Awalnya, blockchain digunakan sebagai jaringan terdesentralisasi untuk memproses transaksi. Namun, mesin virtual memfasilitasi pengembangan kontrak pintar di atas blockchain, menjadikannya komponen fundamental untuk berbagai aplikasi dan kasus penggunaan. Contoh utamanya adalah Mesin Virtual Solana (SVM) dan Mesin Virtual Ethereum (EVM).

Mesin Virtual Solana (SVM) adalah infrastruktur perangkat lunak yang mendasari blockchain Solana, memungkinkannya untuk memfasilitasi implementasi kontrak pintar dan mencapai throughput transaksi yang lebih tinggi. Tidak seperti Mesin Virtual Ethereum (EVM), yang beroperasi pada paradigma pemrosesan sekuensial dan menggunakan Solidity, SVM menggunakan bahasa pemrograman Rust dan pemrosesan transaksi paralel.

Apa itu Mesin Virtual Solana (SVM)?

Mesin Virtual Solana (SVM) adalah lingkungan eksekusi yang memproses transaksi, kontrak pintar, dan program pada jaringan Solana. Mesin Virtual Solana meningkatkan skalabilitas jaringan dengan memproses ribuan transaksi per detik (TPS). Para pengembang menyatakan bahwa SVM dioptimalkan untuk skenario dengan permintaan tinggi dan dibangun menggunakan bahasa pemrograman Rust untuk mengeksekusi transaksi dengan paling efisien.

Ethereum adalah yang pertama mengembangkan mesin virtual blockchain, EVM, yang sejak itu menjadi standar industri. Arsitektur EVM telah menginspirasi banyak blockchain, termasuk BNB Smart Chain, Avalanche, dan Tron, yang telah mengimplementasikan sistem yang kompatibel dengan atau berasal dari EVM.

Solana Virtual Machine telah muncul sebagai pesaing tangguh bagi EVM yang sudah mapan. SVM berfungsi sebagai mesin pemrosesan virtual yang bertanggung jawab untuk implementasi kontrak pintar, pemrosesan transaksi, dan memenuhi permintaan lain dari kontrak-kontrak ini.

Transaksi-transaksi ini adalah permintaan perubahan status, dihitung oleh Solana VM dan memperbarui status keseluruhan blockchain setelah setiap iterasi. Kesimpulannya, lingkungan eksekusi dari blockchain Solana adalah SVM. Ini menyediakan jaringan dinamis untuk pengembangan dan operasi aplikasi Web3 dengan bekerja sama dengan lapisan konsensus dari blockchain Solana.

SVM dapat mendukung berbagai aplikasi kontrak pintar, seperti DeFi, GameFi, dan aplikasi terdesentralisasi lainnya. Mesin Modular Solana (SVM) mirip dengan EVM. Ia dapat diterapkan dengan komponen lainnya, seperti lapisan ketersediaan data atau konsensus, untuk membangun jaringan terdesentralisasi dengan modifikasi minimal atau tanpa modifikasi sama sekali terhadap bentuk aslinya.

Sumber: protokol Squads

Apa itu Mesin Virtual (VM)?

Sebuah mesin virtual (VM) adalah komponen perangkat lunak yang menjalankan program, sering disebut sebagai lingkungan runtime, dalam konteks blockchain. Digunakan untuk menerapkan kontrak pintar untuk jaringan kripto. Sebuah mesin virtual juga dapat menyederhanakan proses implementasi bagi pengembang pada saluran lain yang menggunakan VM yang sama.

Ketika sebuah transaksi dikirimkan, mesin virtual jaringan bertanggung jawab untuk memprosesnya dan mengelola status blockchain, yaitu status saat ini dari seluruh jaringan, karena dipengaruhi oleh pelaksanaan transaksi. VM menetapkan peraturan yang tepat untuk mengubah status jaringan.

Mesin virtual (VM) mengkonversi kode kontrak pintar ke dalam format yang dapat dieksekusi oleh perangkat keras validator selama pemrosesan transaksi. Mesin Virtual Solana (SVM) mengompilasi Rust, C, dan C++ menjadi bytecode BPF, bahasa utama untuk menulis kontrak pintar di Solana. Proses ini memungkinkan node jaringan (validator) untuk mengeksekusi transaksi dengan efisien.

Di masa lalu, pengguna telah memanfaatkan mesin virtual (VM) sebagai lingkungan eksperimental yang benar-benar terisolasi dari sistem operasi komputer utama mereka. Mesin virtual blockchain berfungsi sebagai lapisan pelaksana jaringan untuk aplikasi terdesentralisasi, berbeda dengan mesin virtual tradisional yang merupakan kotak pasir terisolasi. Mesin virtual blockchain (VM) bersifat terdesentralisasi, memungkinkan node pada jaringan untuk menjalankan instansi mesin virtual blockchain pada perangkat mereka, menghitung perubahan status, dan memantau perubahan status yang disarankan oleh validator lain untuk mencapai konsensus. Hal ini memastikan bahwa catatan transaksi tercatat dengan benar pada jaringan.

Bagaimana Mesin Virtual Solana (SVM) Beroperasi?

Node blockchain beroperasi sebagai instance Solana Virtual Machine yang berbeda dan otonom. Setiap validator memproses transaksi dalam lingkungan lokal SVM terisolasi pada perangkat keras mereka. Namun, SVM harus terlebih dahulu mengonversi kontrak pintar ke format yang dapat diproses oleh perangkat keras validator sebelum validator dapat menjalankan kontrak pintar.

Keadaan blockchain diubah ketika kontrak pintar berhasil diterapkan. Perubahan ini harus dilaporkan ke runtime Solana, yang meneruskan perubahan ke SVM, memungkinkan semua node validator untuk memperbarui blockchain dengan perubahan keadaan.

Pemanfaatan SeaLevel Parallel Transaction Processing adalah komponen penting dari mesin virtual Solana, yang memberikan kontras yang signifikan dengan mesin virtual Ethereum. Ada banyak alasan mengapa SVM dapat memproses transaksi lebih cepat daripada EVM; Namun, faktor utamanya adalah perbedaan runtime kedua blockchain tersebut. Singkatnya, EVM hanya dapat memproses satu kontrak secara bersamaan karena runtime "single-threaded". Di sisi lain, SVM menggunakan runtime "multi-threaded" yang dapat memproses banyak kontrak secara bersamaan.

Mekanisme kerja SVM dapat terganggu melalui serangkaian proses yang berbeda. Mereka termasuk;

• Node Validasi: Solana telah menyebarluaskan node validator di seluruh dunia. Setiap versi SVM dijalankan secara independen, memungkinkan penyelesaian tugas yang berbeda.
• Kontrak Pintar yang Disiapkan: Langkah awal SVM adalah menerjemahkan kontrak pintar ke dalam bahasa yang bisa dimengerti oleh node. Hal ini memastikan bahwa kontrak pintar dieksekusi dengan tepat.
• Menjalankan Kontrak Pintar: Kontrak pintar dieksekusi setelah diformat dengan benar. Kontrak pintar memperbarui data blockchain tertentu pada versi SVM yang berjalan pada node tertentu.
• Mencapai Konsensus: Blockchain yang direvisi ini didistribusikan ke semua node jaringan lain untuk mencapai konsensus.

Pemrosesan Transaksi Paralel SeaLevel

SeaLevel adalah komponen penting dari Solana VM, karena memungkinkan mesin virtual untuk melakukan transaksi bersama-sama. Model pemrosesan transaksi paralel memproses transaksi secara bersamaan oleh validator di seluruh jaringan, tidak seperti model eksekusi sekuensial. Hal ini memungkinkan jaringan untuk mencapai throughput yang lebih tinggi dan skalabilitas yang lebih baik. Ini memfasilitasi penskalaan "horizontal" dalam lingkungan eksekusi Solana dengan mengizinkan implementasi bersamaan dari beberapa kontrak pintar tanpa memengaruhi kinerjanya masing-masing. Kontrak pintar Solana memfasilitasi ini dengan menentukan data (negara) yang akan dibaca atau ditulis selama eksekusi.

Ini memungkinkan eksekusi paralel dari transaksi tanpa konflik dan hanya mengakses informasi yang sama. Sealevel memungkinkan SVM memproses puluhan ribu transaksi secara bersamaan daripada secara individual, seperti yang dilakukan Ethereum Virtual Machine (EVM).

Sealevel menggunakan kontrol kesesuaian optimis, metode yang memungkinkan pelaksanaan transaksi secara paralel dengan menganggap bahwa sebagian besar transaksi tidak akan saling bertentangan. Jika konflik terdeteksi selama pelaksanaan, Sealevel secara berurutan mencoba ulang transaksi yang bertentangan. Rollback diimplementasikan.

SeaLevel mengoptimalkan pelaksanaan kontrak pintar dengan memungkinkan pelaksanaan transaksi yang simultan melalui berbagai node di jaringan Solana. Hal ini dicapai dengan mengidentifikasi dan menyekregasi transaksi yang dapat diproses secara paralel tanpa risiko gangguan berdasarkan data yang mereka akses atau ubah untuk mencapai hal ini. SeaLevel secara cerdas mengurutkan transaksi yang mungkin bertentangan untuk menjamin pelaksanaan yang akurat dan teratur.

Manfaat SeaLevel

Manfaat utama pendekatan pemrosesan paralel adalah skalabilitas. Jaringan Solana dapat dengan efisien ditingkatkan tanpa hambatan yang biasanya terlihat pada sistem pemrosesan sekuensial tradisional yang digunakan oleh blockchain lain, seperti Ethereum. Kapasitas SeaLevel untuk menangani peningkatan secara paralel meningkat seiring dengan volume transaksi. Ini mengarah pada periode pemrosesan yang lebih rendah dan kecepatan transaksi yang lebih cepat, yang sangat penting untuk aplikasi yang membutuhkan performa waktu-nyata.

Perbedaan Antara Model Eksekusi Paralel dan Sekuensial

Eksekusi paralel adalah solusi canggih yang memungkinkan eksekusi simultan dan klasifikasi independen dari transaksi. Eksekusi paralel, tidak seperti metode Eksekusi Berurutan konvensional, memungkinkan pemrosesan transaksi secara bersamaan, meningkatkan skalabilitas dan kinerja jaringan.

Pendekatan fundamental adalah titik utama diferensiasi. Seluruh jaringan harus memvalidasi setiap transaksi dengan Sequential Execution. Ini menghasilkan konsumsi energi yang signifikan dan peningkatan upaya untuk penambang atau validator. Sebaliknya, Eksekusi Paralel meningkatkan kecepatan transaksi. Ini mengurangi biaya terkait dengan mengoptimalkan kemampuan jaringan, sambil memastikan kompatibilitas dengan lingkungan Mesin Virtual Ethereum (EVM).

Perbedaan Antara Mesin Virtual Solana (SVM) dan Mesin Virtual Ethereum (EVM)

SVM dan EVM: Perbedaan Klien

Ethereum dan Solana adalah blockchain yang berbeda dalam hal berbagai klien validator yang digunakan untuk memverifikasi transaksi. Jika klien tertentu mengalami kesulitan, klien validator multiple dapat membantu mencegah gangguan jaringan. Execution Layer (EL) dan Consensus Layer (CL) adalah dua kategori klien validator.

Klien eksekusi bertanggung jawab atas hal-hal berikut:

• menerima transaksi baru yang disebarkan di jaringan
• melaksanakannya di EVM
• mempertahankan keadaan dan basis data saat ini dari semua data Ethereum

Sumber: Bank AMINA

Di sisi lain, klien konsensus mengimplementasikan algoritma konsensus PoS dan mencapai kesepakatan pada jaringan dengan memanfaatkan data yang diverifikasi dari klien eksekusi.

Node validator Ethereum umumnya beroperasi dengan klien eksekusi dan klien konsensus, karena kedua kategori klien ini memenuhi fungsi yang berbeda. Sebaliknya, Solana mengintegrasikan kedua kemampuan tersebut ke dalam klien tunggal. Solana Labs adalah organisasi pertama yang mengembangkan klien validator pertama di Solana.

Sumber: Bank AMINA

Sejak saat itu, telah ada banyak upaya independen untuk membuat klien validator penuh atau ringan tambahan di jaringan Solana:

Jito Labs

Pada Agustus 2022, Jito Labs mempublikasikan klien validator kedua pada mainnet. Jito bertanggung jawab atas pemeliharaan, modifikasi, dan implementasi fork kode Solana Labs ini, yang dikembangkannya secara independen. Namun, klien ini memiliki kekurangan pada klien Solana Labs, karena merupakan fork dari klien yang sudah ada.

Firedancer

Pada Agustus 2022, Jump Crypto mengungkapkan niatnya untuk mengembangkan klien validator baru di Solana. Klien validator ini dibuat sepenuhnya dengan C++ dan telah menunjukkan peningkatan kinerja yang signifikan. Firedancer telah memproses hingga satu juta transaksi per detik dalam lingkungan pengujian. Dalam perbandingan, klien asli Solana Labs memproses sekitar 55.000 transaksi per detik dalam lingkungan pengujian yang serupa.

Sig

Pada bulan Juli 2023, Syndica mengungkapkan penciptaan Sig, klien validator untuk jaringan Solana yang ditulis dalam bahasa pemrograman Zig. Tim validator di Syndica awalnya menerapkan protokol gosip untuk Sig pada bulan September 2023.

TinyDancer

TinyDancer, sebuah klien ringan untuk Solana, saat ini sedang dalam pengembangan aktif selain keempat klien validator ini. TinyDancer dan klien ringan lainnya tidak membangun blok atau ikut dalam konsensus; sebaliknya, mereka memfasilitasi verifikasi status blockchain tanpa memerlukan operasi dari node penuh.

SVM vs. EVM: Jumlah Node

Blockchain yang memiliki jumlah validator yang lebih besar umumnya lebih tangguh. Pengguna harus yakin bahwa transmisinya akan dicatat ketika mereka mengeksekusi kontrak di blockchain. Idealnya, setiap penambahan ke blockchain dicatat di setiap validator pada rantai tersebut, itulah sebabnya jumlah validator yang lebih besar sangat penting. Beragamnya validator melindungi dari peristiwa bencana seperti pemadaman pusat data.

Nomor Node EVM

Ethereum mengkategorikan node ke dalam tiga kategori berdasarkan partisipasi mereka dalam konsensus dan sejauh mana penyimpanan datanya:

Full Node: Node penuh mengambil dan memverifikasi data untuk setiap blok dalam blockchain, memvalidasinya blok per blok. Ada berbagai jenis node penuh, beberapa di antaranya dimulai dari blok genesis dan memvalidasi semua entri dalam sejarah blockchain secara keseluruhan. Yang lain memulai validasi dari blok terpercaya paling baru, biasanya menyimpan salinan lokal dari 128 blok terbaru dan secara berkala menghapus data lebih lama untuk menghemat ruang disk. Data yang lebih lama dapat digenerasi sesuai kebutuhan.

Node Arsip: Node arsip memverifikasi dan mempertahankan semua blok mulai dari blok Genesis ke depan, memastikan tidak ada data yang dihapus. Mereka sangat penting untuk mengkueri set tes tanpa memerlukan penambangan yang dapat diandalkan dan layanan seperti penjelajah blok, penyedia dompet, dan analisis rantai.

Node Ringan: Berbeda dengan blockchain lengkap, node ringan hanya mengambil header blok. Node penuh diminta untuk memberikan informasi tambahan yang dibutuhkan oleh node ringan. Ketika data diterima, node ringan dapat memverifikasinya secara independen berdasarkan state root dari header blok. Mereka tidak membutuhkan bandwidth tinggi atau perangkat keras canggih, yang memungkinkan partisipasi dalam jaringan Ethereum dari ponsel atau perangkat terbenam. Node ringan tidak dapat menjadi penambang atau validator, karena mereka tidak ikut serta dalam konsensus. Namun, mereka dapat mengakses blockchain Ethereum dan menyediakan keamanan dan fungsionalitas yang sama seperti node penuh.

Nomor Node SVM

Node di Solana diklasifikasikan ke dalam dua kategori berdasarkan keterlibatannya dalam konsensus:

• Node Konsensus: Node Konsensus merupakan bagian penting dari jaringan, karena mereka menghasilkan dan menyarankan blok baru serta memberikan suara terhadap validitas blok baru yang diajukan oleh node lain. Mereka sangat penting untuk operasi jaringan.

• Node RPC (Node Remote Procedure Call): Node RPC adalah hal yang tidak bisa dihindari untuk dApps yang dibangun di blockchain Solana, karena mereka berfungsi sebagai Gerbang untuk data blockchain. Mereka memverifikasi secara independen semua blok baru dan modifikasi jaringan, mirip dengan node konsensus, tetapi mereka tidak terlibat dalam voting.

Dari awal, Solana membedakan antara node RPC dan node konsensus. Namun, node RPC tidak melakukan pemungutan suara. Node RPC Ethereum biasanya dibangun dari node lengkap atau node arsip. Jumlah node Solana yang mutlak relatif tinggi dibandingkan dengan blockchain proof-of-stake lainnya. Yayasan bermaksud untuk segera memodifikasi program-programnya untuk mempromosikan kualitas node daripada sekadar kuantitas node.

Jumlah total node konsensus menurun dari sekitar 2200 menjadi 1700 pada Maret 2023. Penurunan ini disebabkan oleh sejumlah besar staking yang didistribusikan ulang dari node yang membebankan komisi 100%. Para stakeholder mengakui masalah ini dan mengalihkan delegasinya ke validator yang lebih aktif. Setelah penurunan ini, node konsensus secara bertahap meningkat, mencapai total 1.961 node konsensus dan 2.874 node validator pada tanggal 13 September.

Ringkasan Perbedaan Antara SVM dan EVM

Sebagai kesimpulan, berikut adalah perbandingan antara Node SVM dan node EVM:

Model untuk Manajemen Transaksi: SVM menggunakan model pemrosesan paralel, yang memungkinkan eksekusi beberapa transaksi secara bersamaan, sehingga meningkatkan throughput dan mengurangi latency. Sebaliknya, EVM memproses transaksi secara berurutan, yang dapat menyebabkan kemacetan jaringan selama periode penggunaan yang tinggi.

Bahasa Pemrograman: SVM mendukung Rust, bahasa yang terkenal karena efisiensinya. Bahasa ini sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan performa dan keamanan tinggi. Sebaliknya, EVM menggunakan Solidity, bahasa pemrograman yang dirancang untuk mengembangkan kontrak pintar.

Implementasi Kontrak Pintar: Setiap validator menjalankan kontrak pintar pada SVM secara independen, memfasilitasi operasi jaringan yang lebih efisien. Sebaliknya, EVM memerlukan bahwa semua node mencapai konsensus mengenai hasil eksekusi kontrak pintar, yang mungkin memperlambat waktu pemrosesan.

Kesimpulan

SVM adalah lingkungan eksekusi di blockchain Solana yang mengutamakan implementasi efisien kontrak pintar dan pemrosesan transaksi. Ini meningkatkan skalabilitas dan throughput transaksi menggunakan bahasa pemrograman Rust dan pemrosesan transaksi paralel. SVM menghadapi hambatan, termasuk kelemahan inheren model eksekusi paralel dan kurva pembelajaran tajam bahasa Rust. Namun demikian, penggunaan dan adopsi SVM di masa depan diharapkan meningkat karena integrasinya dengan teknologi AI yang sedang berkembang.