تفسير万字并行EVM: تجاوز التسلسل، كيف نتجاوز عنق الزجاجة في أداء البلوكتشين؟
أصبح الأداء عنق الزجاجة لتطور صناعة البلوكتشين بشكل أكبر. تخلق شبكة البلوكتشين أساس ثقة جديد ومركزياً للأفراد والشركات لإجراء المعاملات.
مثلما تمثل بيتكوين الجيل الأول من الشبكات البلوكتشين، فقد أطلقت نموذجًا جديدًا لتداول العملات الإلكترونية بشكل لا مركزي من خلال طريقة السجلات الموزعة، مما أحدث ثورة في عصر جديد. بينما تمثل إيثريوم الجيل الثاني من الشبكات البلوكتشين، حيث تم استغلال الخيال بشكل كامل، وتم اقتراح طريقة تنفيذ التطبيقات اللامركزية (dApp) باستخدام الماكينات الحالتية الموزعة.
منذ ذلك الحين، بدأت شبكة البلوكتشين تاريخها الذي يمتد لأكثر من عشر سنوات من النمو السريع، من بنية Web3 التحتية إلى مجموعة متنوعة من المجالات مثل DeFi، NFT، الشبكات الاجتماعية وGameFi، وولدت العديد من الابتكارات سواء في التكنولوجيا أو نماذج الأعمال. يتطلب الازدهار في الصناعة جذب مستخدمين جدد باستمرار للمشاركة في بناء بيئة التطبيقات اللامركزية، مما يفرض بدوره متطلبات أعلى على تجربة المنتج.
تعتبر Web3 كشكل جديد من "منتج لم يسبق له مثيل"، لا يجب أن تبتكر فقط في تلبية احتياجات المستخدمين (احتياجات وظيفية)، بل يجب أيضًا أن تأخذ في الاعتبار كيفية تحقيق التوازن بين الأمان والأداء (احتياجات غير وظيفية). منذ ولادتها، قدم الناس مجموعة متنوعة من الحلول في محاولة لحل مشاكل الأداء.
يمكن تقسيم هذه الحلول إلى فئتين: الفئة الأولى هي حلول توسيع على السلسلة، مثل التقسيم (sharding) والرسم البياني الموجه بدون حلقة (DAG)؛ والفئة الثانية هي حلول توسيع خارج السلسلة، مثل Plasma، شبكة Lightning، السلاسل الجانبية وRollups وغيرها. لكن هذا لا يزال بعيدًا جدًا عن مواكبة الزيادة السريعة في المعاملات على السلسلة.
خاصة بعد تجربة صيف DeFi في عام 2020 والانفجار المستمر للنقوش في نظام البيتكوين في نهاية عام 2023، تحتاج الصناعة بشكل عاجل إلى خطط جديدة لتحسين الأداء لتلبية متطلبات "أداء عالي، ورسوم منخفضة". ولدت الكتل المتوازية في هذا السياق.
ملخص سرد EVM المتوازي
تُشير السرد المتوازي لـ EVM إلى تشكيل نمط تنافسي يتنافس فيه قوتان في مجال البلوكتشين المتوازي. إن معالجة إيثريوم للمعاملات هي متسلسلة، حيث يجب تنفيذ المعاملات واحدة تلو الأخرى، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة استخدام الموارد. إذا تم تحويل طريقة المعالجة المتسلسلة إلى معالجة متوازية، فسيؤدي ذلك إلى تحسين كبير في الأداء.
تعتبر منافسات الإيثيريوم مثل سولانا، أبتوس وسوي لديها قدرة على المعالجة المتوازية، كما أن النظام البيئي لديها تطور بشكل جيد، حيث بلغت القيمة السوقية لتداول الرموز 45 مليار، 3.3 مليار و 1.9 مليار دولار على التوالي، مما شكلت معسكر غير EVM المتوازي. في مواجهة التحديات، لا تتراجع بيئة الإيثيريوم، بل تخرج لتدعم EVM، مما شكلت معسكر EVM المتوازي.
أعلنت منصة تداول معينة بشكل بارز في اقتراح ترقية الإصدار v2 الخاص بها أنها ستصبح "أول بلوكتشين EVM متوازي"، والقيمة السوقية الحالية المتداولة 2.1 مليار دولار، ومن المتوقع أن يكون هناك مزيد من التطور. في الوقت الحالي، تحظى سلسلة الكتل العامة الجديدة المتوازية EVM Monad التي تحظى بأعلى درجات التسويق بشعبية كبيرة بين رأس المال، ولا يمكن التقليل من إمكانياتها. كما أعلنت سلسلة الكتل L1 Canto التي تبلغ قيمتها السوقية 170 مليون دولار ولديها بنية تحتية عامة مجانية عن اقتراح ترقية EVM المتوازي الخاص بها.
بالإضافة إلى ذلك، فإن مجموعة من مشاريع L2 التي لا تزال في مراحلها المبكرة تعمل على تحسين الأداء عبر الأنظمة البيئية من خلال دمج قدرات متعددة من سلاسل L1. بالإضافة إلى أن Neon حققت قيمة سوقية متداولة تبلغ 69 مليون دولار، فإن المشاريع الأخرى تفتقر إلى البيانات ذات الصلة. نعتقد أنه في المستقبل، ستظهر المزيد من مشاريع L1 و L2 للانضمام إلى ساحة البلوكتشين المتوازية.
ليس فقط أن السرد المتوازي لـ EVM لديه مساحة كبيرة للنمو في السوق، بل إن القطاع الذي ينتمي إليه السرد المتوازي لـ EVM، وهو كتلة البلوكتشين المتوازية، لديه أيضًا مساحة كبيرة للنمو في السوق، لذلك فإن آفاق السوق واسعة.
حاليًا، تبلغ القيمة السوقية الإجمالية لـ L1 و L2 حوالي 7521.23 مليار دولار، بينما تبلغ القيمة السوقية للبلوكتشين المتوازي 525.39 مليون دولار، مما يمثل حوالي 7% فقط. ومن بين ذلك، تبلغ القيمة السوقية لمشاريع السرد المتعلقة بـ EVM المتوازية 23.39 مليون دولار، مما يمثل 4% فقط من القيمة السوقية للبلوكتشين المتوازي.
تصنيف مشاريع السرد المتوازي للبلوكتشين EVM
تقسم الصناعة عمومًا شبكة البلوكتشين إلى 4 طبقات هيكلية:
الطبقة 0 (الشبكة): الشبكة الأساسية للبلوكتشين، تعالج بروتوكولات الاتصال الشبكي الأساسية
الطبقة 1 (البنية التحتية): شبكة لامركزية تعتمد على آليات توافق متعددة للتحقق من المعاملات
الطبقة 2 (التوسع): تعتمد على مجموعة متنوعة من بروتوكولات الطبقة الثانية التي تهدف إلى معالجة مختلف القيود في الطبقة 1، وخاصة قابلية التوسع.
الطبقة 3 (التطبيقات): تعتمد على الطبقة 2 أو الطبقة 1، وتستخدم لبناء مجموعة متنوعة من التطبيقات اللامركزية (dApp)
تنقسم مشاريع السرد المتوازية EVM بشكل رئيسي إلى بلوكتشين أحادي وبلوكتشين معياري، حيث ينقسم البلوكتشين الأحادي إلى L1 وL2. من خلال إجمالي عدد المشاريع وتطور بعض المسارات الرئيسية، يمكن ملاحظة أن بيئات L1 العامة المتوازية EVM لا تزال تتمتع بمساحة كبيرة للتطوير مقارنة ببيئة الإيثيريوم.
تتطلب مسارات DeFi "سرعة عالية ورسوم منخفضة"، بينما تتطلب مسارات الألعاب "تفاعل فوري قوي"، وكلاهما يتطلب سرعة تنفيذ معينة. من المؤكد أن EVM المتوازي سيوفر تجربة مستخدم أفضل لهذه المشاريع، مما سيدفع تطور الصناعة إلى مرحلة جديدة تمامًا.
L1 هو بلوكتشين جديد مزود بقدرة التنفيذ المتوازي، وهو بنية تحتية عالية الأداء. من بين المشاريع في هذا المجال، تمثل Sei v2 و Monad و Canto مشاريع تقوم بتصميم EVM متوازي خاص بها، متوافقة مع نظام إيثريوم البيئي وتوفر قدرة معالجة معاملات عالية الإنتاجية.
توفر L2 القدرة على التوسع من خلال دمج قدرات سلاسل L1 الأخرى، مما يتيح التعاون عبر الأنظمة البيئية، وهي من المجالات البارزة في rollup. في هذا السياق، يعد Neon محاكي EVM على شبكة Solana، بينما تستخدم Eclipse شبكة Solana لتنفيذ المعاملات ولكنها تقوم بالتسوية على EVM. تشبه Lumio Eclipse، باستثناء أنها استبدلت طبقة التنفيذ بـ Aptos.
بجانب حلول البلوكتشين الأحادية المذكورة أعلاه، قدمت Fuel فكرتها الخاصة بالبلوكتشين المعياري. ستقوم في الإصدار الثاني بتحديد موقعها كنظام تشغيل rollup خاص بالإيثريوم، مما يوفر قدرة تنفيذ معيارية أكثر مرونة وشمولية.
تركز Fuel على تنفيذ المعاملات، بينما تقوم بتعهيد بقية العمليات إلى بلوكتشين مستقل أو أكثر، مما يحقق تركيبات أكثر مرونة: يمكن أن تصبح L2، أو L1، أو حتى سلسلة جانبية أو قناة حالة. حالياً، يضم نظام Fuel البيئي 17 مشروعاً، تركز بشكل رئيسي على DeFi وNFT والبنية التحتية.
ومع ذلك، فإن Oracle عبر السلسلة Orally هو الوحيد الذي تم تطبيقه فعليًا. منصة الإقراض اللامركزية Swaylend ومنصة تداول العقود الآجلة SPARK قد دخلت إلى شبكة الاختبار، بينما لا تزال المشاريع الأخرى قيد التطوير.
مبادئ تقنية EVM المتوازية
لتحقيق تنفيذ المعاملات اللامركزية، يجب على شبكة البلوكتشين أن تفي بأربعة واجبات:
التنفيذ: تنفيذ والتحقق من المعاملات
توفر البيانات: توزيع الكتل الجديدة إلى جميع العقد في شبكة البلوكتشين
آلية الإجماع: التحقق من الكتلة، الوصول إلى توافق
التسوية: تسوية وتسجيل الحالة النهائية للمعاملة
EVM المتوازي هو أساسي لتحسين أداء طبقة التنفيذ. وينقسم ذلك إلى نوعين من الحلول: الحلول الخاصة بالشبكة من الطبقة الأولى (L1) والحلول الخاصة بالشبكة من الطبقة الثانية (L2). الحلول من L1 تقدم آلية تنفيذ المعاملات بالتوازي، مما يسمح بإنجاز المعاملات في الآلة الافتراضية بأكبر قدر ممكن من التوازي. الحلول من L2 تعتمد جوهرياً على استخدام الآلة الافتراضية L1 التي تم تحويلها إلى معالجة متوازية لتحقيق نوع من "التنفيذ خارج السلسلة + التسوية داخل السلسلة".
لذلك لفهم المبادئ التقنية لـ EVM المتوازي، يجب تفكيكها: أولاً فهم ما هي الآلة الافتراضية (virtual machine) ثم فهم ما هو التنفيذ المتوازي (parallel execution).
آلة افتراضية
في علوم الحاسوب، تشير الآلة الافتراضية إلى التمثيل الافتراضي (virtualization) أو المحاكاة (emulation) لنظام الكمبيوتر.
تنقسم الآلة الافتراضية إلى نوعين، أحدهما يسمى الآلة الافتراضية النظامية (system virtual machine)، يمكنه تحويل جهاز فعلي إلى عدة أجهزة، وتشغيل أنظمة تشغيل متعددة، مما يزيد من كفاءة استخدام الموارد. والنوع الآخر يسمى الآلة الافتراضية للعمليات (process virtual machine)، يوفر تجريدًا لبعض لغات البرمجة عالية المستوى، مما يسمح لبرامج الكمبيوتر المكتوبة بهذه اللغة بالتشغيل بطريقة مستقلة عن المنصة على منصات مختلفة.
JVM هي نوع من الآلات الافتراضية للعمليات المصممة للغة البرمجة Java. يتم تجميع البرامج المكتوبة بلغة Java أولاً إلى بايت كود Java (وهو رمز ثنائي في حالة وسيطة)، ثم يتم تفسير بايت كود بواسطة JVM: تقوم JVM بإرسال بايت كود إلى المفسر، الذي يترجمها إلى تعليمات الآلة على الآلات المختلفة، ثم يتم تشغيلها على الآلة.
البلوكتشين الافتراضية هي نوع من الآلات الافتراضية. في سياق البلوكتشين، تشير الآلة الافتراضية إلى الافتراضية للآلة الحالة الموزعة، والتي تستخدم لتنفيذ العقود بشكل موزع، وتشغيل التطبيقات اللامركزية (dApp). بالمقارنة مع JVM، فإن EVM هي آلة افتراضية مصممة للغة Solidity، حيث يتم أولاً تجميع العقود الذكية إلى بايت كود opcode، ثم يتم تفسيرها وتنفيذها بواسطة EVM.
تستخدم سلاسل الكتل الناشئة خارج الإيثيريوم المزيد من الآلات الافتراضية المستندة إلى WASM أو eBPF عند تنفيذ الآلات الافتراضية الخاصة بها. WASM هو تنسيق بايت كود صغير الحجم وسريع التحميل وقابل للتنقل ويعتمد على آلية أمان صندوق الرمل، حيث يمكن للمطورين استخدام عدة لغات برمجة (C و C++ و Rust و Go و Python و Java وحتى TypeScript) لكتابة العقود الذكية، ثم يقومون بترجمتها إلى بايت كود WASM وتنفيذها. العقود الذكية التي تم تنفيذها على سلسلة كتلة معينة قد استخدمت بالفعل هذا التنسيق للبايت كود.
eBPF هو تطور لـ BPF (Berkeley Packet Filter ، مرشح حزمة بيركلي) ، والذي كان في الأصل يستخدم لتصفية حزم البيانات الشبكية بكفاءة ، ثم تطور إلى eBPF ، مما يوفر مجموعة تعليمات أكثر ثراء.
إنها تقنية ثورية تسمح بالتدخل الديناميكي في نواة نظام التشغيل وتعديل سلوكها دون تغيير الشيفرة المصدرية. وبعد ذلك، خرجت هذه التقنية من النواة، وتطورت إلى وقت تشغيل eBPF في وضع المستخدم، والذي يتميز بالأداء العالي والأمان وقابلية النقل. يتم تجميع العقود الذكية التي يتم تنفيذها على Solana إلى تعليمات بايت eBPF وتعمل على شبكة بلوكتشين الخاصة بها.
أما في سلاسل الكتل من النوع الأول الأخرى، فإن Aptos وSui يستخدمان لغة برمجة العقود الذكية Move، والتي تُترجم إلى بايت كود خاص يتم تنفيذه على آلة Move الافتراضية. بينما صممت Monad آلة افتراضية متوافقة مع بايت كود opcode الخاص بـ EVM (تفرع شنغهاي).
آلية التنفيذ المتوازية
التنفيذ المتوازي هو تقنية من هذا النوع:
القدرة على الاستفادة من مزايا المعالجات متعددة النواة لمعالجة مهام متعددة في وقت واحد، مما يزيد من سعة النظام.
تأكد من أن نتيجة الصفقة المستلمة مطابقة تمامًا لما سيكون عليه عند تنفيذ الصفقة بالتسلسل.
تستخدم شبكة البلوكتشين عادةً TPS (عدد المعاملات المعالجة في الثانية) كمؤشر تقني لقياس سرعة المعالجة. آلية التنفيذ المتوازي معقدة نسبياً، وتتطلب مهارات تقنية عالية من المطورين، لذا فإن الشرح الجيد لها ليس سهلاً. دعنا نبدأ بمثال من "البنك" لشرح ما هو التنفيذ المتوازي.
أولاً، ما هو التنفيذ المتسلسل؟
الحالة 1: إذا اعتبرنا النظام كأنه بنك، واعتبرنا وحدة المعالجة المركزية التي تتعامل مع المهام كأنها كاونتر، فإن تنفيذ المهام بشكل متسلسل يشبه أن يكون لدى هذا البنك كاونتر واحد فقط لمعالجة المعاملات. في هذه الحالة، يجب على العملاء (المهام) الذين يأتون إلى البنك لإنجاز معاملاتهم الانتظار في طابور طويل، بحيث يتم إنجاز المعاملات واحداً تلو الآخر. بالنسبة لكل عميل، يجب على موظف الكاونتر تكرار نفس الإجراءات (تنفيذ التعليمات) لإنجاز المعاملات. وعندما لا يحين دور العميل، يجب عليه الانتظار، مما يؤدي إلى زيادة وقت المعاملات.
ما هو التنفيذ المتوازي؟
الحالة 2: في هذه الحالة، ترى البنك أن هناك اكتظاظاً، لذا قامت بفتح عدة نوافذ إضافية لمعالجة المعاملات. يعمل 4 موظفين في النوافذ لمعالجة المعاملات في نفس الوقت، وبالتالي أصبحت السرعة أسرع بحوالي 4 مرات مقارنة بالسابق. لذلك، انخفض وقت انتظار العملاء إلى حوالي ربع الوقت الأصلي، مما أدى إلى زيادة سرعة البنك في معالجة المعاملات.
إذا لم يتم اتخاذ الحماية، ماذا سيحدث من خطأ إذا قام شخصان بتحويل الأموال في نفس الوقت لشخص آخر؟
الحالة 3: ثلاثة أشخاص A و B و C، لديهم في حساباتهم 2 ETH و 1 ETH و 0 ETH على التوالي، الآن A و B يريدان تحويل 0.5 ETH إلى C. في نظام يتم فيه تنفيذ المعاملات بشكل متسلسل، لن يحدث أي مشكلة (السهم الأيسر "\u003c=" يعني قراءة دفتر الحسابات، والسهم الأيمن "=\u003e" يعني كتابة في دفتر الحسابات، وما إلى ذلك):
A.transfer(C ، 0.5):
A <= 2
A => 1.5
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.
تحليل EVM المتوازي: كسر قيود الأداء وفتح عصر جديد من Web3
تفسير万字并行EVM: تجاوز التسلسل، كيف نتجاوز عنق الزجاجة في أداء البلوكتشين؟
أصبح الأداء عنق الزجاجة لتطور صناعة البلوكتشين بشكل أكبر. تخلق شبكة البلوكتشين أساس ثقة جديد ومركزياً للأفراد والشركات لإجراء المعاملات.
مثلما تمثل بيتكوين الجيل الأول من الشبكات البلوكتشين، فقد أطلقت نموذجًا جديدًا لتداول العملات الإلكترونية بشكل لا مركزي من خلال طريقة السجلات الموزعة، مما أحدث ثورة في عصر جديد. بينما تمثل إيثريوم الجيل الثاني من الشبكات البلوكتشين، حيث تم استغلال الخيال بشكل كامل، وتم اقتراح طريقة تنفيذ التطبيقات اللامركزية (dApp) باستخدام الماكينات الحالتية الموزعة.
منذ ذلك الحين، بدأت شبكة البلوكتشين تاريخها الذي يمتد لأكثر من عشر سنوات من النمو السريع، من بنية Web3 التحتية إلى مجموعة متنوعة من المجالات مثل DeFi، NFT، الشبكات الاجتماعية وGameFi، وولدت العديد من الابتكارات سواء في التكنولوجيا أو نماذج الأعمال. يتطلب الازدهار في الصناعة جذب مستخدمين جدد باستمرار للمشاركة في بناء بيئة التطبيقات اللامركزية، مما يفرض بدوره متطلبات أعلى على تجربة المنتج.
تعتبر Web3 كشكل جديد من "منتج لم يسبق له مثيل"، لا يجب أن تبتكر فقط في تلبية احتياجات المستخدمين (احتياجات وظيفية)، بل يجب أيضًا أن تأخذ في الاعتبار كيفية تحقيق التوازن بين الأمان والأداء (احتياجات غير وظيفية). منذ ولادتها، قدم الناس مجموعة متنوعة من الحلول في محاولة لحل مشاكل الأداء.
يمكن تقسيم هذه الحلول إلى فئتين: الفئة الأولى هي حلول توسيع على السلسلة، مثل التقسيم (sharding) والرسم البياني الموجه بدون حلقة (DAG)؛ والفئة الثانية هي حلول توسيع خارج السلسلة، مثل Plasma، شبكة Lightning، السلاسل الجانبية وRollups وغيرها. لكن هذا لا يزال بعيدًا جدًا عن مواكبة الزيادة السريعة في المعاملات على السلسلة.
خاصة بعد تجربة صيف DeFi في عام 2020 والانفجار المستمر للنقوش في نظام البيتكوين في نهاية عام 2023، تحتاج الصناعة بشكل عاجل إلى خطط جديدة لتحسين الأداء لتلبية متطلبات "أداء عالي، ورسوم منخفضة". ولدت الكتل المتوازية في هذا السياق.
ملخص سرد EVM المتوازي
تُشير السرد المتوازي لـ EVM إلى تشكيل نمط تنافسي يتنافس فيه قوتان في مجال البلوكتشين المتوازي. إن معالجة إيثريوم للمعاملات هي متسلسلة، حيث يجب تنفيذ المعاملات واحدة تلو الأخرى، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة استخدام الموارد. إذا تم تحويل طريقة المعالجة المتسلسلة إلى معالجة متوازية، فسيؤدي ذلك إلى تحسين كبير في الأداء.
تعتبر منافسات الإيثيريوم مثل سولانا، أبتوس وسوي لديها قدرة على المعالجة المتوازية، كما أن النظام البيئي لديها تطور بشكل جيد، حيث بلغت القيمة السوقية لتداول الرموز 45 مليار، 3.3 مليار و 1.9 مليار دولار على التوالي، مما شكلت معسكر غير EVM المتوازي. في مواجهة التحديات، لا تتراجع بيئة الإيثيريوم، بل تخرج لتدعم EVM، مما شكلت معسكر EVM المتوازي.
أعلنت منصة تداول معينة بشكل بارز في اقتراح ترقية الإصدار v2 الخاص بها أنها ستصبح "أول بلوكتشين EVM متوازي"، والقيمة السوقية الحالية المتداولة 2.1 مليار دولار، ومن المتوقع أن يكون هناك مزيد من التطور. في الوقت الحالي، تحظى سلسلة الكتل العامة الجديدة المتوازية EVM Monad التي تحظى بأعلى درجات التسويق بشعبية كبيرة بين رأس المال، ولا يمكن التقليل من إمكانياتها. كما أعلنت سلسلة الكتل L1 Canto التي تبلغ قيمتها السوقية 170 مليون دولار ولديها بنية تحتية عامة مجانية عن اقتراح ترقية EVM المتوازي الخاص بها.
بالإضافة إلى ذلك، فإن مجموعة من مشاريع L2 التي لا تزال في مراحلها المبكرة تعمل على تحسين الأداء عبر الأنظمة البيئية من خلال دمج قدرات متعددة من سلاسل L1. بالإضافة إلى أن Neon حققت قيمة سوقية متداولة تبلغ 69 مليون دولار، فإن المشاريع الأخرى تفتقر إلى البيانات ذات الصلة. نعتقد أنه في المستقبل، ستظهر المزيد من مشاريع L1 و L2 للانضمام إلى ساحة البلوكتشين المتوازية.
ليس فقط أن السرد المتوازي لـ EVM لديه مساحة كبيرة للنمو في السوق، بل إن القطاع الذي ينتمي إليه السرد المتوازي لـ EVM، وهو كتلة البلوكتشين المتوازية، لديه أيضًا مساحة كبيرة للنمو في السوق، لذلك فإن آفاق السوق واسعة.
حاليًا، تبلغ القيمة السوقية الإجمالية لـ L1 و L2 حوالي 7521.23 مليار دولار، بينما تبلغ القيمة السوقية للبلوكتشين المتوازي 525.39 مليون دولار، مما يمثل حوالي 7% فقط. ومن بين ذلك، تبلغ القيمة السوقية لمشاريع السرد المتعلقة بـ EVM المتوازية 23.39 مليون دولار، مما يمثل 4% فقط من القيمة السوقية للبلوكتشين المتوازي.
تصنيف مشاريع السرد المتوازي للبلوكتشين EVM
تقسم الصناعة عمومًا شبكة البلوكتشين إلى 4 طبقات هيكلية:
تنقسم مشاريع السرد المتوازية EVM بشكل رئيسي إلى بلوكتشين أحادي وبلوكتشين معياري، حيث ينقسم البلوكتشين الأحادي إلى L1 وL2. من خلال إجمالي عدد المشاريع وتطور بعض المسارات الرئيسية، يمكن ملاحظة أن بيئات L1 العامة المتوازية EVM لا تزال تتمتع بمساحة كبيرة للتطوير مقارنة ببيئة الإيثيريوم.
تتطلب مسارات DeFi "سرعة عالية ورسوم منخفضة"، بينما تتطلب مسارات الألعاب "تفاعل فوري قوي"، وكلاهما يتطلب سرعة تنفيذ معينة. من المؤكد أن EVM المتوازي سيوفر تجربة مستخدم أفضل لهذه المشاريع، مما سيدفع تطور الصناعة إلى مرحلة جديدة تمامًا.
L1 هو بلوكتشين جديد مزود بقدرة التنفيذ المتوازي، وهو بنية تحتية عالية الأداء. من بين المشاريع في هذا المجال، تمثل Sei v2 و Monad و Canto مشاريع تقوم بتصميم EVM متوازي خاص بها، متوافقة مع نظام إيثريوم البيئي وتوفر قدرة معالجة معاملات عالية الإنتاجية.
توفر L2 القدرة على التوسع من خلال دمج قدرات سلاسل L1 الأخرى، مما يتيح التعاون عبر الأنظمة البيئية، وهي من المجالات البارزة في rollup. في هذا السياق، يعد Neon محاكي EVM على شبكة Solana، بينما تستخدم Eclipse شبكة Solana لتنفيذ المعاملات ولكنها تقوم بالتسوية على EVM. تشبه Lumio Eclipse، باستثناء أنها استبدلت طبقة التنفيذ بـ Aptos.
بجانب حلول البلوكتشين الأحادية المذكورة أعلاه، قدمت Fuel فكرتها الخاصة بالبلوكتشين المعياري. ستقوم في الإصدار الثاني بتحديد موقعها كنظام تشغيل rollup خاص بالإيثريوم، مما يوفر قدرة تنفيذ معيارية أكثر مرونة وشمولية.
تركز Fuel على تنفيذ المعاملات، بينما تقوم بتعهيد بقية العمليات إلى بلوكتشين مستقل أو أكثر، مما يحقق تركيبات أكثر مرونة: يمكن أن تصبح L2، أو L1، أو حتى سلسلة جانبية أو قناة حالة. حالياً، يضم نظام Fuel البيئي 17 مشروعاً، تركز بشكل رئيسي على DeFi وNFT والبنية التحتية.
ومع ذلك، فإن Oracle عبر السلسلة Orally هو الوحيد الذي تم تطبيقه فعليًا. منصة الإقراض اللامركزية Swaylend ومنصة تداول العقود الآجلة SPARK قد دخلت إلى شبكة الاختبار، بينما لا تزال المشاريع الأخرى قيد التطوير.
مبادئ تقنية EVM المتوازية
لتحقيق تنفيذ المعاملات اللامركزية، يجب على شبكة البلوكتشين أن تفي بأربعة واجبات:
EVM المتوازي هو أساسي لتحسين أداء طبقة التنفيذ. وينقسم ذلك إلى نوعين من الحلول: الحلول الخاصة بالشبكة من الطبقة الأولى (L1) والحلول الخاصة بالشبكة من الطبقة الثانية (L2). الحلول من L1 تقدم آلية تنفيذ المعاملات بالتوازي، مما يسمح بإنجاز المعاملات في الآلة الافتراضية بأكبر قدر ممكن من التوازي. الحلول من L2 تعتمد جوهرياً على استخدام الآلة الافتراضية L1 التي تم تحويلها إلى معالجة متوازية لتحقيق نوع من "التنفيذ خارج السلسلة + التسوية داخل السلسلة".
لذلك لفهم المبادئ التقنية لـ EVM المتوازي، يجب تفكيكها: أولاً فهم ما هي الآلة الافتراضية (virtual machine) ثم فهم ما هو التنفيذ المتوازي (parallel execution).
آلة افتراضية
في علوم الحاسوب، تشير الآلة الافتراضية إلى التمثيل الافتراضي (virtualization) أو المحاكاة (emulation) لنظام الكمبيوتر.
تنقسم الآلة الافتراضية إلى نوعين، أحدهما يسمى الآلة الافتراضية النظامية (system virtual machine)، يمكنه تحويل جهاز فعلي إلى عدة أجهزة، وتشغيل أنظمة تشغيل متعددة، مما يزيد من كفاءة استخدام الموارد. والنوع الآخر يسمى الآلة الافتراضية للعمليات (process virtual machine)، يوفر تجريدًا لبعض لغات البرمجة عالية المستوى، مما يسمح لبرامج الكمبيوتر المكتوبة بهذه اللغة بالتشغيل بطريقة مستقلة عن المنصة على منصات مختلفة.
JVM هي نوع من الآلات الافتراضية للعمليات المصممة للغة البرمجة Java. يتم تجميع البرامج المكتوبة بلغة Java أولاً إلى بايت كود Java (وهو رمز ثنائي في حالة وسيطة)، ثم يتم تفسير بايت كود بواسطة JVM: تقوم JVM بإرسال بايت كود إلى المفسر، الذي يترجمها إلى تعليمات الآلة على الآلات المختلفة، ثم يتم تشغيلها على الآلة.
البلوكتشين الافتراضية هي نوع من الآلات الافتراضية. في سياق البلوكتشين، تشير الآلة الافتراضية إلى الافتراضية للآلة الحالة الموزعة، والتي تستخدم لتنفيذ العقود بشكل موزع، وتشغيل التطبيقات اللامركزية (dApp). بالمقارنة مع JVM، فإن EVM هي آلة افتراضية مصممة للغة Solidity، حيث يتم أولاً تجميع العقود الذكية إلى بايت كود opcode، ثم يتم تفسيرها وتنفيذها بواسطة EVM.
تستخدم سلاسل الكتل الناشئة خارج الإيثيريوم المزيد من الآلات الافتراضية المستندة إلى WASM أو eBPF عند تنفيذ الآلات الافتراضية الخاصة بها. WASM هو تنسيق بايت كود صغير الحجم وسريع التحميل وقابل للتنقل ويعتمد على آلية أمان صندوق الرمل، حيث يمكن للمطورين استخدام عدة لغات برمجة (C و C++ و Rust و Go و Python و Java وحتى TypeScript) لكتابة العقود الذكية، ثم يقومون بترجمتها إلى بايت كود WASM وتنفيذها. العقود الذكية التي تم تنفيذها على سلسلة كتلة معينة قد استخدمت بالفعل هذا التنسيق للبايت كود.
eBPF هو تطور لـ BPF (Berkeley Packet Filter ، مرشح حزمة بيركلي) ، والذي كان في الأصل يستخدم لتصفية حزم البيانات الشبكية بكفاءة ، ثم تطور إلى eBPF ، مما يوفر مجموعة تعليمات أكثر ثراء.
إنها تقنية ثورية تسمح بالتدخل الديناميكي في نواة نظام التشغيل وتعديل سلوكها دون تغيير الشيفرة المصدرية. وبعد ذلك، خرجت هذه التقنية من النواة، وتطورت إلى وقت تشغيل eBPF في وضع المستخدم، والذي يتميز بالأداء العالي والأمان وقابلية النقل. يتم تجميع العقود الذكية التي يتم تنفيذها على Solana إلى تعليمات بايت eBPF وتعمل على شبكة بلوكتشين الخاصة بها.
أما في سلاسل الكتل من النوع الأول الأخرى، فإن Aptos وSui يستخدمان لغة برمجة العقود الذكية Move، والتي تُترجم إلى بايت كود خاص يتم تنفيذه على آلة Move الافتراضية. بينما صممت Monad آلة افتراضية متوافقة مع بايت كود opcode الخاص بـ EVM (تفرع شنغهاي).
آلية التنفيذ المتوازية
التنفيذ المتوازي هو تقنية من هذا النوع:
تستخدم شبكة البلوكتشين عادةً TPS (عدد المعاملات المعالجة في الثانية) كمؤشر تقني لقياس سرعة المعالجة. آلية التنفيذ المتوازي معقدة نسبياً، وتتطلب مهارات تقنية عالية من المطورين، لذا فإن الشرح الجيد لها ليس سهلاً. دعنا نبدأ بمثال من "البنك" لشرح ما هو التنفيذ المتوازي.
أولاً، ما هو التنفيذ المتسلسل؟
الحالة 1: إذا اعتبرنا النظام كأنه بنك، واعتبرنا وحدة المعالجة المركزية التي تتعامل مع المهام كأنها كاونتر، فإن تنفيذ المهام بشكل متسلسل يشبه أن يكون لدى هذا البنك كاونتر واحد فقط لمعالجة المعاملات. في هذه الحالة، يجب على العملاء (المهام) الذين يأتون إلى البنك لإنجاز معاملاتهم الانتظار في طابور طويل، بحيث يتم إنجاز المعاملات واحداً تلو الآخر. بالنسبة لكل عميل، يجب على موظف الكاونتر تكرار نفس الإجراءات (تنفيذ التعليمات) لإنجاز المعاملات. وعندما لا يحين دور العميل، يجب عليه الانتظار، مما يؤدي إلى زيادة وقت المعاملات.
ما هو التنفيذ المتوازي؟
الحالة 2: في هذه الحالة، ترى البنك أن هناك اكتظاظاً، لذا قامت بفتح عدة نوافذ إضافية لمعالجة المعاملات. يعمل 4 موظفين في النوافذ لمعالجة المعاملات في نفس الوقت، وبالتالي أصبحت السرعة أسرع بحوالي 4 مرات مقارنة بالسابق. لذلك، انخفض وقت انتظار العملاء إلى حوالي ربع الوقت الأصلي، مما أدى إلى زيادة سرعة البنك في معالجة المعاملات.
إذا لم يتم اتخاذ الحماية، ماذا سيحدث من خطأ إذا قام شخصان بتحويل الأموال في نفس الوقت لشخص آخر؟
الحالة 3: ثلاثة أشخاص A و B و C، لديهم في حساباتهم 2 ETH و 1 ETH و 0 ETH على التوالي، الآن A و B يريدان تحويل 0.5 ETH إلى C. في نظام يتم فيه تنفيذ المعاملات بشكل متسلسل، لن يحدث أي مشكلة (السهم الأيسر "\u003c=" يعني قراءة دفتر الحسابات، والسهم الأيمن "=\u003e" يعني كتابة في دفتر الحسابات، وما إلى ذلك):
A.transfer(C ، 0.5):