الابتكار والتطور في تقنية الآلة الافتراضية في مجال البلوكتشين

أساسيات الآلة الافتراضية (EVM) وحدودها

آلة الافتراضية إيثيريوم ( EVM ) هي جوهر تنفيذ العقود الذكية. عادةً ما يستخدم المطورون لغات عالية المستوى مثل Solidity لكتابة العقود، ثم يتم تجميعها إلى بايت كود يمكن للـ EVM التعرف عليه. على الرغم من أن هذه العملية تزيد من التكاليف، إلا أنها تبسط بشكل كبير عملية التطوير. يقوم بعض المهندسين ذوي الخبرة ببرمجة باستخدام أكواد العمليات مباشرة لتحقيق أعلى كفاءة وأدنى استهلاك للغاز.

تعتبر EVM معياراً في الصناعة، مما يسمح للعقود الذكية بالنشر على شبكات متوافقة متعددة. ومع ذلك، قد تكون هناك اختلافات كبيرة في طرق تنفيذ EVM المختلفة. على سبيل المثال، يستخدم عميل Geth الخاص بـ Ethereum وفريق Ipsilon التابع لمؤسسة Ethereum Go و C++ على التوالي لتنفيذ معيار EVM. توفر هذه التنوعات إمكانية تحسين الأداء وتنفيذ مخصص.

متطلبات وتحديات المعالجة المتوازية

تقوم أنظمة البلوكتشين التقليدية بتنفيذ المعاملات بشكل متسلسل، مشابه لوحدة المعالجة المركزية أحادية النواة. هذه الطريقة بسيطة، لكنها صعبة في تلبية احتياجات قاعدة المستخدمين الكبيرة. يمكن أن يؤدي التنفيذ المتوازي إلى معالجة عدة معاملات في وقت واحد، مما يزيد بشكل كبير من القدرة على المعالجة، ولكنه يجلب أيضًا تحديات هندسية مثل تعارض المعاملات المتزامنة.

ابتكارات EVM المتوازية

يمثل EVM المتوازي مجموعة من الابتكارات التي تعمل على تحسين طبقة تنفيذ البلوكتشين. كمثال لبعض المشاريع، تشمل الابتكارات الرئيسية ما يلي:

• تنفيذ المعاملات المتوازية: يستخدم خوارزمية التنفيذ المتوازي المتفائل، مما يسمح بمعالجة معاملات متعددة في نفس الوقت.
• تأخير التنفيذ: في آلية الإجماع، يتم تأخير تنفيذ المعاملات، مما يعظم الاستفادة من زمن الكتلة.
• قاعدة بيانات الحالة المخصصة: تحسين تخزين الحالة والوصول إليها، وزيادة كفاءة التنفيذ.
• آلية توافق عالية الأداء: تحسين خوارزمية التوافق، ودعم العمليات الموزعة الكبيرة بكفاءة.

التحديات التقنية والاعتبارات

التحديات الرئيسية التي تواجه EVM المتوازي تشمل:

• صراع الحالة: يحتاج إلى آلية الكشف عن الصراع وحله مصممة بعناية.
• حماية الملكية الفكرية: أثناء حماية الابتكار، تواجه خطر استيعابها من قبل بلوكتشين أخرى.
• تركيز العقد: الحاجة إلى البحث عن توازن بين اللامركزية ودرجة الثقة والأداء.

هيكل النظام البيئي لـ EVM المتوازي

حالياً، تتضمن بيئة EVM المتوازية ثلاث فئات رئيسية:

1. شبكة Layer 1 المتوافقة مع EVM التي تدعم التنفيذ المتوازي من خلال ترقية التكنولوجيا
2. تصميم أصلي يدعم التنفيذ المتوازي لشبكة Layer 1 المتوافقة مع الآلة الافتراضية
3. شبكة Layer 2 التي تستخدم تقنية التنفيذ المتوازي غير EVM

المشاريع التمثيلية

• مشروع معين: يهدف إلى حل مشكلة القابلية للتوسع من خلال تحسين تنفيذ EVM المتوازي وبنية الأنابيب، والهدف هو الوصول إلى 10,000 TPS.
• شبكة معينة: من شبكة Layer 1 التي تركز على التداول إلى EVM عالي الأداء ومتوازي، مع زيادة TPS إلى 12,500.
• منصة معينة: تعزيز أداء طبقة التنفيذ من خلال بنية الآلة الافتراضية المزدوجة EVM++.
• شبكة معينة: شبكة متوافقة مع EVM مبنية على Cosmos SDK، تخطط لإدخال تقنية EVM المتوازية.
• حل معين: EVM المتوازي على سولانا، يدعم النقل بنقرة واحدة لتطبيقات إيثريوم إلى سولانا.
• مشروع معين: إدخال آلة افتراضية سولانا (SVM) إلى حل الطبقة الثانية في نظام الإيثيريوم البيئي.
• شبكة معينة: شبكة Layer 2 قائمة على وحدات VM، تدعم العديد من الآلات الافتراضية عالية الأداء.

خاتمة

تقدم الابتكارات في طبقات التنفيذ مثل EVM المتوازية إمكانيات جديدة لتحسين أداء البلوكتشين. ستدفع هذه التطورات النظام البيئي للبلوكتشين نحو مزيد من النمو، وتدعم مجموعة أوسع من سيناريوهات الاستخدام. مع نضوج التكنولوجيا باستمرار، نأمل أن نشهد تقدمًا كبيرًا في قابلية التوسع والكفاءة للبلوكتشين.