Solana 仮想マシン SVM

Solana は拡張性の高い次世代のブロックチェーンとして大きな注目を集めています。これは主に、ガスコストをほとんど無視して 1 秒あたり数千のトランザクションを処理できる優れたパフォーマンスによるものです。 Solana の高度なテクノロジーの重要な要素の 1 つは、Sealevel 並列化エンジンを含む実行環境 SVM です。
この記事では、Solana 仮想マシン (SVM) と、この革新的なインフラストラクチャによって Solana ブロックチェーンがどのようにイーサリアムなどの従来の EVM ブロックチェーンよりも高いパフォーマンスを実現できるかを紹介します。 EVM は暗号化の世界では長い間主要な仮想マシン標準でしたが、Nitro や Eclipse などのロールアップ ソリューションを通じて SVM がどのように徐々に拡張されているかについても説明します。
Solana 仮想マシン (SVM) と Sealevel
Solana Virtual Machine (略して SVM) は、Solana ネットワーク上でトランザクションおよびスマート コントラクト/プログラムを処理するための実行環境です。 SVM をより深く理解するには、まず暗号化されたネットワーク内で仮想マシンがどのように動作するかを理解する必要があります。
ブロックチェーンのコンテキストでは、仮想マシン (VM) は、暗号通貨ネットワークのスマート コントラクトを実行するためのプログラム (より一般的にはランタイム環境として知られています) を実行するソフトウェアの一部です。トランザクションが送信されると、ネットワークの仮想マシンはトランザクションを処理し、このトランザクションの実行によって影響を受けるブロックチェーンの状態 (ネットワーク全体の現在の状態) を管理する責任を負います。ネットワーク ステータスを変更するための特定のルールは、仮想マシンによって定義されます。
トランザクションを処理するとき、VM はスマート コントラクト コードをバリデータ ハードウェアが実行できる形式に変換します。 Solana では、スマート コントラクトを記述するための主な言語は Rust、C、および C++ であり、これらは Solana 仮想マシン (SVM) を通じて BPF バイトコードにコンパイルされるため、ネットワーク ノード (バリデータ) によってトランザクションを効率的に実行できます。
バリデーターと呼ばれる Solana ネットワークのノードは、それぞれ独自の Solana 仮想マシン (SVM) 分離環境を実行して、ブロックチェーン全体のコンセンサスを維持します。スマート コントラクトがデプロイされると (ネットワーク状態が変更されると)、必要な状態の変更がランタイムに伝達されます。次に、Solana ランタイムはこれらの状態変更を各バリデーター システムで実行されている SVM インスタンスに転送し、すべてのバリデーター ノードがコピーを受信して​​変換し、ブロックチェーンを更新します。このようにバリデータ間で SVM インスタンスを分散すると、ネットワークが分散され、DDoS 攻撃やシャットダウンのリスクが軽減されます。さらに、この分離により、スマート コントラクトの潜在的なバグや脆弱性が Solana ネットワーク全体のセキュリティや安定性を損なうことがなくなります。
要約すると、これらの SVM インスタンスは、トランザクションによって提供される命令に基づいて Solana ネットワークの状態を更新するために必要な操作を実行する「マイクロコンピューター」と考えることができます。現在、多くのブロックチェーンはイーサリアム仮想マシン (EVM) に依存していますが、Solana はパフォーマンスを向上させる独自の機能を備えた独自の仮想マシンを開発しました。
SVM の主要コンポーネントは Sealevel です。このエンジンにより、複数のスマート コントラクトが互いのパフォーマンスに影響を与えることなく同時に実行できるようになり、Solana 実行環境内での「水平」スケーリング、つまり並列処理と呼ばれる概念が可能になります。これが可能なのは、Solana スマート コントラクトが、実行時の実行時に読み書きされるデータ (状態) を記述するためです。これにより、同じ情報を読み取るだけのトランザクションだけでなく、競合のないトランザクションも同時に実行できます。したがって、Sealevel を使用すると、SVM はイーサリアム仮想マシン (EVM) のように次々にトランザクションを処理するのではなく、数万のトランザクションを同時に処理できるようになります。
SVM および EVM (イーサリアム仮想マシン)
EVM と SVM は同様の機能を実行しますが、Solana VM の方が効率的で高速です。 EVM では、スマート コントラクトがユーザーの残高から 1 ドルを転送すると、このトランザクションは特定のコントラクトのストレージに保存されます。この設計では、イーサリアム仮想マシンが複数のトランザクションを並行して処理しようとすると、潜在的な問題が発生します。たとえば、2 つの異なるスマート コントラクトがユーザーの残高を同時に使おうとしたり、更新中に別のコントラクトが同じユーザーの残高を読み取ったりして、不整合や競合が発生する可能性があります。
対照的に、Solana アカウント モデルでは、ユーザー残高などのデータを分離して、整理と効率を向上させます。 Solana 上のトランザクションは、SVM で実行する前に、読み取りおよび変更するデータを明示的に指定する必要もあります。前述したように、これにより、同じデータを操作しないプログラムを同時に実行できるようになり、混雑が軽減され、高額な料金が削減されます。たとえば、Solana VM は、Toly が Raj に 1 ドルを送金することと、Armani が Chase に 3 ドルを送金することの両方を処理できます。
EVM が複数のトランザクションを同時に処理するのが難しい理由の 1 つは、EVM が一度に 1 つのコントラクトしか処理できない「シングルスレッド」ランタイム環境であるためです。したがって、EVM 設計ではマルチコア ハードウェアを利用していません。つまり、バリデータ ハードウェアの 1 つのコアのみがアクティブにトランザクションを処理し、他のコアは十分に活用されていないことになります。これにより、ネットワークが混雑し、取引手数料が高くなることがよくあります。ただし、マルチスレッド ランタイムがないことに加えて、実行中のノードのハードウェア要件を低く抑えたいなど、他の要因によって EVM の制限が生じる可能性があることに注意することが重要です。
一方、Sealevel は、利用可能なハードウェア リソースを効率的に利用することで、Solana ランタイムのパフォーマンスを最適化します。 SVM は、バリデータ マシンの利用可能なすべてのコアを使用して複数のトランザクションを並行して処理するように設計されたマルチスレッド ランタイム環境です。これにより、バリデーター ハードウェアが向上し続けるにつれて、Solana をより効率的に拡張できるようになります。 Solana VM はそのアーキテクチャのおかげで、トランザクション手数料をより適切に管理することもできます。これにより、地域化された料金市場が発展し、スマートコントラクトに基づいて料金を割り当てることが可能になりました。対照的に、EVMチェーンは世界的な手数料市場に依存しているため、たとえそれらの取引が無関係であっても、NFTミントがスワップやDeFi取引に影響を与える可能性があります。
要約すると、SVM の並列処理機能により、Solana はより高い TPS を達成できるため、トランザクション速度が向上し、コストは EVM アーキテクチャと比較してほとんど無視できます。 SVMは、より効率的でパフォーマンスの高い次世代のブロックチェーン環境として位置付けられています。より多くの開発者がこれを認識するにつれて、スマート コントラクトの実行環境として SVM の採用が増え始めており、新たな SVM アグリゲーション エコシステムが形成されています。
SVM ロールアップの新たなエコシステム
アグリゲーションは、レイヤー 1 ブロックチェーン (Solana など) の外部でトランザクションを処理し、データを遡ってレイヤー 1 に公開するブロックチェーン スケーリング ソリューションです。ロールアップは、複数のトランザクションをまとめて「プルーフ」を形成し、メイン チェーンに送信することで、ネットワークの混雑とトランザクション手数料を軽減するように設計されています。ロールアップを構築する最大の利点は、チェーンを完全にカスタマイズできることです。このカスタマイズにより、カスタマイズされたオーダーブック、MEV (マイナー抽出可能値) を最小限に抑えるための暗号化メモリプール、特定の要件を満たすように設計された許可されたアプリケーションなど、さまざまなユースケースが可能になります。
仮想マシンを使用すると、同じ VM を使用する他のチェーン上の開発者の展開プロセスを簡素化することもできます。イーサリアムは暗号化スマート コントラクトの最初のランタイム環境であるため、このネットワーク効果はイーサリアムとその VM に大きな利益をもたらします。そのため、EVM は集約ブロックチェーンを構築するための主要な実行環境となってきました。 Optimistic と Zk の 2 種類のロールアップのうち、Arbitrum などの Optimistic ロールアップが最も一般的です。最近、Solana 開発者にロールアップ テクノロジを提供することを目的として、SVM に多くの進歩が見られました。 Solana 用に構築された主なプロジェクトは、Nitro と Eclipse です。
Nitro は、Arbitrum や Optimism に似た Optimistic ロールアップ ソリューションであり、Solana 仮想マシン (SVM) を活用して、Solana 開発者が dApp をさまざまなエコシステムに移植できるようにします。 Nitro は、Cosmos をベースとした業界固有のトランザクション チェーンである Sei で最初にサービスを開始し、その後他のチェーンに拡大する予定です。 SVM を使用してトランザクションを並列実行します。つまり、ユーザーは Solana と同じように実行できますが、Nitro は決済とコンセンサスに Sei を使用します。さらに、sei が Cosmos エコシステムの一部となることで、Nitro のプロジェクトとそのユーザーは IBC 相互運用性テクノロジーの恩恵を受け、Cosmos の資産と流動性にアクセスできるようになります。
開発中のもう 1 つの SVM ロールアップ ソリューションは Eclipse です。これは、カスタマイズ可能なロールアップの展開を容易にするように設計されています。 Eclipse のオプティミスティック ロールアップにより、プロジェクトは確立されたネットワーク (Cosmos Application Chain、Polygon、Ethereum など) のセキュリティの恩恵を受け、Solana 仮想マシン (SVM) を活用しながら、独自の独自のアプリケーション チェーンを作成できます。 SVM は実行環境として機能し、Eclipse は開発者が選択したレイヤー 1 ネットワーク管理で決済、コンセンサス、およびデータ可用性 (DA) を処理します。現在、Eclipse は Optimistic rollup ソリューションを提供していますが、zk-rollups の起動にも取り組んでいます。
Eclipse は、SVM 上に構築された 2 つのロールアップ ソリューションをリリースしました。
Polygon SVM: このロールアップを使用すると、Solana 上に構築されたプロジェクトを Polygon ネットワークに簡単に展開できます。
Cascade: Injective と Eclipse によって導入された Cascade は、IBC エコシステム用に最適化された SVM ロールアップです。これにより、Solana プロジェクトは簡単に Cascade にデプロイされ、Cosmos AppChain の資産と流動性にアクセスできるようになります。さらに、Injective 上のプロジェクトは Cascade の並列化された SVM を利用できるようになりました。
これらのソリューションはすべて、Solana VM の使用を簡素化し、その範囲を拡大します。他のチェーンのユーザーも、Solana の並列化エクスペリエンスを何の障壁もなく「味わう」ことができるため、より多くの人が SVM の利点を認識し、より多くのプロジェクトがそのアーキテクチャのメリットから dApps を Solana に移行し、より多くのユーザーを追加できるようになります。 。
SVM は開発者向けの次世代ブロックチェーン環境です
Solana は設立からわずか 3 年であるにもかかわらず、すでに優れたパフォーマンスと、VM 上での Nitro や Eclipse などの拡張ソリューションの開発を実証しており、その革新的な実行アーキテクチャの成功を強調しています。ソラナは、ビットコインやイーサリアムなどの古いネットワークが直面する課題から学ぶことができました。ビットコインは、イーサリアムの出現につながったスマートコントラクト用に設計されていませんでした。同様に、イーサリアムは大量採用と高速トランザクションの準備ができていなかったので、Solana と並列処理への道が開かれました。さらに、Neon Labs が Solana ランタイムとの Solidity 互換性を導入したことや、今後の Runtime v2 アップグレードにより、開発者は複数のプログラミング言語 (Move など) を使用できるようになり、SVM 環境へのアクセスがますます容易になってきています。互換性のあるdApp。
Solana VM が、次世代アプリケーションを構築するためのより高度な環境を提供していることは明らかです。トランザクションの並列処理により、スループットが向上します。従来の金融で可能なことと同様に、開発者は速度制限や手数料を気にせずにあらゆる種類の製品を構築できます。 TPS 15 でオンチェーンを構築しても、暗号通貨の大量採用にはつながりません。 SVM と Sealevel のおかげで、Solana は（すでに）輻輳や多額のガス料金を発生させることなく数千のトランザクションを処理でき、これらの新しいアプリケーションを構築するのに最適な環境となっています。バリデーターのハードウェアが改善されるにつれて、Solana の Sealevel ランタイムはより多くのトランザクションを並行して処理できるようになり、より多くのユーザーを引き付けながら SVM と EVM の間のギャップを拡大します。
Squads は、Solana 仮想マシン (SVM) の拡張機能をサポートし、SVM エコシステム全体にマルチシグネチャ (マルチシグ) 機能を導入します。これにより、誰でも最高のブロックチェーン実行環境と資産に対する最高のセルフホスティング エクスペリエンスを使用してチェーンを管理できるようになります。