EVM هو جوهر إثيريوم، المسؤول عن تشغيل العقود الذكية ومعالجة المعاملات. كونه محرك حسابي، يوفر EVM تجريدًا للحساب والتخزين، مشابهًا لمواصفات آلة جافا الافتراضية. ينفذ EVM مجموعة التعليمات الخاصة به بتنسيق بايت كود، والتي عادةً ما يتم تجميعها بواسطة سوليديتي.
EVM هو آلة حالة شبه كاملة في تورينغ. "شبه" لأنه سيتم استهلاك موارد الغاز المحدودة في جميع خطوات التنفيذ، مما يقيّد عدد خطوات التنفيذ لأي عقد ذكي معين، ويتجنب حالة الحلقة اللانهائية المحتملة التي قد تؤدي إلى توقف منصة إثيريوم بأكملها.
لا تحتوي EVM على وظيفة الجدولة، حيث تقوم وحدة تنفيذ إثيريوم بسحب المعاملات من الكتلة، وتكون EVM مسؤولة عن تنفيذها بالتتابع. خلال عملية التنفيذ، سيتم تعديل أحدث حالة للعالم، وبعد الانتهاء من تنفيذ معاملة واحدة، يتم إجراء تراكم الحالة، حتى يتم الوصول إلى أحدث حالة للعالم بعد اكتمال الكتلة. يعتمد تنفيذ الكتلة التالية بشكل صارم على حالة العالم بعد تنفيذ الكتلة السابقة، لذا فإن عملية تنفيذ معاملات إثيريوم الخطية يصعب تحسينها للتنفيذ المتوازي.
من هذه الناحية، تنص بروتوكولات إثيريوم على تنفيذ المعاملات بترتيب معين. على الرغم من أن التنفيذ بترتيب معين يضمن أن المعاملات والعقود الذكية يمكن تنفيذها بترتيب محدد، مما يضمن الأمان، إلا أنه في حالات الحمل العالي، قد يؤدي ذلك إلى ازدحام الشبكة وتأخيرات، وهذا هو السبب وراء وجود عنق الزجاجة في أداء إثيريوم، مما يتطلب توسيع Layer2 Rollup.
الطريق المتوازي لـ Layer1 عالي الأداء
تقوم معظم Layer1 عالية الأداء بتصميم حلول تحسين خاصة بها بناءً على عيوب عدم قدرة إيثيريوم على المعالجة المتوازية، مع التركيز بشكل رئيسي على تحسين طبقة التنفيذ، بما في ذلك الآلة الافتراضية والتنفيذ المتوازي.
آلة افتراضية
تم تصميم EVM كآلة افتراضية ب256 بت، بهدف تسهيل معالجة خوارزمية التجزئة الخاصة بإثيريوم. ومع ذلك، تحتاج الحواسيب التي تشغل EVM إلى تحويل بايتات 256 بت إلى الهيكل المحلي لتنفيذ العقود الذكية، مما يجعل النظام بأكمله غير فعال للغاية وغير عملي. لذلك، تعتمد Layer1 عالية الأداء بشكل أكبر على آلات افتراضية تعتمد على WASM أو eBPF أو بايت كود Move، بدلاً من EVM.
WASM هو تنسيق بايت كود صغير الحجم وسريع التحميل وقابل للنقل ويعتمد على آلية أمان صندوق الرمل، وقد تم اعتماده من قبل العديد من مشاريع blockchain، بما في ذلك EOS وDfinity وPolkadot. كما تخطط إثيريوم في المستقبل لدمج WASM لزيادة كفاءة التنفيذ.
eBPF تأتي من تقنية تصفية حزم البيانات الشبكية، وتطورت لاحقًا لتصبح وقت تشغيل مستخدم عالي الأداء وآمن وقابل للنقل. يتم تجميع العقود الذكية التي يتم تنفيذها على سولانا إلى SBF (بناءً على eBPF) بايت كود وتعمل على شبكتها.
Move هي لغة برمجة عقود ذكية جديدة مصممة بواسطة Diem، تركز على المرونة والأمان وقابلية التحقق. كل من Aptos و Sui تستخدمان نسخة معدلة من Move لكتابة العقود الذكية.
التنفيذ المتوازي
تنفيذ المعاملات المتوازية في blockchain يعني معالجة المعاملات غير ذات الصلة في نفس الوقت. التحدي الرئيسي لتحقيق التنفيذ المتوازي هو تحديد المعاملات التي ليست ذات صلة، وأيها مستقلة. تعتمد Layer1 عالية الأداء بشكل أساسي على طريقتين: طريقة الوصول إلى الحالة ونموذج التنفيذ المتوازي المتفائل.
تحتاج طرق الوصول إلى الحالة إلى معرفة مسبقة بأي جزء من حالة blockchain يمكن لكل معاملة الوصول إليه، مما يسمح بتحليل المعاملات المستقلة. تتبنى Solana و Sui هذه الطريقة.
تفترض نموذج التنفيذ المتوازي المتفائل أن جميع المعاملات مستقلة، ويتم فقط التحقق من هذه الفرضية بشكل رجعي وإجراء التعديلات اللازمة عند الضرورة. اعتمدت Aptos هذه الطريقة، باستخدام Block-STM (ذاكرة المعاملات البرمجية الموازية) لتحقيق التنفيذ المتوازي المتفائل.
EVM المتوازي
تم طرح مفهوم EVM المتوازي (Parallel EVM) في عام 2021، وكان يشير في البداية إلى EVM الذي يدعم معالجة عدة معاملات في وقت واحد. في نهاية عام 2023، أعاد هذا المفهوم جذب الانتباه، مما أدى إلى تطوير موجة من Layer1 المتوافقة مع EVM التي تعتمد تقنية التنفيذ المتوازي.
حاليًا، يمكن تعريف الأنظمة التي تدعم EVM المتوازي بشكل معقول ضمن الفئات الثلاث التالية:
ترقية التنفيذ المتوازي لطبقة 1 المتوافقة مع EVM التي لا تستخدم تقنية التنفيذ المتوازي، مثل BSC وPolygon.
تم اعتماد تقنية التنفيذ المتوازي في Layer1 المتوافقة مع EVM، مثل Monand و Sei V2 و Artela.
حلول متوافقة مع EVM ل Layer1 غير متوافقة مع EVM تعتمد على تقنية التنفيذ المتوازي، مثل Solana Neon.
Monad هو Layer1 عالي الأداء متوافق مع EVM يعتمد على آلية PoS، ويستخدم نموذج المعالجة المتوازية المتفائلة لزيادة كفاءة معالجة المعاملات.
Sei V2 هو ترقية كبيرة لشبكة Sei، تهدف إلى أن تكون أول EVM متوازٍ بالكامل. كما أنها تستخدم تقنية التوازي المتفائل.
تمثل EVM++ التي أطلقتها Artela EVM متوازية عالية القابلية للتوسع والأداء، وتحقق على مرحلتين، بما في ذلك التنفيذ المتوازي والحساب المرن.
سولانا نيون هي حل لتنفيذ معاملات EVM على سولانا، من خلال تنفيذ مفسر EVM في عقود سولانا الذكية لتحقيق التوافق مع EVM.
بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض المشاريع التي تستكشف استخدام EVM كعقود ذكية لتطوير حلول متوافقة مع EVM، مثل Near Aurora وEOS EVM+. تقوم Movement Labs بتطوير إطار عمل موديولاري لبناء وتوزيع البنية التحتية والتطبيقات والبلوكشين المعتمدة على Move في أي بيئة موزعة، حيث يمكن لوحدة Fractal تحويل تعليمات EVM البرمجية بسلاسة إلى تعليمات Move.
ملخص
لقد أصبحت تقنية التوازي في البلوكشين موضوعًا ناضجًا، لكن التركيز حاليًا ينصب بشكل أساسي على تعديل وتقليد نموذج التنفيذ المتفائل المتمثل في آلية Block-STM الخاصة بـ Aptos، ولم يتم إحراز أي اختراقات جوهرية حتى الآن.
في المستقبل، قد تنضم المزيد من المشاريع الناشئة من Layer1 إلى المنافسة على EVM المتوازي، وقد تحقق Layer1 القديمة أيضًا ترقيات متوازية لـ EVM أو حلول متوافقة مع EVM. على الرغم من أن هذين الاتجاهين يختلفان، إلا أنهما قد يولدان المزيد من السرد الجديد المرتبط بتحسين الأداء.
ومع ذلك، بالمقارنة مع سرد الأداء العالي لـ EVM، قد يكون التطور المتنوع لتقنية blockchain أكثر جدارة بالتوقع، مثل تطبيق وتطوير تقنيات الآلات الافتراضية الجديدة مثل WASM و SVM و Move VM.
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.
تدفق موجة التوازي لـ EVM وزيادة المنافسة بين Layer1 عالية الأداء
EVM: المكون الأساسي لإثيريوم
EVM هو جوهر إثيريوم، المسؤول عن تشغيل العقود الذكية ومعالجة المعاملات. كونه محرك حسابي، يوفر EVM تجريدًا للحساب والتخزين، مشابهًا لمواصفات آلة جافا الافتراضية. ينفذ EVM مجموعة التعليمات الخاصة به بتنسيق بايت كود، والتي عادةً ما يتم تجميعها بواسطة سوليديتي.
EVM هو آلة حالة شبه كاملة في تورينغ. "شبه" لأنه سيتم استهلاك موارد الغاز المحدودة في جميع خطوات التنفيذ، مما يقيّد عدد خطوات التنفيذ لأي عقد ذكي معين، ويتجنب حالة الحلقة اللانهائية المحتملة التي قد تؤدي إلى توقف منصة إثيريوم بأكملها.
لا تحتوي EVM على وظيفة الجدولة، حيث تقوم وحدة تنفيذ إثيريوم بسحب المعاملات من الكتلة، وتكون EVM مسؤولة عن تنفيذها بالتتابع. خلال عملية التنفيذ، سيتم تعديل أحدث حالة للعالم، وبعد الانتهاء من تنفيذ معاملة واحدة، يتم إجراء تراكم الحالة، حتى يتم الوصول إلى أحدث حالة للعالم بعد اكتمال الكتلة. يعتمد تنفيذ الكتلة التالية بشكل صارم على حالة العالم بعد تنفيذ الكتلة السابقة، لذا فإن عملية تنفيذ معاملات إثيريوم الخطية يصعب تحسينها للتنفيذ المتوازي.
من هذه الناحية، تنص بروتوكولات إثيريوم على تنفيذ المعاملات بترتيب معين. على الرغم من أن التنفيذ بترتيب معين يضمن أن المعاملات والعقود الذكية يمكن تنفيذها بترتيب محدد، مما يضمن الأمان، إلا أنه في حالات الحمل العالي، قد يؤدي ذلك إلى ازدحام الشبكة وتأخيرات، وهذا هو السبب وراء وجود عنق الزجاجة في أداء إثيريوم، مما يتطلب توسيع Layer2 Rollup.
الطريق المتوازي لـ Layer1 عالي الأداء
تقوم معظم Layer1 عالية الأداء بتصميم حلول تحسين خاصة بها بناءً على عيوب عدم قدرة إيثيريوم على المعالجة المتوازية، مع التركيز بشكل رئيسي على تحسين طبقة التنفيذ، بما في ذلك الآلة الافتراضية والتنفيذ المتوازي.
آلة افتراضية
تم تصميم EVM كآلة افتراضية ب256 بت، بهدف تسهيل معالجة خوارزمية التجزئة الخاصة بإثيريوم. ومع ذلك، تحتاج الحواسيب التي تشغل EVM إلى تحويل بايتات 256 بت إلى الهيكل المحلي لتنفيذ العقود الذكية، مما يجعل النظام بأكمله غير فعال للغاية وغير عملي. لذلك، تعتمد Layer1 عالية الأداء بشكل أكبر على آلات افتراضية تعتمد على WASM أو eBPF أو بايت كود Move، بدلاً من EVM.
WASM هو تنسيق بايت كود صغير الحجم وسريع التحميل وقابل للنقل ويعتمد على آلية أمان صندوق الرمل، وقد تم اعتماده من قبل العديد من مشاريع blockchain، بما في ذلك EOS وDfinity وPolkadot. كما تخطط إثيريوم في المستقبل لدمج WASM لزيادة كفاءة التنفيذ.
eBPF تأتي من تقنية تصفية حزم البيانات الشبكية، وتطورت لاحقًا لتصبح وقت تشغيل مستخدم عالي الأداء وآمن وقابل للنقل. يتم تجميع العقود الذكية التي يتم تنفيذها على سولانا إلى SBF (بناءً على eBPF) بايت كود وتعمل على شبكتها.
Move هي لغة برمجة عقود ذكية جديدة مصممة بواسطة Diem، تركز على المرونة والأمان وقابلية التحقق. كل من Aptos و Sui تستخدمان نسخة معدلة من Move لكتابة العقود الذكية.
التنفيذ المتوازي
تنفيذ المعاملات المتوازية في blockchain يعني معالجة المعاملات غير ذات الصلة في نفس الوقت. التحدي الرئيسي لتحقيق التنفيذ المتوازي هو تحديد المعاملات التي ليست ذات صلة، وأيها مستقلة. تعتمد Layer1 عالية الأداء بشكل أساسي على طريقتين: طريقة الوصول إلى الحالة ونموذج التنفيذ المتوازي المتفائل.
تحتاج طرق الوصول إلى الحالة إلى معرفة مسبقة بأي جزء من حالة blockchain يمكن لكل معاملة الوصول إليه، مما يسمح بتحليل المعاملات المستقلة. تتبنى Solana و Sui هذه الطريقة.
تفترض نموذج التنفيذ المتوازي المتفائل أن جميع المعاملات مستقلة، ويتم فقط التحقق من هذه الفرضية بشكل رجعي وإجراء التعديلات اللازمة عند الضرورة. اعتمدت Aptos هذه الطريقة، باستخدام Block-STM (ذاكرة المعاملات البرمجية الموازية) لتحقيق التنفيذ المتوازي المتفائل.
EVM المتوازي
تم طرح مفهوم EVM المتوازي (Parallel EVM) في عام 2021، وكان يشير في البداية إلى EVM الذي يدعم معالجة عدة معاملات في وقت واحد. في نهاية عام 2023، أعاد هذا المفهوم جذب الانتباه، مما أدى إلى تطوير موجة من Layer1 المتوافقة مع EVM التي تعتمد تقنية التنفيذ المتوازي.
حاليًا، يمكن تعريف الأنظمة التي تدعم EVM المتوازي بشكل معقول ضمن الفئات الثلاث التالية:
Monad هو Layer1 عالي الأداء متوافق مع EVM يعتمد على آلية PoS، ويستخدم نموذج المعالجة المتوازية المتفائلة لزيادة كفاءة معالجة المعاملات.
Sei V2 هو ترقية كبيرة لشبكة Sei، تهدف إلى أن تكون أول EVM متوازٍ بالكامل. كما أنها تستخدم تقنية التوازي المتفائل.
تمثل EVM++ التي أطلقتها Artela EVM متوازية عالية القابلية للتوسع والأداء، وتحقق على مرحلتين، بما في ذلك التنفيذ المتوازي والحساب المرن.
سولانا نيون هي حل لتنفيذ معاملات EVM على سولانا، من خلال تنفيذ مفسر EVM في عقود سولانا الذكية لتحقيق التوافق مع EVM.
بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض المشاريع التي تستكشف استخدام EVM كعقود ذكية لتطوير حلول متوافقة مع EVM، مثل Near Aurora وEOS EVM+. تقوم Movement Labs بتطوير إطار عمل موديولاري لبناء وتوزيع البنية التحتية والتطبيقات والبلوكشين المعتمدة على Move في أي بيئة موزعة، حيث يمكن لوحدة Fractal تحويل تعليمات EVM البرمجية بسلاسة إلى تعليمات Move.
ملخص
لقد أصبحت تقنية التوازي في البلوكشين موضوعًا ناضجًا، لكن التركيز حاليًا ينصب بشكل أساسي على تعديل وتقليد نموذج التنفيذ المتفائل المتمثل في آلية Block-STM الخاصة بـ Aptos، ولم يتم إحراز أي اختراقات جوهرية حتى الآن.
في المستقبل، قد تنضم المزيد من المشاريع الناشئة من Layer1 إلى المنافسة على EVM المتوازي، وقد تحقق Layer1 القديمة أيضًا ترقيات متوازية لـ EVM أو حلول متوافقة مع EVM. على الرغم من أن هذين الاتجاهين يختلفان، إلا أنهما قد يولدان المزيد من السرد الجديد المرتبط بتحسين الأداء.
ومع ذلك، بالمقارنة مع سرد الأداء العالي لـ EVM، قد يكون التطور المتنوع لتقنية blockchain أكثر جدارة بالتوقع، مثل تطبيق وتطوير تقنيات الآلات الافتراضية الجديدة مثل WASM و SVM و Move VM.