EVM: Ethereum'in temel bileşeni

EVM, Ethereum'un çekirdeğidir ve akıllı sözleşmeleri çalıştırmak ve işlemleri işlemekle sorumludur. Bir hesaplama motoru olarak, EVM hesaplama ve depolamanın soyutlamasını sağlar, Java Sanal Makinesi (JVM) standartlarına benzer. EVM kendi bayt kodu talimat setini uygular ve bu talimat setleri genellikle Solidity tarafından derlenir.

EVM, yarı Turing tam bir durum makinesidir. "Yarı" ifadesi, tüm yürütme adımlarının sınırlı kaynak olan Gas tüketmesi nedeniyle, muhtemel bir sonsuz döngünün Ethereum platformunun tamamen durmasına yol açmasını önler.

EVM, zamanlama işlevine sahip değildir; Ethereum'un yürütme modülü, bloklardan işlemleri alır ve EVM, bunları sırayla yürütmekle sorumludur. Yürütme sürecinde en son dünya durumu değiştirilir; bir işlem yürütüldükten sonra durum birikimi yapılır ve blok tamamlandığında en son dünya durumuna ulaşılır. Bir sonraki bloğun yürütülmesi, bir önceki bloğun yürütülmesinin ardından elde edilen dünya durumuna sıkı bir şekilde bağımlıdır, bu nedenle Ethereum'un işlem lineer yürütme süreci, paralel yürütme optimizasyonu gerçekleştirmek için zordur.

Bu anlamda, Ethereum protokolü işlemlerin sırayla yürütülmesini öngörmektedir. Sıralı yürütme, işlemlerin ve akıllı sözleşmelerin belirli bir sırayla yürütülmesini sağlarken güvenliği garanti etse de, yüksek yük altında ağın tıkanmasına ve gecikmelere neden olabilir. Bu, Ethereum'un performans darboğazı yaşamasının ve Layer2 Rollup ölçeklendirmesine ihtiyaç duymasının nedenidir.

Yüksek Performanslı Layer1'in Paralel Yolu

Çoğu yüksek performanslı Layer1, Ethereum'un paralel işleme eksikliğine dayanarak kendi optimizasyon çözümlerini tasarlamaktadır ve esasen sanal makine ile paralel yürütme üzerine odaklanmaktadır.

Sanal Makine

EVM, Ethereum'in hash algoritmalarını daha kolay işlemek amacıyla 256 bitlik bir sanal makine olarak tasarlanmıştır. Ancak, EVM'yi çalıştıran bilgisayarların 256 bitlik baytları yerel mimariye haritalandırarak akıllı sözleşmeleri yürütmeleri gerektiğinden, tüm sistem son derece verimsiz hale gelmektedir. Bu nedenle, sanal makine seçimi açısından, yüksek performanslı Layer1 daha çok WASM, eBPF bayt kodu veya Move bayt koduna dayanan sanal makineleri tercih etmektedir, EVM yerine.

WASM, küçük boyutlu, hızlı yüklenen, taşınabilir ve sandbox güvenlik mekanizmasına dayanan bir bayt kodu formatıdır. Geliştiriciler, akıllı sözleşmeleri yazmak için çeşitli programlama dilleri kullanabilir ve bunları WASM bayt koduna derleyip çalıştırabilirler. WASM, EOS, Dfinity, Polkadot gibi birçok blockchain projesi tarafından standart olarak benimsenmiştir.

eBPF, BPF'nin (Berkeley Paket Filtre) bir uzantısıdır ve daha zengin bir talimat seti sunar, bu da işletim sistemi çekirdeğine kaynak kodunu değiştirmeden dinamik müdahaleler yapmayı ve davranışını değiştirmeyi mümkün kılar. Solana üzerinde çalışan akıllı sözleşmeler, SBF (eBPF tabanlı) byte koduna derlenir ve kendi blok zinciri ağı üzerinde çalıştırılır.

Move, Diem'in tasarladığı yeni bir akıllı sözleşme programlama dilidir ve esneklik, güvenlik ve doğrulanabilirliğe odaklanmaktadır. Move dili, varlıklar ve işlemlerle ilgili güvenlik sorunlarını çözmek için tasarlanmıştır ve varlıkların ve işlemlerin kesin bir şekilde tanımlanmasını ve kontrol edilmesini sağlar. Aptos ve Sui, akıllı sözleşmeleri yazmak için Move dilinin varyantlarını kullanmaktadır.

Paralel İcra

Blok zincirindeki paralel yürütme, birbirleriyle alakası olmayan işlemlerin aynı anda işlenmesi anlamına gelir. Paralel yürütmeyi gerçekleştirmenin ana zorluğu, hangi işlemlerin birbirleriyle alakalı olmadığını ve hangilerinin bağımsız olduğunu belirlemektir. Çoğu yüksek performanslı Layer1, iki yönteme dayanır: durum erişim yöntemi ve iyimser paralel model.

Durum erişim yöntemi, her işlemin blok zinciri durumunun hangi kısmına erişebileceğini önceden bilmesi gerektiğinden, hangi işlemlerin bağımsız olduğunu analiz etmeyi sağlar. Solana ve Sui bu yöntemi benimsemiştir.

İyimser paralel model, tüm işlemlerin bağımsız olduğunu varsayar, bu varsayıma yalnızca geriye dönük olarak bakar ve gerektiğinde ayarlamalar yapar. Aptos, bu yaklaşımı benimseyerek, iyimser paralel yürütme uygulamak için Block-STM (Blok Yazılım İşlem Belleği) kullanmaktadır.

Paralel EVM

Paralel EVM (Parallel EVM), mevcut EVM'nin performansını ve verimliliğini geliştirmek amacıyla tasarlanmıştır. Şu anda, paralel EVM olarak tanımlanabilecek üç ana kategori vardır:

1. Paralel yürütme teknolojisini kullanmayan EVM uyumlu Layer1'deki paralel yürütme yükseltmeleri, BSC ve Polygon gibi.

2. Paralel yürütme teknolojisi kullanan EVM uyumlu Layer1, Monand, Sei V2 ve Artela gibi.

3. EVM uyumlu çözümler için eş zamanlı yürütme teknolojisi kullanan EVM uyumlu olmayan Layer1, örneğin Solana Neon.

Monad, PoS mekanizmasını kullanan EVM uyumlu yüksek performanslı bir Layer1'dir ve blok içindeki işlemlerin paralel yürütülmesini sağlamak için iyimser paralel modelini kullanır.

Sei V2, Sei ağının kapsamlı bir yükseltmesidir ve tam paralel bir EVM olmayı amaçlamaktadır. Monad gibi, Sei V2 de optimistik paralelleştirme kullanacaktır.

Artela'nın EVM++'si, yüksek ölçeklenebilirlik + yüksek performansa sahip paralel EVM'yi temsil etmektedir ve iki aşamada gerçekleştirilmiştir; birinci aşama paralel yürütmeye odaklanacaktır.

Solana Neon, Solana üzerinde EVM işlemleri gerçekleştirmek için Neon Labs tarafından geliştirilen bir çözümdür. Neon EVM aslında Solana'da bir akıllı sözleşmedir ve bu sözleşme içinde bir EVM yorumlayıcısı uygulanmıştır.

Özeti

Blok zincirinin paralel teknolojisi sürekli gelişen bir konudur. Şu anda, esas olarak Aptos'un Block-STM mekanizmasıyla temsil edilen iyimser yürütme modelinin değiştirilmesi ve taklit edilmesi üzerinde durulmaktadır. Gelecekte, daha fazla yeni Layer1 projesinin paralel EVM rekabetine katılması muhtemeldir; aynı zamanda, bazı mevcut Layer1 projeleri de EVM paralel yükseltmesi veya EVM uyumlu çözümler gerçekleştirebilir.

Yüksek performanslı EVM anlatımının yanı sıra, blok zinciri alanında WASM, SVM ve Move VM gibi farklı sanal makine teknolojilerinin uygulamaları ve yenilikleri gibi daha çeşitli gelişmeler de ortaya çıkabilir. Bu çeşitlilik, tüm blok zinciri ekosisteminin ilerlemesi ve yeniliğini teşvik etmeye yardımcı olacaktır.