które Ethereum Virtual Machine (EVM) może wykonywać bezpośrednio. 

Kod bajtowy jest niezbędny dla przenośności i interoperacyjności kontraktów Ethereum, ponieważ pozwala każdemu węzłowi uruchamiającemu klienta Ethereum na konsekwentne wykonywanie tego samego kodu. Każdy węzeł uruchamiający klienta Ethereum może odczytywać i wykonywać ten sam kod bajtowy, zapewniając, że inteligentne kontrakty zachowują się konsekwentnie w całej sieci.

Struktura kodu bajtowego EVM

Kod bajtowy EVM składa się z serii kodów operacyjnych—krótkich instrukcji, które definiują konkretne operacje. Na przykład, kod operacyjny 0x60 umieszcza wartość na stosie, podczas gdy 0x01 dodaje dwie liczby ze stosu. Każdy kod operacyjny jest reprezentowany przez jednobajtową liczbę szesnastkową i odpowiada operacji, którą EVM może wykonać. Na przykład:

• 0x60: Umieść wartość na stosie

• 0x01: Dodaj dwie liczby ze stosu

• 0xf3: Zwróć wartość

Gdy kontrakt jest wykonywany, EVM odczytuje te kody operacyjne sekwencyjnie i wykonuje odpowiadające operacje.

Przepływ wykonania kodu bajtowego EVM

• Pobierz: EVM pobiera następny kod operacyjny z sekwencji kodu bajtowego.

• Dekoduj: Dekoduje instrukcję, określając, co należy zrobić (np. operacje arytmetyczne, przechowywanie danych lub wykonanie logiczne).

• Wykonaj: Na podstawie kodu operacyjnego EVM wykonuje określoną akcję. Na przykład, jeśli kod operacyjny instruuje EVM do dodania dwóch liczb, pobiera te wartości ze stosu, wykonuje dodawanie, a następnie zapisuje wynik z powrotem na stosie.

• Przechowuj: Niektóre kody operacyjne wiążą się z zapisywaniem danych w trwałej pamięci kontraktu lub emitowaniem zdarzeń, które mogą być później odbierane przez zewnętrzne aplikacje.

Koszty gazu i wykonanie kodu bajtowego

Każdy kod operacyjny w kodzie bajtowym ma przypisany koszt gazu, który mierzy wysiłek obliczeniowy wymagany do wykonania danej instrukcji. Bardziej złożone operacje, takie jak zapisywanie danych w pamięci lub wykonywanie funkcji kryptograficznych, zużywają znacznie więcej gazu niż prostsze zadania arytmetyczne. Ta zróżnicowana struktura kosztów gazu pomaga priorytetyzować efektywność obliczeniową oraz alokację tokenów i zasobów w sieci Ethereum i jest kluczowa dla utrzymania bezpieczeństwa i efektywności. Zapobiega to złośliwym użytkownikom przed uruchamianiem nieskończonych pętli lub operacji intensywnie wykorzystujących zasoby, ponieważ szybko wyczerpaliby gaz, co spowodowałoby niepowodzenie transakcji i przywrócenie wszelkich zmian w stanie blockchaina.

Jak kod bajtowy kształtuje inteligentne kontrakty

Zrozumienie kodu bajtowego jest niezbędne dla programistów i audytorów, ponieważ dostarcza informacji na temat tego, jak "kod" inteligentnego kontraktu zachowuje się wewnętrznie. Chociaż większość programistów używa języków wysokiego poziomu, takich jak Solidity, audytorzy bezpieczeństwa często przeglądają kod bajtowy bezpośrednio, aby zidentyfikować potencjalne luki, które mogą być ukryte w wyższych abstrakcjach, zapewniając dokładne oceny bezpieczeństwa.

Ponadto kod bajtowy można dekompilować z powrotem do kodu czytelnego dla człowieka, co oferuje większą przejrzystość i zrozumienie zachowania kontraktu.

Kod bajtowy EVM jest podstawowym elementem wykonania inteligentnych kontraktów na Ethereum. Umożliwia kontraktom działanie spójnie w całej sieci, zapewnia, że mogą być interpretowane przez wszystkie węzły, i ułatwia przejrzyste oraz bezpieczne operacje w środowisku EVM. Zrozumienie kodu bajtowego i jego procesu wykonania jest kluczowe dla zrozumienia, jak działają zdecentralizowane aplikacje na Ethereum.

Maszyna Wirtualna Solany (SVM) 

Maszyna Wirtualna Solana (SVM) jest kluczowa dla umożliwienia szybkiego i skalowalnego wykonywania zdecentralizowanych aplikacji (dApps) na blockchainie Solana, zasadniczo napędzając jej przewagi wydajnościowe. W przeciwieństwie do Ethereum Virtual Machine (EVM), która jest oparta na stosie, SVM jest zaprojektowana w celu optymalizacji wydajności dla unikalnej architektury Solana, gdzie nacisk kładzie się na maksymalizację przepustowości i minimalizację opóźnień.

Wydajne Wykonywanie Równoległe

Jedną z wyróżniających cech blockchaina Solana jest jego zdolność do przetwarzania tysięcy transakcji na sekundę (TPS), a SVM jest zoptymalizowana, aby to wspierać. Główna siła SVM leży w równoległym wykonywaniu inteligentnych kontraktów i transakcji. W przeciwieństwie do wielu innych blockchainów, które przetwarzają transakcje sekwencyjnie, architektura Solana wykorzystuje model równoległego wykonywania, co pozwala SVM obsługiwać wiele transakcji jednocześnie na wielu rdzeniach. Architektura Solana—konkretnie, jej mechanizm konsensusu Proof of History (PoH)—pozwala SVM na jednoczesne wykonywanie transakcji na wielu rdzeniach. Ta równoległość jest kluczowa dla zdolności Solana do skalowania, znacznie redukując wąskie gardła i umożliwiając wysoką przepustowość bez poświęcania bezpieczeństwa.

Bezstanowa Natura i Model Konta

W przeciwieństwie do EVM, gdzie każdy inteligentny kontrakt utrzymuje własne trwałe przechowywanie, bezstanowy model wykonania SVM upraszcza wydajność, minimalizując złożoności zarządzania stanem, co zwiększa ogólną prędkość transakcji. W tym modelu inteligentne kontrakty nie przechowują bezpośrednio trwałego przechowywania. Zamiast tego, wchodzą w interakcję z globalnym systemem kont, gdzie konkretne konta mogą być aktualizowane podczas wykonywania. Takie podejście dodatkowo zwiększa prędkość Solana, ograniczając złożoność zarządzania przejściami stanu podczas wykonywania kontraktów. Inteligentne kontrakty działające na SVM odczytują i zapisują dane do tych kont, z wyraźnie określoną własnością i uprawnieniami w systemie.

Ta bezstanowa architektura również pomaga zapobiegać problemom z zatorami, które zazwyczaj są związane z blockchainami takimi jak Ethereum, gdzie rozrost stanu (ciągły wzrost przechowywanych danych) może spowolnić sieć z czasem.

Kompatybilność z WebAssembly (Wasm)

SVM jest zbudowana z obsługą WebAssembly (Wasm), potężnego i elastycznego frameworka wykonawczego, który pozwala na więcej języków programowania poza samym Solidity. Wasm umożliwia programistom pisanie kontraktów w językach takich jak Rust i C, które są dobrze dopasowane do wymagań wydajnościowych Solana. Rust, w szczególności, jest preferowany przez programistów Solana ze względu na bezpieczeństwo pamięci i wydajność, co jest zgodne z celami Solana dotyczącymi szybkiego wykonywania transakcji.

Wydajność i Niskie Opłaty Gas

Dzięki skalowalnemu projektowi Solana, SVM jest w stanie wykonywać inteligentne kontrakty z niezwykle niskimi opłatami transakcyjnymi w porównaniu do innych sieci, takich jak Ethereum. Wydajność Solana jest napędzana przez połączenie PoH, wysokowydajnej SVM oraz jej zdolności do wykonywania wielu transakcji równolegle. W rezultacie opłaty gas są utrzymywane na minimalnym poziomie, co czyni je bardziej atrakcyjnymi dla dApps, które wymagają częstych mikrotransakcji lub muszą działać na dużą skalę bez ponoszenia prohibicyjnych kosztów.

Rola SVM w Interoperacyjności Międzyłańcuchowej

Chociaż SVM Solana jest odrębna, trwające wysiłki mają na celu zwiększenie kompatybilności z innymi maszynami wirtualnymi, w tym EVM. Ta interoperacyjność międzyłańcuchowa jest kluczowa dla wzrostu ekosystemu, pozwalając programistom na przenoszenie dApps między platformami i korzystanie z lepszej wydajności Solana bez konieczności całkowitego przepisywania kodu.

Maszyna Wirtualna Plutus Cardano 

Maszyna Wirtualna Plutus (PVM) jest rdzeniem środowiska wykonawczego inteligentnych kontraktów Cardano, przyciągając inwestorów zainteresowanych bezpiecznymi i skalowalnymi inteligentnymi kontraktami. Zaprojektowana specjalnie dla blockchaina Cardano, PVM umożliwia wykonywanie inteligentnych kontraktów napisanych w Plutus, języku stworzonym z myślą o funkcjonalnym programowaniu, który wykorzystuje moc Haskella. PVM działa inaczej niż bardziej znane maszyny wirtualne, takie jak EVM, ponieważ koncentruje się na metodach formalnych, bezpieczeństwie i skalowalności, co pasuje do długoterminowej wizji Cardano, aby zapewnić bezpieczną i zrównoważoną platformę dla zdecentralizowanych aplikacji (dApps).

Programowanie Funkcjonalne z Haskellem i Plutus

Jednym z kluczowych aspektów PVM jest jego wykorzystanie Plutus, który oparty jest na Haskellu, czysto funkcjonalnym języku programowania. Jest to w przeciwieństwie do języków takich jak Solidity (używanego przez Ethereum), które są imperatywne. Języki programowania funkcjonalnego, takie jak Haskell, podkreślają niemutowalność i precyzję matematyczną, co jest bardzo korzystne dla bezpieczeństwa i niezawodności inteligentnych kontraktów.

Inteligentne kontrakty napisane w Plutus składają się z kodu on-chain, który działa w ramach PVM, oraz kodu off-chain, który działa poza blockchainem i wchodzi w interakcje z użytkownikami oraz systemami zewnętrznymi. Ta architektura pozwala programistom tworzyć złożoną logikę, jednocześnie zachowując efektywność, ponieważ tylko niezbędne części kodu są wykonywane on-chain.

Model Wykonawczy PVM i Ramy UTXO

W przeciwieństwie do modelu opartego na kontach Ethereum, Cardano wykorzystuje rozszerzony model UTXO (eUTXO), który oferuje znaczące zalety w zakresie skalowalności i bezpieczeństwa. PVM jest zaprojektowana do wykonywania inteligentnych kontraktów w ramach tego eUTXO. Każdy UTXO (Unspent Transaction Output) w Cardano może przechowywać nie tylko wartość, ale także dane, co umożliwia tworzenie bogatszych i bardziej złożonych inteligentnych kontraktów, chociaż każdy UTXO może być wydany tylko raz, co wymaga starannego strukturyzowania transakcji.

Ten model również pomaga w definiowaniu wykonania kontraktu w sposób deterministyczny, gdzie wynik wykonania kontraktu jest przewidywalny i nie zależy od stanu sieci ani problemów z czasem, co zmniejsza potencjalne wektory ataku, takie jak frontrunning.

Weryfikacja Formalna i Bezpieczeństwo

Podejście Cardano do bezpieczeństwa inteligentnych kontraktów poprzez PVM jest szczególnie godne uwagi. Plutus wspiera weryfikację formalną, pozwalając programistom matematycznie udowodnić poprawność kodu inteligentnego kontraktu, jeśli zaprojektują je z myślą o weryfikacji formalnej. Ta weryfikacja zapewnia, że inteligentne kontrakty działają dokładnie tak, jak zamierzono, zmniejszając ryzyko błędów i luk w zabezpieczeniach.

Ramy Plutus wspierają również dApps o wyższym poziomie pewności, co czyni je idealnymi dla aplikacji, w których bezpieczeństwo i poprawność są kluczowe, takich jak usługi finansowe, opieka zdrowotna i inne sektory wymagające rygorystycznych środków bezpieczeństwa.

Decentralizacja i Zarządzanie

PVM działa w ramach zdecentralizowanej struktury Cardano, korzystając z mechanizmu konsensusu Proof of Stake (PoS) sieci, a konkretnie z protokołu Ouroboros. Wykonanie inteligentnych kontraktów w PVM jest zaprojektowane tak, aby było zrównoważone i skalowalne, zapewniając, że w miarę wzrostu sieci może obsługiwać rosnące zapotrzebowanie bez wąskich gardeł.

Model zarządzania Cardano, który pozwala posiadaczom ADA uczestniczyć w procesach decyzyjnych, zapewnia, że przyszły rozwój PVM i ekosystemu Plutus jest zgodny z potrzebami użytkowników i społeczności, tworząc zrównoważoną i kierowaną przez społeczność platformę dla dApps.

Ogólnie rzecz biorąc, Wirtualna Maszyna Plutus (PVM) Cardano zapewnia wysoce bezpieczne, skalowalne i matematycznie solidne środowisko do wykonywania inteligentnych kontraktów. Jej nacisk na metody formalne i programowanie funkcjonalne wyróżnia ją w przestrzeni blockchain, szczególnie dla programistów skoncentrowanych na tworzeniu aplikacji z silnymi gwarancjami poprawności. To odróżnia PVM od innych maszyn wirtualnych, takich jak EVM, i pozycjonuje Cardano jako lidera w aplikacjach blockchain o wysokiej pewności.

Wirtualna Maszyna Polkadot oparta na Wasm 

Polkadot wykorzystuje WebAssembly (Wasm) jako podstawę swojego środowiska maszyny wirtualnej. Wasm to niezwykle wszechstronny i wydajny standard, który pozwala na wykonywanie kodu w sposób bezpieczny, szybki i przenośny na różnych platformach. Wykorzystując Wasm, Polkadot zapewnia, że jego blockchain może obsługiwać różnorodne aplikacje, jednocześnie utrzymując wysoką wydajność i interoperacyjność między różnymi łańcuchami. 

Dlaczego Wasm dla Polkadot?

Wasm został wybrany dla Polkadot, ponieważ wspiera szeroki zakres języków programowania, co pozwala na rozwój różnorodnych aplikacji w kontekście technologii blockchain. Rust jest głównie używany do rozwoju opartego na Substrate i pozwala programistom pisać inteligentne kontrakty w językach takich jak Rust, C++ czy Go, które następnie mogą być kompilowane do kodu bajtowego Wasm. Ta elastyczność otwiera drzwi do szerszej społeczności deweloperów poza językami specyficznymi dla blockchaina, takimi jak Solidity.

Podejście Polkadot do wykonywania inteligentnych kontraktów opiera się na jego frameworku Substrate, modułowym frameworku, który pozwala programistom tworzyć niestandardowe blockchainy, znane jako parachains. Każdy parachain może definiować swoją własną logikę i środowisko wykonawcze, które jest realizowane w oparciu o Wasm. Ta zdolność do dostosowywania logiki wykonawczej wyróżnia Polkadot na tle bardziej sztywnych systemów jednego blockchaina.

Wykonanie i wydajność

Środowisko Wasm w Polkadot wspiera nie tylko inteligentne kontrakty, ale także całe środowisko wykonawcze blockchaina, co oznacza, że cała logika rządząca operacjami blockchaina jest wykonywana w piaskownicy Wasm. To przynosi kilka korzyści:

• Wydajność i efektywność: Wasm jest zaprojektowany z myślą o szybkości i kompaktowości, co pozwala na efektywne wykonywanie inteligentnych kontraktów przy jednoczesnym zmniejszeniu obciążenia obliczeniowego.
• Bezpieczeństwo: Piaskownica zapewnia, że wykonanie kodu jest izolowane i bezpieczne, zapobiegając wpływowi złośliwych kontraktów na szerszą sieć.
• Przenośność: Ponieważ kod bajtowy Wasm może być uruchamiany w każdym środowisku, które wspiera WebAssembly, zwiększa to interoperacyjność między łańcuchami oraz możliwość migracji aplikacji między łańcuchami.

Elastyczność środowiska wykonawczego Substrate i Polkadot

W sercu projektu Polkadot leży koncepcja aktualizacji bez forków. Jest to możliwe, ponieważ blockchainy oparte na Substrate, w tym Polkadot, mogą aktualizować swoje środowiska wykonawcze bez konieczności przeprowadzania hard forków.  Środowisko wykonawcze Polkadot oparte na Wasm, w połączeniu z jego on-chain governance, pozwala na aktualizacje środowiska wykonawczego bez hard forków, ponieważ zmiany mogą być głosowane i zatwierdzane przez społeczność.

Środowisko Wasm zwiększa również interoperacyjność między łańcuchami Polkadot, zapewniając, że różne parachains mogą wykonywać kontrakty i komunikować się bezproblemowo, nawet jeśli są zbudowane na zupełnie różnych architekturach lub modelach konsensusu.

Maszyna Wirtualna Avalanche

Platforma Avalanche wspiera maszynę wirtualną Avalanche (AVM) jako jeden ze swoich podstawowych komponentów, która działa w sieci głównej, składającej się z trzech blockchainów: X-Chain, P-Chain i C-Chain. Każdy z tych łańcuchów ma różne role w sieci, przy czym C-Chain wyróżnia się wsparciem dla inteligentnych kontraktów, szczególnie dzięki zgodności z Ethereum Virtual Machine (EVM).

Podstawowe cechy AVM 

1. C-Chain zgodny z EVM: C-Chain Avalanche pozwala programistom na wdrażanie i wykonywanie kodu inteligentnych kontraktów Ethereum w sieci Avalanche bez modyfikacji, dzięki pełnej zgodności z EVM. To umożliwia programistom Ethereum bezproblemowe przenoszenie ich zdecentralizowanych aplikacji (dApps) do Avalanche, korzystając z wysokiej przepustowości sieci i niższych opłat transakcyjnych.

2. Niestandardowe maszyny wirtualne: Jedną z wyróżniających cech Avalanche jest wsparcie dla niestandardowych maszyn wirtualnych. Programiści mogą tworzyć własne VM na Avalanche, dostosowane do ich specyficznych potrzeb, korzystając z architektury Avalanche Subnet, chociaż wymaga to głębokiej wiedzy technicznej i zazwyczaj jest realizowane dla specjalistycznych przypadków użycia. Ta elastyczność pozwala na wdrażanie zupełnie różnych mechanizmów konsensusu lub modeli danych poza standardowym ustawieniem EVM.

3. Konsensus Avalanche: Podstawą AVM jest protokół konsensusu Avalanche, który pozwala na szybkie zakończenie (transakcje są potwierdzane w ciągu kilku sekund) i skalowalność (sieć może obsługiwać tysiące transakcji na sekundę). To znacząca poprawa w porównaniu do tradycyjnych systemów proof-of-work, takich jak Ethereum 1.0.

4. AVM X-Chain: X-Chain Avalanche również działa z własną Maszyną Wirtualną Avalanche (AVM), która jest zoptymalizowana do tworzenia i handlu aktywami. X-Chain umożliwia emisję, transfer i zarządzanie nowymi aktywami cyfrowymi z dostosowywalnymi zasadami, zapewniając elastyczną platformę dla zdecentralizowanych finansów (DeFi) i innych przypadków użycia.

Kluczowe zalety maszyny wirtualnej Avalanche

• Wydajność: Avalanche może pochwalić się wyższą przepustowością i niższą latencją niż wiele platform blockchain dzięki swojemu unikalnemu mechanizmowi konsensusu i równoległemu przetwarzaniu w wielu podsieciach i maszynach wirtualnych.

• Elastyczność: Wsparcie Avalanche dla niestandardowych maszyn wirtualnych pozwala deweloperom tworzyć zdecentralizowane aplikacje z określonymi funkcjonalnościami, dostosowując się do przypadków użycia, które mogą być niemożliwe na platformach ograniczonych do jednego typu VM. Środowisko piaskownicy tych maszyn wirtualnych zapewnia bezpieczeństwo podczas wykonywania kodu, zapobiegając atakom i nieskończonym pętlom.

• Interoperacyjność: Dzięki zgodności EVM łańcucha C, Avalanche jest w pełni interoperacyjny z Ethereum i jego zestawem dApps oraz narzędziami deweloperskimi takimi jak MetaMask, Remix i Truffle. Ułatwia to migrację między Avalanche a Ethereum.

Przypadki użycia i rozwój ekosystemu

AVM Avalanche jest integralną częścią jego rozwijającego się ekosystemu, szczególnie w przestrzeni DeFi, przyciągając inwestorów zainteresowanych technologią blockchain. Popularne projekty takie jak Aave, Curve i SushiSwap wdrożyły się na Avalanche z powodu jego wysokiej przepustowości i kosztowo efektywnej infrastruktury. Dodatkowo, konfigurowalna architektura VM Avalanche przyciąga deweloperów szukających innowacji poza standardowe implementacje EVM.

Podsumowując, architektura maszyny wirtualnej Avalanche jest zaprojektowana z myślą o skalowalności, elastyczności i interoperacyjności, a zgodny z EVM łańcuch C odgrywa centralną rolę w przyciąganiu deweloperów Ethereum. Jego zdolność do hostowania niestandardowych VM otwiera drzwi dla specjalistycznych implementacji blockchain, przyczyniając się do szybko rozwijającego się ekosystemu w DeFi i nie tylko.

Podsumowanie   

Ewolucja technologii blockchain przyniosła różnorodne maszyny wirtualne, z których każda jest zaprojektowana w celu optymalizacji wykonania, zwiększenia skalowalności i wsparcia rosnącego zakresu zdecentralizowanych aplikacji (dApps). Artykuł ten przedstawia przegląd różnych maszyn wirtualnych blockchain, podsumowując ich kluczowe cechy i innowacje. Jednak ciągłe wyzwania, takie jak ewoluujące standardy interoperacyjności i rozwiązania skalowania, będą nadal kształtować przyszłość ekosystemów blockchain. Ethereum Virtual Machine (EVM) ustanowił solidne fundamenty, będąc najczęściej używaną platformą do rozwoju smart kontraktów. Jego architektura, operacje i mechanizmy wykonywania kodu bajtowego ustaliły standard dla innych maszyn wirtualnych.

Maszyna wirtualna Solany (SVM) stanowi przykład innowacji w zakresie skalowalności dzięki swoim możliwościom równoległego przetwarzania transakcji, co umożliwia wysoką przepustowość i niską latencję. Tymczasem maszyna wirtualna Plutus Cardano wprowadza paradygmat programowania funkcyjnego, który zwiększa bezpieczeństwo i poprawność, przyciągając deweloperów poszukujących solidnych frameworków dApp. Maszyna wirtualna Polkadot oparta na Wasm podkreśla interoperacyjność, pozwalając deweloperom tworzyć aplikacje międzyłańcuchowe, podczas gdy maszyna wirtualna Avalanche podkreśla znaczenie szybkości i efektywności w wykonywaniu transakcji.

W miarę jak krajobraz blockchaina nadal dojrzewa, interakcja między tymi maszynami wirtualnymi może kształtować przyszłość zdecentralizowanych ekosystemów. Rozumiejąc mocne strony i możliwości każdej maszyny wirtualnej, deweloperzy mogą lepiej wykorzystać te technologie do tworzenia skalowalnych, efektywnych i innowacyjnych rozwiązań, które odpowiadają na rzeczywiste wyzwania. Ostatecznie, ciągłe postępy w maszynach wirtualnych blockchain sygnalizują obiecującą przyszłość dla technologii zdecentralizowanych, torując drogę do zwiększonej adopcji i transformacyjnych aplikacji w różnych branżach.