استكشاف متعمق لـ EVM المتوازي ونظامه البيئي

EVM مقابل الصلابة

تطوير العقود الذكية هو المهارة الأساسية لمهندسي blockchain. عادةً ما يستخدم المطورون لغات عالية المستوى مثل Solidity لكتابة منطق العقود. ومع ذلك، لا يمكن لـ EVM تفسير كود Solidity مباشرة، بل يجب تحويله إلى لغة منخفضة المستوى قابلة للتنفيذ بواسطة الآلة الافتراضية (تعليمات/شفرة بايت). على الرغم من وجود أدوات يمكن أن تقوم تلقائياً بإتمام هذه العملية، فإن فهم الآلية الأساسية لا يزال ذا قيمة كبيرة.

ستؤدي عملية التحويل إلى إدخال بعض التكاليف الإضافية. يمكن للمهندسين ذوي الخبرة في البرمجة المنخفضة المستوى كتابة منطق البرنامج مباشرةً باستخدام التعليمات البرمجية في Solidity لتحقيق أعلى كفاءة وتقليل استهلاك الغاز. على سبيل المثال، تستخدم بعض البروتوكولات المعروفة التجميع الداخلي على نطاق واسع لتقليل تكاليف الغاز للمستخدمين.

اختلاف أداء EVM

تعتبر EVM "طبقة التنفيذ"، وهي المكان الذي يتم فيه تنفيذ أوامر التعليمات البرمجية لعقود الذكاء بعد تجميعها. لقد أصبحت الرموز الثنائية التي تحددها EVM معيارًا صناعيًا. سواء تم استخدامها في شبكة Ethereum Layer 2 أو أي بلوكشين مستقل آخر، فإن التوافق مع معيار EVM يمكّن المطورين من نشر عقود الذكاء بكفاءة عبر عدة شبكات.

على الرغم من أن اتباع معيار بايت كود EVM يجعل الآلة الافتراضية EVM، إلا أن طرق التنفيذ المحددة قد تختلف اختلافًا كبيرًا. على سبيل المثال، قامت بعض عملاء إيثريوم بتنفيذ معيار EVM بلغة Go، بينما تحتفظ فرق أخرى بتنفيذ C++. تسمح هذه التنوعات بتحسينات هندسية مختلفة وتنفيذات مخصصة.

تقنية EVM المتوازية

تاريخياً، كان التركيز الرئيسي لمجتمع blockchain على الابتكار في خوارزميات الإجماع، وقد اشتهرت بعض المشاريع الشهيرة بفضل آليات الإجماع الخاصة بها، وليس طبقة التنفيذ. على الرغم من أن هذه المشاريع قد حققت أيضًا ابتكارات في طبقة التنفيذ، إلا أن أدائها غالبًا ما يُساء فهمه على أنه ناتج فقط عن خوارزمية الإجماع.

في الواقع، تحتاج سلاسل الكتل عالية الأداء إلى خوارزميات إجماع مبتكرة وطبقات تنفيذ محسّنة. لتحسين الأداء، غالبًا ما تحتاج سلاسل الكتل التي تعتمد على خوارزميات إجماع محسّنة إلى تكوينات عقد أقوى. على سبيل المثال، تتطلب بعض سلاسل الكتل التي تعالج الكتل عند TPS مرتفع تكوينات أجهزة أعلى بعدة مرات من العقد الكاملة التقليدية. على الرغم من أن بعض الشبكات تدعم نظريًا TPS مرتفع جدًا، إلا أن الأداء الفعلي غالبًا ما يكون دون التوقعات.

متطلبات المعالجة المتوازية

في معظم أنظمة blockchain، يتم تنفيذ المعاملات بالتسلسل، مثل وحدة المعالجة المركزية ذات النواة الواحدة. على الرغم من أن هذه الطريقة بسيطة، إلا أنها صعبة التوسع لتلبية قاعدة مستخدمين على مستوى الإنترنت. الانتقال إلى وحدة المعالجة المركزية متعددة النوى وآلات افتراضية متوازية يمكن أن تعالج معاملات متعددة في وقت واحد، مما يزيد بشكل كبير من القدرة على المعالجة.

أدى التنفيذ المتوازي إلى تحديات هندسية، مثل معالجة الكتابات المتزامنة للمعاملات على نفس العقد الذكي. هناك حاجة لتصميم آليات جديدة لحل هذه النزاعات. يمكن أن يزيد التنفيذ المتوازي للعقود الذكية غير المرتبطة من القدرة الإنتاجية بشكل يتناسب مع عدد خيوط المعالجة المتوازية.

ابتكار EVM المتوازي

يمثل EVM المتوازي مجموعة من الابتكارات التي تعمل على تحسين طبقة تنفيذ أنظمة blockchain. على سبيل المثال، تشمل الابتكارات الرئيسية لبعض المشاريع:

• تنفيذ التداول المتوازي: استخدام خوارزمية التنفيذ المتوازي المتفائل، مما يسمح بمعالجة عدة صفقات في نفس الوقت.
• التنفيذ المتأخر: في آلية الإجماع، يتوصل العقد أولاً إلى توافق على ترتيب المعاملات، ثم يقوم بتنفيذ المعاملات.
• قاعدة بيانات الحالة المخصصة: تحسين تخزين الحالة والوصول إليها عن طريق تخزين شجرة ميركل مباشرة على SSD.
• آلية توافق عالية الأداء: تحسين الآليات الحالية للتوافق، ودعم التزامن الفعال بين مئات العقد الموزعة عالمياً.

التحديات التقنية لـ EVM المتوازي

يؤدي التنفيذ المتوازي إلى صراعات محتملة في الحالة، مما يتطلب إجراء فحص للصراعات قبل أو بعد التنفيذ. على سبيل المثال، عندما تتفاعل عدة معاملات متوازية مع نفس العقد الذكي، قد تحدث صراعات. وهذا يتطلب آليات دقيقة للكشف عن الصراعات وحلها، لضمان معالجة متوازية فعالة.

بالإضافة إلى الفروق التقنية في تنفيذ EVM المتوازي، عادة ما يتعين على الفرق إعادة تصميم وتعزيز أداء القراءة/الكتابة لقاعدة بيانات الحالة، وتطوير خوارزميات توافقية.

التحديات والاعتبارات

تواجه EVM المتوازية تحديين رئيسيين: الاستحواذ على قيمة الهندسة طويلة الأمد في Ethereum وتركيز العقد. على الرغم من أن مرحلة التطوير الحالية قد لا تكون مفتوحة المصدر بالكامل بعد، إلا أن هذه التفاصيل ستُكشف في النهاية عند إطلاق الشبكة التجريبية والشبكة الرئيسية. سيكون التطور السريع للنظام البيئي هو المفتاح للحفاظ على ميزة تنافسية.

تتركز مشكلة مركزة العقد على جميع سلاسل الكتل عالية الأداء، ويجب تحقيق توازن بين اللامركزية والأمان والأداء. يمكن أن تساعد مؤشرات مثل "TPS لكل متطلبات الأجهزة" في مقارنة كفاءة سلاسل الكتل المختلفة تحت ظروف الأجهزة المحددة.

هيكل EVM المتوازي

تشمل بنية EVM المتوازية العديد من سلاسل الكتل Layer 1 وحلول Layer 2. بعض المشاريع تدعم الشبكات الحالية لـ EVM المتوازية من خلال الترقية التكنولوجية، بينما يعتمد البعض الآخر على تقنية التنفيذ المتوازي منذ البداية. هناك أيضًا بعض الشبكات Layer 2 التي تستخدم تقنية التنفيذ المتوازي غير EVM، حيث يتم تجريد EVM إلى وحدات تنفيذ قابلة للتوصيل.

نظرة عامة على المشروع

مشروع EVM المتوازي الرائد

يهدف هذا المشروع إلى حل مشكلة قابلية التوسع في EVM التقليدي من خلال تحسين التنفيذ المتوازي لـ EVM وهندسة الأنابيب، بهدف الوصول إلى 10,000 TPS. تم الانتهاء مؤخراً من تمويل كبير، ليصبح المشروع الذي يحصل على أكبر تمويل وأعلى تقييم في مشاريع EVM المتوازية. يتكون الفريق المؤسس من أعضاء كبار من مؤسسات تداول معروفة. تم إطلاق الشبكة الداخلية للاختبار، ومن المتوقع أن تُفتح قريبًا للجمهور.

مشروع يركز على التداول في شبكة EVM المتوازية

في البداية كانت الشبكة Layer 1 تركز على التداول، وقد تم ترقيتها الآن إلى EVM عالي الأداء متوازي، مما زاد من TPS إلى 12,500. تم إطلاق شبكة الاختبار، وتدعم التحويل بنقرة واحدة لتطبيقات EVM. من المتوقع أن يتم إطلاق الشبكة الرئيسية في النصف الأول من هذا العام. كما أطلق المشروع إطارًا مفتوح المصدر يدعم تقنية المعالجة المتوازية لاعتماد Layer 2 وشبكات Rollup.

مشروع طبقة تنفيذ معززة مزدوجة للآلة الافتراضية

من خلال بناء EVM++(EVM + WASM)، يهدف هذا المشروع إلى تحسين أداء شبكة EVM blockchain وكفاءة التنفيذ الشبكي. يأتي الفريق الأساسي من مشاريع blockchain معروفة. تم إطلاق الشبكة التجريبية العامة، وبرنامج تحفيز النظام البيئي جارٍ.

مشروع Cosmos البيئي الذي يقدم تقنية EVM المتوازية

شبكة Layer 1 المتوافقة مع EVM المبنية على Cosmos SDK، مصممة خصيصًا لتطبيقات DeFi. تم الإعلان مؤخرًا عن خطة تطوير لإدخال تقنية التنفيذ المتوازي لـ EVM، تهدف إلى تحسين أداء الشبكة.

حل التوافق مع EVM لـ Solana

EVM المتوازية المبنية على شبكة Solana هي أول حل متوافق مع EVM على Solana. تدعم مطوري EVM مثل Solidity وVyper نشر التطبيقات اللامركزية (DApp) على Solana بنقرة واحدة، للاستمتاع بسعة معالجة عالية ورسوم غاز منخفضة. يتم تغليف معاملات EVM كمعاملات Solana للتنفيذ، مع TPS يتجاوز 2000.

إدخال SVM في مشروع الإيثيريوم

حلول طبقة 2 المعيارية المدعومة بواسطة آلة Solana الافتراضية (SVM). يتم تسوية بيانات المعاملات على Ethereum، باستخدام ETH كغاز، لكن طبقة التنفيذ تعمل في بيئة SVM. تم الانتهاء مؤخرًا من التمويل الكبير، وستكون الشبكة الرئيسية متاحة للمطورين قريبًا.

مشروع VM الطبقة الثانية المعيارية

شبكة Layer 2 المعيارية المبنية على OP Stack هي جزء من سلسلة Optimism الفائقة. تهدف إلى إدخال آلة افتراضية عالية الأداء إلى شبكات Layer 2 الرئيسية الحالية على الإيثيريوم والبيتكوين. تدعم استخدام الإيثيريوم أو البيتكوين كطبقة تسوية، بينما يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الآلات الافتراضية عالية الأداء لتنفيذ العمليات بشكل متوازي.

! الغوص العميق في EVM الموازي ونظامه البيئي

الخاتمة

مع تطور تقنية البلوكتشين، أصبح التركيز على طبقة التنفيذ وخوارزمية الإجماع بنفس أهمية تحقيق الأداء العالي. توفر الابتكارات مثل EVM المتوازي حلولاً واعدة لزيادة القدرة على المعالجة والكفاءة، مما يجعل البلوكتشين أكثر قابلية للتوسع، وقادراً على دعم قاعدة مستخدمين واسعة. ستشكل هذه التقنيات وتطبيقها مستقبل نظام البلوكتشين، وتعزز المزيد من التقدم والتطبيقات في هذا المجال.