Como a próxima geração de blockchain altamente escalável, Solana ganhou muita atenção. Isto se deve principalmente ao seu excelente desempenho, que pode lidar com milhares de transações por segundo com custos de gás quase insignificantes. Um dos principais elementos da tecnologia avançada da Solana é o seu ambiente de execução SVM, que inclui o mecanismo de paralelização Sealevel.
Este artigo apresenta a Máquina Virtual Solana (SVM) e como essa infraestrutura inovadora permite que o blockchain Solana ofereça maior desempenho do que os blockchains EVM tradicionais, como o Ethereum. Embora o EVM seja há muito tempo o padrão de máquina virtual dominante no mundo da criptografia, também exploraremos como o SVM está sendo gradualmente expandido por meio de soluções cumulativas como Nitro e Eclipse.
Máquina Virtual Solana (SVM) e Sealevel
A Máquina Virtual Solana, ou SVM, é o ambiente de execução para processamento de transações e contratos/programas inteligentes na rede Solana. Para entender melhor o SVM, primeiro precisamos entender como as máquinas virtuais funcionam em uma rede criptografada.
No contexto do blockchain, uma máquina virtual (VM) é um software que executa programas, mais comumente conhecidos como ambiente de tempo de execução, para executar contratos inteligentes de uma rede de criptomoeda. Quando uma transação é submetida, a máquina virtual da rede é responsável por processá-la e gerenciar o estado do blockchain (o estado atual de toda a rede) afetado pela execução desta transação. As regras específicas para alteração do status da rede são definidas pela máquina virtual.
Ao processar uma transação, a VM converte o código do contrato inteligente em um formato que o hardware validador pode executar. No Solana, as principais linguagens para escrever contratos inteligentes são Rust, C e C++, que são compiladas em bytecode BPF por meio da Solana Virtual Machine (SVM), para que as transações possam ser executadas de forma eficiente pelos nós da rede (validadores).
Cada um dos nós da rede Solana, chamados validadores, executa seu próprio ambiente de isolamento Solana Virtual Machine (SVM) para manter o consenso em todo o blockchain. Quando um contrato inteligente é implantado (modifica o estado da rede), ele comunica as alterações de estado necessárias ao tempo de execução. O tempo de execução do Solana então encaminha essas mudanças de estado para as instâncias SVM em execução em cada sistema validador, e todos os nós validadores recebem uma cópia e a traduzem, atualizando assim o blockchain. Esta distribuição de instâncias SVM entre validadores resulta em uma rede descentralizada, reduzindo o risco de ataques DDoS ou desligamentos. Além disso, esse isolamento garante que possíveis bugs ou vulnerabilidades em contratos inteligentes não comprometam a segurança ou estabilidade de toda a rede Solana.
Em resumo, essas instâncias SVM podem ser pensadas como “microcomputadores” que realizam as operações necessárias para atualizar o estado da rede Solana com base nas instruções fornecidas pelas transações. Embora muitos blockchains hoje dependam da Máquina Virtual Ethereum (EVM), Solana desenvolveu sua própria máquina virtual com recursos exclusivos que proporcionam melhor desempenho.
O principal componente do SVM é o Sealevel. O mecanismo permite que vários contratos inteligentes sejam executados simultaneamente sem afetar o desempenho uns dos outros, permitindo o escalonamento “horizontal” dentro do ambiente de execução Solana, um conceito chamado processamento paralelo. Isso é possível porque os contratos inteligentes Solana descrevem quais dados (estado) serão lidos ou gravados quando executados em tempo de execução. Isso permite que transações sem conflitos sejam executadas simultaneamente, bem como aquelas que apenas leem as mesmas informações. O Sealevel, portanto, permite que o SVM processe dezenas de milhares de transações simultaneamente, em vez de processá-las uma após a outra, como a Máquina Virtual Ethereum (EVM).
SVM e EVM (Máquina Virtual Ethereum)
Embora o EVM e o SVM desempenhem funções semelhantes, o Solana VM é mais eficiente e rápido. No EVM, quando um contrato inteligente transfere um dólar do saldo de um usuário, essa transação é armazenada no armazenamento do contrato específico. Este design cria problemas potenciais se a Máquina Virtual Ethereum tentar processar múltiplas transações em paralelo. Por exemplo, dois contratos inteligentes diferentes podem tentar gastar o saldo de um usuário ao mesmo tempo, ou outro contrato pode ler o saldo do mesmo usuário durante uma atualização, causando inconsistências e conflitos.
Em contraste, o modelo de conta Solana separa dados como saldos de usuários para melhor organização e eficiência. As transações no Solana também precisam especificar explicitamente os dados que irão ler e modificar antes de serem executadas no SVM. Conforme mencionado anteriormente, isso permite que programas que não interagem com os mesmos dados sejam executados simultaneamente, o que ajuda a aliviar o congestionamento e a reduzir taxas elevadas. Por exemplo, Solana VM pode lidar com Toly enviando $ 1 para Raj e Armani enviando $ 3 para Chase.
Parte da razão pela qual o EVM tem dificuldade em processar múltiplas transações simultaneamente é que ele é um ambiente de tempo de execução de “threaded único” que só pode lidar com um contrato por vez. Portanto, o design do EVM não aproveita o hardware multinúcleo, o que significa que apenas um núcleo no hardware validador está processando transações ativamente, enquanto os outros núcleos permanecem subutilizados. Isso geralmente resulta em congestionamento da rede e taxas de transação mais altas. Porém, é importante observar que além de não possuir um tempo de execução multithread, outros fatores podem causar limitações do EVM, como o desejo de manter baixos os requisitos de hardware nos nós em execução.
O Sealevel, por outro lado, otimiza o desempenho do tempo de execução do Solana, utilizando de forma eficiente os recursos de hardware disponíveis. SVM é um ambiente de execução multithread projetado para processar múltiplas transações em paralelo usando todos os núcleos disponíveis da máquina validadora. Isso permite que Solana seja dimensionado com mais eficiência à medida que o hardware do validador continua a melhorar. Graças à sua arquitetura, Solana VM também pode gerenciar melhor as taxas de transação. Isto levou ao desenvolvimento de mercados de taxas localizados, permitindo que as taxas sejam atribuídas com base em contratos inteligentes. Em contraste, a cadeia EVM depende de um mercado global de taxas, o que significa que as casas da moeda NFT podem influenciar swaps ou transações DeFi, mesmo que essas transações não estejam relacionadas.
Resumindo, as capacidades de processamento paralelo do SVM permitem que Solana alcance TPS mais elevado, resultando em velocidades de transação mais rápidas, e o custo é quase insignificante em comparação com a arquitetura EVM. SVM está posicionado como o ambiente blockchain da próxima geração com maior eficiência e maior desempenho. À medida que mais desenvolvedores percebem isso, começamos a ver uma maior adoção do SVM como um ambiente de execução para contratos inteligentes, e um ecossistema emergente de agregação de SVM está se formando.
O ecossistema emergente de rollups SVM
Agregação é uma solução de escalonamento de blockchain que processa transações fora de um blockchain da camada 1 (por exemplo, Solana) e depois publica os dados retroativamente na camada 1. Os rollups são projetados para reduzir o congestionamento da rede e as taxas de transação, agrupando múltiplas transações para formar uma “prova” que é então enviada à cadeia principal. A maior vantagem de construir um rollup é a capacidade de personalizar totalmente a cadeia. Essa personalização permite uma variedade de casos de uso, como livros de pedidos personalizados, mempools criptográficos para minimizar MEV (Miner Extractable Value) ou aplicativos autorizados projetados para atender a requisitos específicos.
As máquinas virtuais também podem ser usadas para simplificar o processo de implantação para desenvolvedores em outras cadeias que usam a mesma VM. Este efeito de rede beneficia enormemente o Ethereum e sua VM, pois é o primeiro ambiente de tempo de execução para contratos inteligentes criptográficos. Como tal, o EVM tem sido o principal ambiente de execução para a construção de blockchains agregados. Entre os dois tipos de rollups, Optimistic e Zk, os rollups Optimistic como o Arbitrum são os mais comuns. Recentemente, houve muitos avanços no SVM com o objetivo de levar a tecnologia rollup aos desenvolvedores Solana. Os principais projetos construídos para Solana são Nitro e Eclipse.
Nitro é uma solução rollup Optimistic, semelhante ao Arbitrum ou Optimism, que aproveita a Solana Virtual Machine (SVM) para permitir que os desenvolvedores Solana portem seus dApps para vários ecossistemas. A Nitro planeja lançar primeiro a Sei, uma cadeia de transações específica do setor baseada no Cosmos, antes de expandir para outras cadeias. Ele usa SVM para executar transações em paralelo, o que significa que os usuários poderão executar como no Solana, enquanto o Nitro usa Sei para liquidação e consenso. Além disso, à medida que Sei se torna parte do ecossistema Cosmos, os projetos da Nitro e seus usuários poderão se beneficiar da tecnologia de interoperabilidade IBC e acessar os ativos e a liquidez do Cosmos.
Outra solução de rollup SVM em desenvolvimento é o Eclipse, projetado para facilitar a implantação de rollups customizáveis. Os rollups otimistas do Eclipse permitem que os projetos criem suas próprias cadeias de aplicativos exclusivas enquanto se beneficiam da segurança de redes estabelecidas (por exemplo, Cosmos Application Chain, Polygon, Ethereum) e aproveitam a Solana Virtual Machine (SVM). O SVM atua como ambiente de execução e o Eclipse lida com liquidação, consenso e disponibilidade de dados (DA) com gerenciamento de rede de Camada 1 escolhido pelo desenvolvedor. Atualmente, o Eclipse fornece uma solução de rollup Optimistic, mas também está trabalhando no lançamento de zk-rollups.
Eclipse lançou duas soluções rollup construídas sobre SVM:
Polygon SVM: Com este rollup, qualquer projeto construído em Solana pode ser facilmente implantado na rede Polygon;
Cascade: Introduzido pelo Injective e Eclipse, Cascade é um rollup SVM otimizado para o ecossistema IBC. Isso permitirá que os projetos Solana sejam implantados sem esforço no Cascade e acessem os ativos e a liquidez do Cosmos AppChain. Além disso, os projetos no Injective agora podem aproveitar as vantagens do SVM paralelizado do Cascade.
Todas essas soluções simplificam o uso do Solana VM e ampliam seu alcance. Usuários de outras cadeias também poderão “provar” a experiência de paralelização de Solana sem quaisquer barreiras, o que pode fazer com que mais pessoas reconheçam as vantagens do SVM, permitindo que mais projetos movam seus dApps para Solana a partir de seu benefício da arquitetura e adicionem mais usuários .
SVM é o ambiente blockchain de próxima geração para desenvolvedores
Apesar de ter apenas três anos, Solana já demonstrou um desempenho impressionante e o desenvolvimento de soluções de extensão como Nitro e Eclipse em cima de suas VMs, destacando o sucesso de sua arquitetura de execução inovadora. Solana conseguiu aprender com os desafios enfrentados por redes mais antigas como Bitcoin e Ethereum. O Bitcoin não foi projetado para contratos inteligentes, o que levou ao surgimento do Ethereum. Da mesma forma, o Ethereum não estava pronto para adoção em massa e transações de alta velocidade, abrindo caminho para Solana e processamento paralelo. Além disso, está se tornando cada vez mais fácil para os desenvolvedores acessarem ambientes SVM, com o Neon Labs introduzindo a compatibilidade do Solidity com o tempo de execução Solana, bem como a próxima atualização do Runtime v2, que deve permitir que os desenvolvedores usem múltiplas linguagens de programação (por exemplo, Move) Build SVM- dApps compatíveis.
Está claro que Solana VM oferece um ambiente mais avançado para a construção de aplicativos de próxima geração. O processamento paralelo de transações permite maior rendimento. Semelhante ao que é possível nas finanças tradicionais, permitindo que os desenvolvedores construam qualquer tipo de produto sem se preocupar com limites de velocidade ou taxas. Construir on-chain com o TPS 15 não levará à adoção em massa da criptografia. Graças ao SVM e ao Sealevel, Solana (já) pode processar milhares de transações sem congestionamento ou taxas de gás significativas, tornando-o o ambiente perfeito para a construção dessas novas aplicações. À medida que o hardware do validador melhorar, o tempo de execução Sealevel da Solana será capaz de processar mais transações em paralelo, ampliando a lacuna entre SVM e EVM e atraindo mais usuários.
Os Squads oferecerão suporte a extensões para a Máquina Virtual Solana (SVM) e introduzirão recursos de múltiplas assinaturas (multisig) em todo o ecossistema SVM, permitindo que qualquer pessoa gerencie a cadeia usando o melhor ambiente de execução de blockchain e a melhor experiência de auto-hospedagem em ativos.