EVM هو جوهر إثيريوم، مسؤول عن تشغيل العقود الذكية ومعالجة المعاملات. كونه محرك حسابي، يوفر EVM تجريدًا للحساب والتخزين، مشابه لمواصفات Java Virtual Machine (JVM). يقوم EVM بتنفيذ مجموعة تعليمات البايت الخاصة به، والتي يتم تجميعها عادةً بواسطة Solidity.
EVM هو آلة حالة شبه تامة لتورينغ. "شبه" لأنه سيتم استهلاك موارد الغاز المحدودة في جميع خطوات التنفيذ، مما يمنع حدوث حلقة مفرغة قد تؤدي إلى توقف منصة إثيريوم بالكامل.
EVM لا تمتلك وظيفة جدولة، حيث يقوم نموذج التنفيذ في إثيريوم بسحب المعاملات من الكتل، ويتولى EVM تنفيذها بالتتابع. خلال عملية التنفيذ، سيتم تعديل أحدث حالة للعالم، وبعد إكمال تنفيذ معاملة واحدة، يتم إجراء تجميع للحالة، مما يصل إلى أحدث حالة للعالم بعد إكمال الكتلة. يعتمد تنفيذ الكتلة التالية بشكل صارم على حالة العالم بعد تنفيذ الكتلة السابقة، لذا فإن عملية تنفيذ المعاملات في إثيريوم صعبة التحسين من حيث التنفيذ المتوازي.
من هذه الناحية، يحدد بروتوكول إيثريوم تنفيذ المعاملات بترتيب معين. على الرغم من أن التنفيذ بترتيب معين يضمن أن المعاملات والعقود الذكية يمكن تنفيذها بترتيب حتمي، مما يضمن الأمان، إلا أنه في حالة التحميل العالي، قد يؤدي ذلك إلى ازدحام الشبكة وتأخير، وهذا هو السبب في وجود عنق زجاجة في أداء إيثريوم، مما يتطلب توسيع Layer2 Rollup.
الطريق المتوازي لطبقة الأداء العالي 1
تقوم معظم Layer1 عالية الأداء بتصميم حلول تحسين خاصة بها بناءً على عيب عدم قدرة إيثريوم على المعالجة المتوازية، مع التركيز بشكل أساسي على الآلة الافتراضية والتنفيذ المتوازي.
آلة افتراضية
تم تصميم EVM كآلة افتراضية بــ 256 بت، بهدف تسهيل التعامل مع خوارزمية التجزئة لإثيريوم. ومع ذلك، تحتاج الأجهزة التي تشغل EVM إلى تحويل بايتات 256 بت إلى بنية محلية لتنفيذ العقود الذكية، مما يجعل النظام بأكمله غير فعال للغاية. لذلك، من حيث اختيار الآلات الافتراضية، تعتمد Layer1 عالية الأداء بشكل أكبر على الآلات الافتراضية المستندة إلى WASM أو eBPF أو Bytecode Move بدلاً من EVM.
WASM هو تنسيق بايت كود صغير الحجم وسريع التحميل وقابل للنقل وآمن يعتمد على آلية الحماية في الصندوق. يمكن للمطورين كتابة العقود الذكية باستخدام لغات برمجة متعددة، ثم ترجمتها إلى بايت كود WASM وتنفيذها. تم اعتماد WASM من قبل العديد من مشاريع البلوكتشين كمعيار، بما في ذلك EOS وDfinity وPolkadot.
eBPF يأتي من BPF (مرشح حزمة بيركلي) ، ويوفر مجموعة أوامر أكثر ثراءً ، مما يسمح بالتدخل الديناميكي وتعديل سلوك نواة نظام التشغيل دون تغيير الشيفرة المصدرية. يتم تجميع جميع العقود الذكية التي يتم تنفيذها على سولانا إلى SBF (استنادًا إلى eBPF) بايت كود وتشغيلها على شبكة بلوكتشين الخاصة بها.
Move هي لغة برمجة جديدة لعقود ذكية تم تصميمها بواسطة Diem، تركز على المرونة والأمان وقابلية التحقق. تهدف لغة Move إلى معالجة مشكلات الأمان المتعلقة بالأصول والمعاملات، مما يجعل الأصول والمعاملات يمكن تعريفها والتحكم فيها بدقة. كل من Aptos و Sui اعتمدتا على إصدار من لغة Move لكتابة العقود الذكية.
التنفيذ المتوازي
تنفيذ متوازي في blockchain يعني معالجة المعاملات غير ذات الصلة في وقت واحد. التحدي الرئيسي لتحقيق التنفيذ المتوازي هو تحديد المعاملات غير ذات الصلة، وأيها مستقل. تعتمد معظم Layer1 عالية الأداء على طريقتين: طريقة الوصول إلى الحالة ونموذج التنفيذ المتوازي المتفائل.
تتطلب طريقة الوصول إلى الحالة معرفة مسبقة بأي جزء من حالة سلسلة الكتل يمكن لكل معاملة الوصول إليه، مما يسمح بتحليل المعاملات المستقلة. تتبنى سولانا وسوي هذه الطريقة.
تفترض نموذج التنفيذ المتوازي المتفائل أن جميع المعاملات مستقلة، ويتم التحقق من هذه الفرضية بأثر رجعي وإجراء التعديلات اللازمة عند الحاجة. اعتمدت Aptos هذه الطريقة، مستخدمةً Block-STM (ذاكرة المعاملات البرمجية للكتل) لتطبيق التنفيذ المتوازي المتفائل.
EVM المتوازي
تم تصميم EVM الموازي (Parallel EVM) لتحسين أداء وكفاءة EVM الحالي. في الوقت الحالي، يمكن تعريف الأنواع الرئيسية لـ EVM الموازي على أنها ثلاث فئات:
ترقية التنفيذ المتوازي لـ EVM المتوافق مع Layer1 التي لا تستخدم تقنية التنفيذ المتوازي، مثل BSC و Polygon.
تم اعتماد تقنية التنفيذ المتوازي في Layer1 المتوافق مع EVM، مثل Monand و Sei V2 و Artela.
تم اعتماد تقنية التنفيذ المتوازي في حلول متوافقة مع EVM غير Layer1 مثل Solana Neon.
Monad هو Layer1 عالي الأداء متوافق مع EVM يستخدم آلية PoS ، ويعتمد على نموذج التنفيذ المتوازي المتفائل لتحقيق التنفيذ المتوازي للمعاملات داخل الكتلة.
سي V2 هو ترقية واسعة النطاق لشبكة سي، تهدف إلى أن تكون أول EVM متوازي بالكامل. مثل مونا، سي V2 سيستخدم التوازي المتفائل.
تمثل EVM++ التي أطلقتها Artela EVM متوازية عالية القابلية للتوسع + عالية الأداء، وتنقسم إلى مرحلتين للتنفيذ، حيث ستدور المرحلة الأولى حول التصميم القائم على التنفيذ المتوازي.
سولانا نيون هو حل طورته نيون لابز لتنفيذ معاملات EVM على سولانا. نيون EVM هو في الواقع عقد ذكي على سولانا، حيث تم تنفيذ مفسر EVM داخله.
ملخص
تقنية التوازي في البلوكشين هي موضوع يتطور باستمرار. في الوقت الحالي، يتم تعديل وتقليد نموذج التنفيذ المتفائل الذي تمثله آلية Block-STM الخاصة بـ Aptos. في المستقبل، قد تنضم المزيد من المشاريع الجديدة من الطبقة الأولى إلى المنافسة على EVM المتوازي، بينما قد تحقق بعض الطبقات الأولى الحالية أيضًا ترقية متوازية لـ EVM أو حلول متوافقة مع EVM.
بالإضافة إلى سرد الأداء العالي لـ EVM، قد يظهر المزيد من التطورات المتنوعة في مجال blockchain، مثل تطبيقات وابتكارات تقنيات الآلات الافتراضية المختلفة مثل WASM و SVM و Move VM. ستساعد هذه التنوعات في دفع تقدم وابتكار النظام البيئي بأكمله للـ blockchain.
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
الاتجاهات الجديدة في التوازي EVM: الابتكارات والتحديات في Layer1 عالية الأداء
EVM: إثيريوم المكون الرئيسي
EVM هو جوهر إثيريوم، مسؤول عن تشغيل العقود الذكية ومعالجة المعاملات. كونه محرك حسابي، يوفر EVM تجريدًا للحساب والتخزين، مشابه لمواصفات Java Virtual Machine (JVM). يقوم EVM بتنفيذ مجموعة تعليمات البايت الخاصة به، والتي يتم تجميعها عادةً بواسطة Solidity.
EVM هو آلة حالة شبه تامة لتورينغ. "شبه" لأنه سيتم استهلاك موارد الغاز المحدودة في جميع خطوات التنفيذ، مما يمنع حدوث حلقة مفرغة قد تؤدي إلى توقف منصة إثيريوم بالكامل.
EVM لا تمتلك وظيفة جدولة، حيث يقوم نموذج التنفيذ في إثيريوم بسحب المعاملات من الكتل، ويتولى EVM تنفيذها بالتتابع. خلال عملية التنفيذ، سيتم تعديل أحدث حالة للعالم، وبعد إكمال تنفيذ معاملة واحدة، يتم إجراء تجميع للحالة، مما يصل إلى أحدث حالة للعالم بعد إكمال الكتلة. يعتمد تنفيذ الكتلة التالية بشكل صارم على حالة العالم بعد تنفيذ الكتلة السابقة، لذا فإن عملية تنفيذ المعاملات في إثيريوم صعبة التحسين من حيث التنفيذ المتوازي.
من هذه الناحية، يحدد بروتوكول إيثريوم تنفيذ المعاملات بترتيب معين. على الرغم من أن التنفيذ بترتيب معين يضمن أن المعاملات والعقود الذكية يمكن تنفيذها بترتيب حتمي، مما يضمن الأمان، إلا أنه في حالة التحميل العالي، قد يؤدي ذلك إلى ازدحام الشبكة وتأخير، وهذا هو السبب في وجود عنق زجاجة في أداء إيثريوم، مما يتطلب توسيع Layer2 Rollup.
الطريق المتوازي لطبقة الأداء العالي 1
تقوم معظم Layer1 عالية الأداء بتصميم حلول تحسين خاصة بها بناءً على عيب عدم قدرة إيثريوم على المعالجة المتوازية، مع التركيز بشكل أساسي على الآلة الافتراضية والتنفيذ المتوازي.
آلة افتراضية
تم تصميم EVM كآلة افتراضية بــ 256 بت، بهدف تسهيل التعامل مع خوارزمية التجزئة لإثيريوم. ومع ذلك، تحتاج الأجهزة التي تشغل EVM إلى تحويل بايتات 256 بت إلى بنية محلية لتنفيذ العقود الذكية، مما يجعل النظام بأكمله غير فعال للغاية. لذلك، من حيث اختيار الآلات الافتراضية، تعتمد Layer1 عالية الأداء بشكل أكبر على الآلات الافتراضية المستندة إلى WASM أو eBPF أو Bytecode Move بدلاً من EVM.
WASM هو تنسيق بايت كود صغير الحجم وسريع التحميل وقابل للنقل وآمن يعتمد على آلية الحماية في الصندوق. يمكن للمطورين كتابة العقود الذكية باستخدام لغات برمجة متعددة، ثم ترجمتها إلى بايت كود WASM وتنفيذها. تم اعتماد WASM من قبل العديد من مشاريع البلوكتشين كمعيار، بما في ذلك EOS وDfinity وPolkadot.
eBPF يأتي من BPF (مرشح حزمة بيركلي) ، ويوفر مجموعة أوامر أكثر ثراءً ، مما يسمح بالتدخل الديناميكي وتعديل سلوك نواة نظام التشغيل دون تغيير الشيفرة المصدرية. يتم تجميع جميع العقود الذكية التي يتم تنفيذها على سولانا إلى SBF (استنادًا إلى eBPF) بايت كود وتشغيلها على شبكة بلوكتشين الخاصة بها.
Move هي لغة برمجة جديدة لعقود ذكية تم تصميمها بواسطة Diem، تركز على المرونة والأمان وقابلية التحقق. تهدف لغة Move إلى معالجة مشكلات الأمان المتعلقة بالأصول والمعاملات، مما يجعل الأصول والمعاملات يمكن تعريفها والتحكم فيها بدقة. كل من Aptos و Sui اعتمدتا على إصدار من لغة Move لكتابة العقود الذكية.
التنفيذ المتوازي
تنفيذ متوازي في blockchain يعني معالجة المعاملات غير ذات الصلة في وقت واحد. التحدي الرئيسي لتحقيق التنفيذ المتوازي هو تحديد المعاملات غير ذات الصلة، وأيها مستقل. تعتمد معظم Layer1 عالية الأداء على طريقتين: طريقة الوصول إلى الحالة ونموذج التنفيذ المتوازي المتفائل.
تتطلب طريقة الوصول إلى الحالة معرفة مسبقة بأي جزء من حالة سلسلة الكتل يمكن لكل معاملة الوصول إليه، مما يسمح بتحليل المعاملات المستقلة. تتبنى سولانا وسوي هذه الطريقة.
تفترض نموذج التنفيذ المتوازي المتفائل أن جميع المعاملات مستقلة، ويتم التحقق من هذه الفرضية بأثر رجعي وإجراء التعديلات اللازمة عند الحاجة. اعتمدت Aptos هذه الطريقة، مستخدمةً Block-STM (ذاكرة المعاملات البرمجية للكتل) لتطبيق التنفيذ المتوازي المتفائل.
EVM المتوازي
تم تصميم EVM الموازي (Parallel EVM) لتحسين أداء وكفاءة EVM الحالي. في الوقت الحالي، يمكن تعريف الأنواع الرئيسية لـ EVM الموازي على أنها ثلاث فئات:
ترقية التنفيذ المتوازي لـ EVM المتوافق مع Layer1 التي لا تستخدم تقنية التنفيذ المتوازي، مثل BSC و Polygon.
تم اعتماد تقنية التنفيذ المتوازي في Layer1 المتوافق مع EVM، مثل Monand و Sei V2 و Artela.
تم اعتماد تقنية التنفيذ المتوازي في حلول متوافقة مع EVM غير Layer1 مثل Solana Neon.
Monad هو Layer1 عالي الأداء متوافق مع EVM يستخدم آلية PoS ، ويعتمد على نموذج التنفيذ المتوازي المتفائل لتحقيق التنفيذ المتوازي للمعاملات داخل الكتلة.
سي V2 هو ترقية واسعة النطاق لشبكة سي، تهدف إلى أن تكون أول EVM متوازي بالكامل. مثل مونا، سي V2 سيستخدم التوازي المتفائل.
تمثل EVM++ التي أطلقتها Artela EVM متوازية عالية القابلية للتوسع + عالية الأداء، وتنقسم إلى مرحلتين للتنفيذ، حيث ستدور المرحلة الأولى حول التصميم القائم على التنفيذ المتوازي.
سولانا نيون هو حل طورته نيون لابز لتنفيذ معاملات EVM على سولانا. نيون EVM هو في الواقع عقد ذكي على سولانا، حيث تم تنفيذ مفسر EVM داخله.
ملخص
تقنية التوازي في البلوكشين هي موضوع يتطور باستمرار. في الوقت الحالي، يتم تعديل وتقليد نموذج التنفيذ المتفائل الذي تمثله آلية Block-STM الخاصة بـ Aptos. في المستقبل، قد تنضم المزيد من المشاريع الجديدة من الطبقة الأولى إلى المنافسة على EVM المتوازي، بينما قد تحقق بعض الطبقات الأولى الحالية أيضًا ترقية متوازية لـ EVM أو حلول متوافقة مع EVM.
بالإضافة إلى سرد الأداء العالي لـ EVM، قد يظهر المزيد من التطورات المتنوعة في مجال blockchain، مثل تطبيقات وابتكارات تقنيات الآلات الافتراضية المختلفة مثل WASM و SVM و Move VM. ستساعد هذه التنوعات في دفع تقدم وابتكار النظام البيئي بأكمله للـ blockchain.