تحليل شامل لتقنية EVM المتوازية: ابتكار البلوكتشين الذي يتجاوز قيود الأداء

آلة الإيثريوم الافتراضية EVM

آلة الإيثريوم الافتراضية مقابل سوليدتي

تطوير العقود الذكية هو مهارة أساسية لمهندسي البلوكشين. عادةً ما يستخدم المطورون لغات عالية مثل Solidity لتنفيذ منطق الأعمال. ومع ذلك، لا يمكن لـ EVM تفسير كود Solidity مباشرة، بل يحتاج إلى تحويله إلى لغة منخفضة المستوى قابلة للتنفيذ بواسطة الآلة الافتراضية ( رموز التشغيل/بايت كود ). هناك أدوات موجودة يمكنها إكمال هذه العملية التحويلية تلقائيًا، مما يقلل من عبء فهم المطورين لتفاصيل التجميع.

على الرغم من أن التجميع قد يؤدي إلى بعض التكاليف الإضافية، إلا أن المهندسين الملمين بالبرمجة منخفضة المستوى يمكنهم كتابة منطق البرنامج مباشرة في Solidity باستخدام أوامر التشغيل، للحصول على أعلى كفاءة وتقليل استهلاك الغاز. على سبيل المثال، يستخدم بروتوكول التداول الخاص بإحدى منصات تداول NFT الشهيرة التجميع الداخلي بشكل كبير لتقليل تكاليف الغاز للمستخدمين.

! الغوص العميق في EVM الموازي ونظامه البيئي

اختلاف أداء آلة الإيثريوم الافتراضية: المعايير والتنفيذ

تعد EVM ك"طبقة تنفيذ" هي المكان النهائي لتنفيذ التعليمات البرمجية للعقود الذكية المترجمة. لقد أصبح بايت كود المحدد بواسطة EVM معيارًا صناعيًا. سواء كان ذلك للشبكات Layer 2 الخاصة بإثيريوم أو سلاسل الكتل المستقلة الأخرى، فإن التوافق مع معيار EVM يمكّن المطورين من نشر العقود الذكية بكفاءة على عدة شبكات.

على الرغم من أن توافق معيار بايت كود EVM يجعل الآلة الافتراضية تُعرف باسم EVM، إلا أن طرق التنفيذ المحددة قد تختلف بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، قام عميل معين من إثيريوم بتنفيذ معيار EVM بلغة Go، بينما يقوم فريق آخر من مؤسسة إثيريوم بصيانة تنفيذ بلغة C++. توفر هذه التنوعات مساحة لتحسينات هندسية مختلفة وتنفيذات مخصصة.

استكشاف عميق لـ EVM المتوازي وبيئته

تقنية EVM المتوازية

على مر التاريخ، كانت مجتمعات البلوكشين تركز بشكل رئيسي على ابتكار خوارزميات الإجماع، وبرزت بعض المشاريع المعروفة بسبب آليات الإجماع الخاصة بها بدلاً من طبقة التنفيذ. على الرغم من أن هذه المشاريع قد حققت بعض الابتكارات في طبقة التنفيذ أيضًا، إلا أن أدائها غالبًا ما يُفهم بشكل خاطئ على أنه ناتج فقط عن خوارزمية الإجماع الخاصة بها.

في الواقع، يحتاج بلوكشين عالي الأداء إلى الجمع بين خوارزمية توافق مبتكرة وطبقة تنفيذ محسّنة، مشابهة لنظرية البرميل. بالنسبة لبلوكتشين EVM الذي يحسن فقط خوارزمية التوافق، غالبًا ما يحتاج تحسين الأداء إلى تكوينات عقد أقوى. على سبيل المثال، تتطلب شبكة ذكية معروفة معالجة الكتل تحت حد الغاز البالغ 2000 TPS تكوينات أجهزة أعلى بعدة مرات من عقدة إيثريوم الكاملة. على الرغم من أن شبكة Layer 2 معروفة أخرى تدعم نظريًا ما يصل إلى 1000 TPS، إلا أن أدائها الفعلي غالبًا ما يكون أقل من المتوقع.

طلب المعالجة المتوازية

في معظم أنظمة البلوكشين، يتم تنفيذ المعاملات بالتسلسل، مشابهًا لوحدة المعالجة المركزية أحادية النواة، حيث يجب أن تنتظر عملية الحساب التالية حتى يتم الانتهاء من العملية الحالية. على الرغم من أن هذه الطريقة بسيطة ومعقدة النظام، إلا أنها صعبة التوسع لدعم عدد هائل من المستخدمين. يمكن أن يسمح الانتقال إلى وضع الآلة الافتراضية متعددة النوى بالتعامل مع معاملات متعددة في وقت واحد، مما يزيد بشكل كبير من معدل النقل.

أدى التنفيذ المتوازي إلى تحديات هندسية، مثل معالجة المعاملات المتزامنة على نفس العقد الذكي. يتطلب ذلك تصميم آليات جديدة لحل النزاعات المحتملة. يمكن أن يؤدي التنفيذ المتوازي للعقود الذكية غير ذات الصلة إلى تحقيق زيادة قريبة من الخطية في السعة حسب عدد خيوط المعالجة المتوازية.

الابتكار في EVM المتوازي

تمثل EVM المتوازية سلسلة من الابتكارات التي تهدف إلى تحسين طبقة التنفيذ في أنظمة البلوكتشين. على سبيل المثال، يتضمن مشروع ناشئ معين ابتكارات رئيسية منها:

  • تنفيذ المعاملات المتوازية: يستخدم خوارزمية تنفيذ متوازٍ متفائل، يسمح بمعالجة معاملات متعددة في نفس الوقت. تبدأ المعاملات من نفس الحالة الأولية، تتبع المدخلات والمخرجات، وتوليد النتائج المؤقتة لكل معاملة. يتم تحديد ما إذا كان سيتم تنفيذ المعاملة التالية من خلال التحقق مما إذا كانت مدخلات المعاملة التالية ذات صلة بمخرجات المعاملات قيد المعالجة الحالية.

  • التنفيذ المتأخر: في آلية الإجماع، لا يحتاج العقد إلى تنفيذ المعاملات من قبل العقد الرئيسية أو العقد المصدق لتحقيق ترتيب رسمي للمعاملات. في البداية، تقوم العقد الرئيسية بترتيب المعاملات وتصل إلى إجماع بين العقد، ولكن لا يتم تنفيذ المعاملات على الفور، بل يتم تأجيل التنفيذ إلى قناة مستقلة.

  • قاعدة بيانات الحالة المخصصة: من خلال تخزين شجرة ميركل مباشرة على SSD، يتم تحسين تخزين الحالة والوصول إليها. تقلل هذه الطريقة من تأثير تضخيم القراءة، مما يعزز سرعة الوصول إلى الحالة، ويجعل تنفيذ العقود الذكية أسرع وأكثر كفاءة.

  • آلية إجماع عالية الأداء: نسخة محسّنة من آلية إجماع HotStuff، تدعم التزامن بين مئات العقد الموزعة عالميًا، مع تعقيد اتصالات خطي. تعتمد على مرحلة تصويت متسلسلة، مما يسمح بتداخل المراحل المختلفة لعملية التصويت، مما يقلل من التأخير ويزيد من كفاءة الإجماع.

استكشاف عميق للآلة الإيثريوم الافتراضية المتوازية وبيئتها

تحدي

التحديات التقنية لـ EVM المتوازية

تتعلق عنق الزجاجة في تنفيذ المعاملات التتابعية بشكل أساسي بوحدة المعالجة المركزية وعملية القراءة/الكتابة للحالة. أدخل التنفيذ المتوازي تضاربًا محتملًا في الحالة، مما يتطلب إجراء فحص للتضارب قبل أو بعد التنفيذ. على سبيل المثال، عندما تتفاعل المعاملات الأربعة التي تعالجها خيوط متوازية مع نفس حوض DEX، يحدث تضارب. تتطلب هذه الحالة آلية دقيقة للكشف عن التضارب وحلها لضمان معالجة متوازية فعالة.

بالإضافة إلى الاختلافات التقنية في تنفيذ EVM المتوازي، عادة ما تحتاج الفرق إلى إعادة تصميم وتعزيز أداء قراءة/كتابة قاعدة بيانات الحالة، وتطوير خوارزمية توافق متوافقة.

التحديات والاعتبارات

تواجه آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM) المتوازية تحديين رئيسيين هما التقاط القيمة الهندسية طويلة الأجل للإيثريوم وتركز العقد. مرحلة التطوير الحالية لحماية حقوق الملكية الفكرية لم يتم فتحها بالكامل بعد، ولكن هذه التفاصيل سيتم الكشف عنها في النهاية عند إطلاق شبكة الاختبار والشبكة الرئيسية، مع خطر استيعابها من قبل سلاسل كتل أخرى. ستكون التنمية السريعة للنظام البيئي هي المفتاح للحفاظ على ميزة تنافسية.

تتركز العقد في التحدي الذي تواجهه جميع سلاسل الكتل عالية الأداء، حيث يجب تحقيق توازن بين اللامركزية والأمان والأداء العالي. يمكن لمؤشرات مثل "TPS حسب متطلبات الأجهزة" أن تساعد في مقارنة كفاءة سلاسل الكتل تحت ظروف الأجهزة المحددة، حيث يمكن أن تدعم متطلبات الأجهزة المنخفضة المزيد من العقد اللامركزية.

! الغوص العميق في EVM الموازي ونظامه البيئي

نمط EVM المتوازي

يتضمن نمط EVM المتوازي العديد من المشاريع والحلول. بعض هذه المشاريع عبارة عن سلاسل كتل من الطبقة الأولى، بينما قد تكون الأخرى حلولاً من الطبقة الثانية. بعض هذه الحلول تعتمد على الشبكات الحالية، بينما يوجد بعضها كعملاء مفتوحين المصدر.

الشرط الرئيسي لـ EVM المتوازي هو شبكة متوافقة مع EVM. على الرغم من أن بعض الشبكات غير المتوافقة مع EVM تتبنى التنفيذ المتوازي، إلا أنها لا تعتبر مشاريع EVM متوازية.

حاليًا، يمكن تقسيم شبكات EVM المتوازية الموجودة إلى ثلاث فئات:

  1. شبكة Layer 1 المتوافقة مع EVM التي تم ترقيتها من خلال تقنية التنفيذ المتوازي: لم تعتمد هذه الشبكات في البداية على التنفيذ المتوازي، بل تم ترقيتها من خلال تكرار تقني لدعم EVM المتوازي.

  2. شبكة Layer 1 المتوافقة مع EVM التي تستخدم تقنية التنفيذ المتوازي من البداية: بعض المشاريع الناشئة أخذت في الاعتبار التنفيذ المتوازي منذ البداية.

  3. شبكات Layer 2 التي تعتمد على تقنية التنفيذ المتوازي غير EVM: تقوم هذه السلاسل Layer 2 المتوافقة مع EVM بتحويل EVM إلى وحدات تنفيذ قابلة للتوصيل، مما يسمح باختيار "طبقة تنفيذ VM" المثلى حسب الحاجة، لتحقيق القدرة على التنفيذ المتوازي.

استكشاف عميق لـ EVM المتوازي ونظامه البيئي

نظرة عامة على المشروع

مشروع A: EVM المتوازي الرائد

يهدف هذا المشروع إلى حل مشكلة قابلية التوسع في EVM التقليدي من خلال تحسين تنفيذ EVM بالتوازي وهيكلية خطوط الأنابيب، والهدف هو الوصول إلى 10,000 TPS. تم الانتهاء مؤخرًا من تمويل ضخم، ليصبح المشروع الذي حصل على أكبر تمويل وأعلى تقييم حتى الآن في مجال EVM بالتوازي. أعضاء الفريق المؤسس من شركات التداول الكمي الشهيرة. تم إطلاق شبكة الاختبار الداخلية، ومن المتوقع أن تُفتح للجمهور قريبًا.

مشروع B: إطلاق شبكة EVM متوازية

شبكة Layer 1 التي كانت تركز في البداية على التداول، قد تم ترقيتها الآن إلى EVM متوازٍ عالي الأداء، مما زاد من TPS إلى 12,500. تم إطلاق شبكة اختبار EVM المتوازية، التي تدعم النقل بنقرة واحدة لتطبيقات EVM. من المتوقع أن يتم إطلاق الشبكة الرئيسية في النصف الأول من هذا العام. تم إطلاق إطار العمل مفتوح المصدر مؤخرًا، والذي يدعم استخدام تقنية المعالجة المتوازية لشبكات Layer 2 وRollup.

المشروع C: تعزيز طبقة التنفيذ من خلال الآلتين الافتراضيتين

يهدف هذا المشروع إلى تحسين قابلية التوسع لشبكة Layer 1 من خلال توسيع دعم EVM للتنفيذ المتوازي. من خلال بناء EVM++ ( EVM + WASM )، يهدف إلى تحسين أداء Blockchain EVM وكفاءة تنفيذ الشبكة. أعضاء الفريق الأساسي来自 مشاريع Blockchain معروفة في البلاد. تم إطلاق شبكة الاختبار العامة، وقد تم بدء برنامج الحوافز للنظام البيئي.

مشروع D: إدخال تقنية EVM المتوازية

شبكة Layer 1 المتوافقة مع EVM المبنية على Cosmos SDK، مصممة خصيصًا لتطبيقات DeFi. تم الإعلان مؤخرًا عن خطة تطوير تهدف إلى إدخال تقنية التنفيذ المتوازي لـ EVM لتحسين أداء الشبكة.

مشروع E: حل التوافق مع EVM للشبكات غير EVM

تعتبر آلة الإيثريوم الافتراضية المتوازية المبنية على شبكة عالية الأداء هي الحل الأول لتوافق EVM على تلك الشبكة. تدعم مطوري EVM من Solidity وVyper نشر DApp بنقرة واحدة، والاستمتاع بقدرة عالية على المعالجة ورسوم غاز منخفضة. يتم تنفيذ المعاملات المشابهة لشبكة EVM كمعاملات على الشبكة الأساسية، مما يزيد من سرعة المعاملات، مع TPS يتجاوز 2000.

مشروع F: إدخال الآلة الافتراضية غير EVM إلى إثيريوم

حلول شاملة متعددة الطبقات من النوع Rollup مدعومة بآلة افتراضية غير EVM. يتم تسوية بيانات المعاملات على إثيريوم، باستخدام ETH كغاز، لكن طبقة التنفيذ تعمل في بيئة غير EVM. تم الانتهاء مؤخرًا من تمويل كبير، وستفتح الشبكة الرئيسية قريبًا للمطورين.

مشروع G: طبقة VM المودولية 2

شبكة Layer 2 المعيارية المبنية على OP Stack، وهي أيضًا جزء من نظام بيئي معين للتوسع. تهدف إلى إدخال آلة افتراضية عالية الأداء إلى الشبكات الرئيسية الحالية لـ إثيريوم وبيتكوين Layer 2. تدعم استخدام إثيريوم أو بيتكوين كطبقة تسوية، بينما يمكن لطبقة التنفيذ استخدام آلات افتراضية متعددة للتنفيذ المتوازي.

استكشاف عميق لـ EVM المتوازي وبيئته

الخاتمة

مع تقدم تقنية البلوكشين، أصبح التركيز على طبقة التنفيذ وخوارزميات الإجماع بنفس القدر من الأهمية لتحقيق أداء عالي. توفر الابتكارات مثل EVM المتوازي حلولًا واعدة لزيادة السعة والكفاءة، مما يجعل البلوكشين أكثر قابلية للتوسع وقادرة على دعم قاعدة مستخدمين أوسع. ستحقق هذه التطورات والتطبيقات في التكنولوجيا مستقبل نظام البلوكشين، مما يدفع بالمزيد من التقدم والتطبيق في هذا المجال.

استكشاف عميق لـ EVM الموازي ونظامه البيئي

! الغوص العميق في EVM الموازي ونظامه البيئي

نقاش متعمق حول EVM المتوازي وبيئته

ETH-2.39%
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
  • أعجبني
  • 6
  • مشاركة
تعليق
0/400
MEVSupportGroupvip
· 07-22 10:41
آه، لقد تم خداع الحمقى مرة أخرى من قبل ماكينة الصراف الآلي.
شاهد النسخة الأصليةرد0
StakeHouseDirectorvip
· 07-21 04:36
الغاز مكلف للموت .. من سينقذ ETH woo
شاهد النسخة الأصليةرد0
ZenZKPlayervip
· 07-20 04:03
حزب توفير الغاز في قمة السعادة
شاهد النسخة الأصليةرد0
ImpermanentPhobiavip
· 07-20 03:59
غاز رسوم عالية، هذا يعتبر اقتصاداً.
شاهد النسخة الأصليةرد0
StablecoinGuardianvip
· 07-20 03:58
مرة أخرى تم أخذ غاز الرسوم
شاهد النسخة الأصليةرد0
ThatsNotARugPullvip
· 07-20 03:55
غاز بهذا السعر الرخيص لا تهتم برسوم الغاز؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
  • تثبيت