Jako następna generacja wysoce skalowalnego blockchaina, Solana zyskała duże zainteresowanie. Dzieje się tak głównie dzięki jego doskonałej wydajności, która jest w stanie obsłużyć tysiące transakcji na sekundę przy niemal znikomych kosztach gazu. Jednym z kluczowych elementów zaawansowanej technologii Solany jest środowisko wykonawcze SVM, które obejmuje silnik równoległy Sealevel.
W tym artykule przedstawiono maszynę wirtualną Solana (SVM) oraz sposób, w jaki ta innowacyjna infrastruktura umożliwia łańcuchowi bloków Solana zapewnianie wyższej wydajności niż tradycyjne łańcuchy bloków EVM, takie jak Ethereum. Chociaż EVM od dawna jest dominującym standardem maszyn wirtualnych w świecie szyfrowania, zbadamy również, w jaki sposób SVM jest stopniowo rozwijany poprzez rozwiązania zbiorcze, takie jak Nitro i Eclipse.
Maszyna wirtualna Solana (SVM) i Sealevel
Maszyna wirtualna Solana, w skrócie SVM, to środowisko wykonawcze do przetwarzania transakcji i inteligentnych kontraktów/programów w sieci Solana. Aby lepiej zrozumieć SVM, musimy najpierw zrozumieć, jak maszyny wirtualne działają w zaszyfrowanej sieci.
W kontekście blockchain maszyna wirtualna (VM) to oprogramowanie, w którym uruchamiane są programy, bardziej znane jako środowisko wykonawcze, służące do wykonywania inteligentnych kontraktów sieci kryptowalut. Po złożeniu transakcji wirtualna maszyna sieci jest odpowiedzialna za jej przetworzenie i zarządzanie stanem blockchain (aktualnym stanem całej sieci), na który ma wpływ realizacja tej transakcji. Konkretne zasady zmiany stanu sieci są definiowane przez maszynę wirtualną.
Podczas przetwarzania transakcji maszyna wirtualna konwertuje kod inteligentnego kontraktu do formatu, który może wykonać sprzęt walidatora. W Solanie głównymi językami do pisania inteligentnych kontraktów są Rust, C i C++, które są kompilowane do kodu bajtowego BPF za pośrednictwem maszyny wirtualnej Solana (SVM), dzięki czemu transakcje mogą być skutecznie realizowane przez węzły sieci (walidatory).
Każdy z węzłów sieci Solana, zwany walidatorami, uruchamia własne środowisko izolacyjne maszyny wirtualnej Solana (SVM), aby zachować konsensus w całym łańcuchu bloków. Po wdrożeniu inteligentnego kontraktu (modyfikuje stan sieci) przekazuje wymagane zmiany stanu do środowiska wykonawczego. Środowisko wykonawcze Solana przekazuje następnie te zmiany stanu do instancji SVM działających w każdym systemie walidatora, a wszystkie węzły walidatora otrzymują kopię i tłumaczą ją, aktualizując w ten sposób łańcuch bloków. Taka dystrybucja instancji SVM pomiędzy walidatorami skutkuje zdecentralizowaną siecią, zmniejszając ryzyko ataków DDoS lub przestojów. Dodatkowo ta izolacja gwarantuje, że potencjalne błędy lub luki w inteligentnych kontraktach nie zagrażają bezpieczeństwu ani stabilności całej sieci Solana.
Podsumowując, te instancje SVM można uznać za „mikrokomputery”, które wykonują niezbędne operacje w celu aktualizacji stanu sieci Solana w oparciu o instrukcje dostarczane przez transakcje. Podczas gdy wiele łańcuchów bloków opiera się obecnie na maszynie wirtualnej Ethereum (EVM), Solana opracowała własną maszynę wirtualną z unikalnymi funkcjami, które zapewniają lepszą wydajność.
Kluczowym elementem SVM jest Sealevel. Silnik umożliwia jednoczesne działanie wielu inteligentnych kontraktów bez wpływu na wydajność innych, umożliwiając „poziome” skalowanie w środowisku wykonawczym Solana, co jest koncepcją zwaną przetwarzaniem równoległym. Jest to możliwe, ponieważ inteligentne kontrakty Solana opisują, jakie dane (stan) zostaną odczytane lub zapisane po wykonaniu w czasie wykonywania. Dzięki temu transakcje bez konfliktów mogą być uruchamiane jednocześnie, a także te, które odczytują tylko te same informacje. Dlatego Sealevel umożliwia SVM jednoczesne przetwarzanie dziesiątek tysięcy transakcji, zamiast przetwarzać je jedna po drugiej, jak ma to miejsce w przypadku maszyny wirtualnej Ethereum (EVM).
SVM i EVM (maszyna wirtualna Ethereum)
Chociaż EVM i SVM wykonują podobne funkcje, Solana VM jest wydajniejsza i szybsza. W przypadku EVM, gdy inteligentny kontrakt przenosi dolara z salda użytkownika, transakcja ta jest przechowywana w pamięci konkretnego kontraktu. Ten projekt stwarza potencjalne problemy, jeśli maszyna wirtualna Ethereum próbuje przetwarzać wiele transakcji równolegle. Na przykład dwie różne inteligentne umowy mogą próbować wydać saldo użytkownika w tym samym czasie lub inna umowa może odczytać saldo tego samego użytkownika podczas aktualizacji, powodując niespójności i konflikty.
Natomiast model konta Solana oddziela dane, takie jak salda użytkowników, dla lepszej organizacji i wydajności. Transakcje na platformie Solana muszą również wyraźnie określać dane, które będą czytać i modyfikować przed wykonaniem w SVM. Jak wspomniano wcześniej, pozwala to na jednoczesne działanie programów, które nie wchodzą w interakcję z tymi samymi danymi, co pomaga zmniejszyć zatory i wysokie opłaty. Na przykład Solana VM może obsłużyć zarówno Toly'ego wysyłającego 1 USD do Raja, jak i Armaniego wysyłającego 3 USD do Chase.
Jednym z powodów, dla których EVM ma trudności z przetwarzaniem wielu transakcji jednocześnie, jest to, że jest to „jednowątkowe” środowisko wykonawcze, które może obsługiwać tylko jeden kontrakt na raz. Dlatego projekt EVM nie wykorzystuje sprzętu wielordzeniowego, co oznacza, że tylko jeden rdzeń w sprzęcie walidatora aktywnie przetwarza transakcje, podczas gdy pozostałe rdzenie pozostają w niedostatecznym stopniu wykorzystywane. Często skutkuje to przeciążeniem sieci i wyższymi opłatami transakcyjnymi. Należy jednak pamiętać, że oprócz braku wielowątkowego środowiska wykonawczego inne czynniki mogą powodować ograniczenia EVM, takie jak chęć utrzymania niskich wymagań sprzętowych dla działających węzłów.
Z kolei Sealevel optymalizuje wydajność środowiska wykonawczego Solana, efektywnie wykorzystując dostępne zasoby sprzętowe. SVM to wielowątkowe środowisko wykonawcze zaprojektowane do równoległego przetwarzania wielu transakcji przy użyciu wszystkich dostępnych rdzeni maszyny walidacyjnej. Dzięki temu Solana może efektywniej skalować w miarę ciągłego ulepszania sprzętu walidatora. Dzięki swojej architekturze Solana VM może również lepiej zarządzać opłatami transakcyjnymi. Doprowadziło to do rozwoju zlokalizowanych rynków opłat, umożliwiających alokację opłat w oparciu o inteligentne kontrakty. Z kolei sieć EVM opiera się na globalnym rynku opłat, co oznacza, że mennice NFT mogą wpływać na transakcje swapowe lub DeFi, nawet jeśli transakcje te nie są ze sobą powiązane.
Podsumowując, możliwości przetwarzania równoległego SVM umożliwiają Solanie osiągnięcie wyższego TPS, co skutkuje większą szybkością transakcji, a koszt jest prawie znikomy w porównaniu z architekturą EVM. SVM jest pozycjonowany jako środowisko blockchain nowej generacji o wyższej wydajności i wydajności. W miarę jak coraz więcej programistów zdaje sobie z tego sprawę, zaczynamy widzieć coraz większe przyjęcie SVM jako środowiska wykonawczego dla inteligentnych kontraktów i tworzy się wyłaniający się ekosystem agregacji SVM.
Powstający ekosystem pakietów zbiorczych SVM
Agregacja to rozwiązanie skalujące blockchain, które przetwarza transakcje poza blockchainem warstwy 1 (np. Solana), a następnie publikuje dane z mocą wsteczną w warstwie 1. Pakiety zbiorcze mają na celu zmniejszenie przeciążenia sieci i opłat transakcyjnych poprzez połączenie wielu transakcji w celu utworzenia „dowodu”, który jest następnie przesyłany do głównego łańcucha. Największą zaletą budowania rollupu jest możliwość pełnej personalizacji łańcucha. To dostosowanie pozwala na różne przypadki użycia, takie jak niestandardowe księgi zamówień, pamięci kryptograficzne minimalizujące MEV (wartość ekstrakcji górniczej) lub licencjonowane aplikacje zaprojektowane w celu spełnienia określonych wymagań.
Maszyny wirtualne można również wykorzystać do uproszczenia procesu wdrażania dla programistów w innych łańcuchach korzystających z tej samej maszyny wirtualnej. Ten efekt sieciowy przynosi ogromne korzyści Ethereum i jego maszynie wirtualnej, ponieważ jest to pierwsze środowisko uruchomieniowe dla inteligentnych kontraktów kryptograficznych. W związku z tym EVM jest głównym środowiskiem wykonawczym do tworzenia zagregowanych łańcuchów bloków. Spośród dwóch rodzajów rollupów, Optimistic i Zk, najbardziej popularne są rollupy optymistyczne, takie jak Arbitrum. Ostatnio wprowadzono wiele udoskonaleń w SVM, których celem było udostępnienie technologii rollup programistom Solana. Główne projekty budowane dla Solany to Nitro i Eclipse.
Nitro to rozwiązanie zbiorcze Optimistic, podobne do Arbitrum lub Optimism, które wykorzystuje maszynę wirtualną Solana (SVM), aby umożliwić programistom Solana przenoszenie ich dApps do różnych ekosystemów. Nitro planuje najpierw uruchomić usługę w Sei, branżowym łańcuchu transakcyjnym opartym na Cosmos, a następnie rozszerzyć działalność na inne sieci. Wykorzystuje SVM do równoległego wykonywania transakcji, co oznacza, że użytkownicy będą mogli wykonywać transakcje tak samo jak na Solanie, podczas gdy Nitro używa Sei do rozliczeń i konsensusu. Dodatkowo, gdy Sei stanie się częścią ekosystemu Cosmos, projekty Nitro i ich użytkownicy będą mogli korzystać z technologii interoperacyjności IBC oraz uzyskać dostęp do zasobów i płynności Cosmos.
Kolejnym opracowywanym rozwiązaniem do tworzenia pakietów SVM jest Eclipse, które zostało zaprojektowane w celu ułatwienia wdrażania dostosowywalnych pakietów zbiorczych. Optymistyczne pakiety zbiorcze Eclipse umożliwiają projektom tworzenie własnych, unikalnych łańcuchów aplikacji, jednocześnie korzystając z bezpieczeństwa istniejących sieci (np. Cosmos Application Chain, Polygon, Ethereum) i wykorzystując wirtualną maszynę Solana (SVM). SVM pełni rolę środowiska wykonawczego, a Eclipse obsługuje rozliczenia, konsensus i dostępność danych (DA) za pomocą zarządzania siecią warstwy 1 wybranego przez programistę. Obecnie Eclipse zapewnia rozwiązanie typu rollup Optimistic, ale pracuje także nad uruchomieniem pakietów ZK.
Eclipse wydało dwa rozwiązania zbiorcze zbudowane na bazie SVM:
Polygon SVM: dzięki temu pakietowi każdy projekt zbudowany na platformie Solana można łatwo wdrożyć w sieci Polygon;
Cascade: Wprowadzony przez Injective i Eclipse, Cascade to pakiet zbiorczy SVM zoptymalizowany dla ekosystemu IBC. Umożliwi to projekty Solana bezproblemowe wdrażanie w Cascade oraz dostęp do zasobów i płynności Cosmos AppChain. Ponadto projekty w Injective mogą teraz korzystać z równoległego SVM Cascade.
Wszystkie te rozwiązania upraszczają korzystanie z Solana VM i zwiększają jego zasięg. Użytkownicy z innych sieci będą również mogli „posmakować” doświadczenia Solany w zakresie równoległości bez żadnych barier, co może sprawić, że więcej osób dostrzeże zalety SVM, umożliwiając większej liczbie projektów przeniesienie swoich dApps do Solany z jej korzyści z architektury i dodanie większej liczby użytkowników .
SVM to środowisko blockchain nowej generacji dla programistów
Mimo że Solana ma zaledwie trzy lata, wykazała się już imponującą wydajnością i rozwojem rozwiązań rozszerzających, takich jak Nitro i Eclipse, na swoich maszynach wirtualnych, co podkreśla sukces jej innowacyjnej architektury wykonawczej. Solana mogła wyciągnąć wnioski z wyzwań stojących przed starszymi sieciami, takimi jak Bitcoin i Ethereum. Bitcoin nie został zaprojektowany do inteligentnych kontraktów, co doprowadziło do pojawienia się Ethereum. Podobnie Ethereum nie było gotowe na masowe przyjęcie i szybkie transakcje, torując drogę Solanie i przetwarzaniu równoległemu. Ponadto dostęp do środowisk SVM dla programistów staje się coraz łatwiejszy, ponieważ Neon Labs wprowadziło zgodność Solidity ze środowiskiem wykonawczym Solana, a także nadchodzącą aktualizację Runtime v2, która powinna umożliwić programistom korzystanie z wielu języków programowania (np. Move) Build SVM- kompatybilne dApps.
Oczywiste jest, że Solana VM zapewnia bardziej zaawansowane środowisko do tworzenia aplikacji nowej generacji. Równoległe przetwarzanie transakcji umożliwia wyższą przepustowość. Podobnie jak to jest możliwe w tradycyjnych finansach, umożliwiając programistom tworzenie dowolnego rodzaju produktu bez martwienia się o ograniczenia prędkości i opłaty. Budowanie na łańcuchu z TPS 15 nie doprowadzi do masowego przyjęcia kryptowalut. Dzięki SVM i Sealevel Solana może (już) przetwarzać tysiące transakcji bez zatorów i znacznych opłat za gaz, co czyni ją idealnym środowiskiem do tworzenia nowych aplikacji. W miarę ulepszania sprzętu walidatora środowisko wykonawcze Sealevel firmy Solana będzie w stanie przetwarzać więcej transakcji równolegle, zwiększając lukę między SVM i EVM, przyciągając jednocześnie więcej użytkowników.
Squads będzie wspierać rozszerzenia maszyny wirtualnej Solana (SVM) i wprowadzi możliwości wielu podpisów (multisig) do całego ekosystemu SVM, umożliwiając każdemu zarządzanie łańcuchem przy użyciu najlepszego środowiska wykonawczego blockchain i najlepszego doświadczenia w zakresie samodzielnego hostowania zasobów.