شهدت تكنولوجيا البلوكشين استخداماً أولياً كشبكات لامركزية لمعالجة المعاملات. ومع ذلك، فقد سهلت الآلات الافتراضية تطوير العقود الذكية على رأس التقنيات البلوكشين، مما جعلها مكونات أساسية لمجموعة واسعة من التطبيقات والحالات الاستخدام. ومن الأمثلة الرئيسية على ذلك الآلة الافتراضية لـ سولانا (SVM) والآلة الافتراضية لإيثيريوم (EVM).

آلة الظاهرة الافتراضية سولانا (SVM) هي البنية التحتية البرمجية التي تدعم سلسلة كتل سولانا، مما يتيح لها تسهيل تنفيذ العقود الذكية وتحقيق زيادة في معدل المعاملات. على عكس آلة الظاهرة الافتراضية لإثريوم (EVM)، التي تعمل على نموذج معالجة تسلسلي وتستخدم Solidity، تستخدم آلة الظاهرة الافتراضية سولانا لغة برمجة Rust ومعالجة المعاملات المتوازية.

ما هو الجهاز الظاهري سولانا (SVM)؟

الجهاز الظاهري لـ سولانا (SVM) هو بيئة التنفيذ التي تعالج المعاملات والعقود الذكية والبرامج على شبكة سولانا. يعزز الجهاز الظاهري لـ سولانا قابلية توسع الشبكة من خلال معالجة الآلاف من المعاملات في الثانية (TPS). يؤكد المطورون أن SVM محسن لسيناريوهات الطلب العالي وأنه مُشيد باستخدام لغة برمجة Rust لتنفيذ المعاملات بكفاءة فائقة.

كانت إيثريوم أول من طور آلة افتراضية للبلوكشين ، وهي EVM ، والتي أصبحت منذ ذلك الحين المعيار الصناعي. قدّمت هندسة EVM إلهامًا للعديد من سلاسل الكتل ، بما في ذلك BNB Smart Chain و Avalanche و Tron ، التي قدمت أنظمة متوافقة مع EVM أو مشتقة منها.

ظهرت آلة سولانا الافتراضية كمنافس قوي لـ EVM المعتمدة. تعمل SVM كمحرك معالجة افتراضي مسؤول عن نشر العقود الذكية ومعالجة المعاملات وتلبية طلبات أخرى من هذه العقود.

هذه المعاملات هي طلبات تغيير الحالة، المحسوبة بواسطة Solana VM وتحدث تحديثًا للحالة العامة للبلوكشين بعد كل تكرار. في الخلاصة، بيئة تنفيذ بلوكشين Solana هي SVM. يوفر شبكة ديناميكية لتطوير وتشغيل تطبيقات Web3 بالتعاون مع طبقة الإجماع في بلوكشين Solana.

يمكن لـ SVM دعم تطبيقات العقود الذكية المختلفة ، مثل DeFi و GameFi وتطبيقات اللامركزية الأخرى. إن Solana VM عبارة عن آلة قابلة للتوسعة تشبه EVM. يمكن نشره مع مكونات أخرى ، مثل طبقة توفر البيانات أو طبقة الاتفاق ، لبناء شبكات لامركزية بتعديلات أو بدون تعديلات قليلة على شكلها الأصلي.

المصدر: بروتوكول Squads

ما هو الجهاز الافتراضي (VM)؟

آلة افتراضية (VM) هي مكون برمجي يقوم بتنفيذ البرامج، ويشار إليه في كثير من الأحيان ببيئة تشغيلية، في سياق تقنية السلاسل الكتلية. تُستخدم لتنفيذ العقود الذكية لشبكة العملات المشفرة. يمكن للآلة الافتراضية أيضًا تبسيط عملية النشر للمطورين على القنوات الأخرى التي تستخدم نفس الآلة الافتراضية.

عند تقديم عملية معينة، تكون الآلة الافتراضية للشبكة مسؤولة عن معالجتها وإدارة حالة سلسلة الكتل، وهي الحالة الحالية للشبكة بما يتأثر بتنفيذ العملية. تقوم الآلة الافتراضية بوضع القوانين الدقيقة لتغيير حالة الشبكة.

تقوم آلة الإفتراضية بتحويل شفرة العقد الذكي إلى تنسيق يمكن أجهزة المحققين من تنفيذه خلال معالجة المعاملات. تقوم آلة Solana الافتراضية (SVM) بترجمة Rust و C و C ++ إلى بايت كود BPF ، وهو اللغة الأساسية لكتابة العقود الذكية على Solana. يتيح هذا العملية لأجهزة الشبكة (المحققين) تنفيذ المعاملات بكفاءة.

في الماضي ، استخدم المستخدمون أجهزة الكمبيوتر الظاهرية (VMs) كبيئات تجريبية معزولة تمامًا عن نظام التشغيل الأساسي لجهاز الكمبيوتر الخاص بهم. تعمل أجهزة الكمبيوتر الظاهرية للبلوكشين كطبقة التنفيذ في الشبكة للتطبيقات اللامركزية ، على عكس أجهزة الكمبيوتر الظاهرية التقليدية التي تعمل كحاويات معزولة. تعمل أجهزة الكمبيوتر الظاهرية للبلوكشين (VMs) بشكل لامركزي ، مما يتيح للعقد على الشبكة تشغيل نسخة من جهاز الكمبيوتر الظاهري للبلوكشين على جهازهم ، وحساب تغيرات الحالة ، ومراقبة تغيرات الحالة المقترحة من قبل المدققين الآخرين لتحقيق الاتفاق. يضمن ذلك أن سجلات المعاملات تُسجل بشكل صحيح على الشبكة.

كيف يعمل جهاز العرض الافتراضي سولانا (SVM)؟

يعمل عقدة سلسلة الكتل كمثبتات (محققين) كمثيلات متميزة ومستقلة من آلة سولانا الافتراضية. كل مثبت يعالج المعاملات في بيئة محلية معزولة لآلة سولانا الافتراضية على أجهزتهم. ومع ذلك، يجب على آلة سولانا الافتراضية تحويل العقد الذكي أولاً إلى تنسيق يمكن لأجهزة المثبت أن تعالجه قبل أن يتمكن المثبت من تنفيذ العقد الذكي.

يتم تغيير حالة سلسلة الكتل عند نشر عقد ذكي بنجاح. يجب الإبلاغ عن هذا التغيير إلى بيئة تشغيل سلانا ، التي تقوم بإعادة توجيه التغييرات إلى SVM ، مما يمكن جميع أجهزة التحقق من الصحة من تحديث سلسلة الكتل بتغيير الحالة.

استغلال معالجة المعاملات المتوازية على مستوى سطح البحر هو جزء أساسي من آلة سولانا الافتراضية، والتي توفر تباينًا كبيرًا في آلة إثريوم الافتراضية. هناك العديد من الأسباب التي تجعل إس في إم قادرة على معالجة المعاملات بسرعة أكبر من إي في إم؛ ومع ذلك، العامل الأساسي هو الاختلاف في أوقات التشغيل للبلوكتشينين. في الختام، يمكن لإي في إم معالجة عقد واحد فقط في وقت واحد بسبب وقت التشغيل ذي التدفق الواحد. من ناحية أخرى، تعتمد إس في إم على وقت تشغيل متعدد الخيوط الذي يمكنه معالجة العديد من العقود بشكل متزامن.

يمكن أن تتعرض آليات عمل SVM للعطل من خلال سلسلة من العمليات المتميزة. تشمل ذلك؛

• العقدة الموثقة: فقد قامت سولانا بتشتيت العديد من العقد الموثقة في جميع أنحاء العالم. يتم تنفيذ كل إصدار من محلل الأمانة بشكل مستقل، مما يسمح بإتمام واجبات متميزة.
• العقود الذكية المعدة: الخطوة الأولى لـ SVM هي ترجمة العقد الذكي إلى لغة يمكن للعقد أن يفهمها العقد. هذا يضمن تنفيذ العقد الذكي بدقة.
• تنفيذ العقود الذكية: يتم تنفيذ العقد الذكي بمجرد تنسيقه بشكل صحيح. يقوم العقد الذكي بتحديث بيانات سلسلة الكتل المحددة على إصدار SVM الذي يعمل على العقدة المعينة.
• تحقيق التوافق: يتم توزيع هذا البلوكشين المعدل على جميع عقد الشبكة الأخرى للوصول إلى توافق.

معالجة المعاملات الموازية على مستوى سطح البحر

يعد SeaLevel مكونا مهما في Solana VM ، لأنه يمكن الجهاز الظاهري من تنفيذ المعاملات جنبا إلى جنب. يعالج نموذج معالجة المعاملات المتوازية المعاملات في وقت واحد بواسطة المدققين عبر الشبكة ، على عكس نموذج التنفيذ المتسلسل. وهذا يمكن الشبكة من تحقيق إنتاجية أعلى وتحسين قابلية التوسع. وهذا يسهل التوسع "الأفقي" داخل بيئة تنفيذ Solana من خلال السماح بالتنفيذ المتزامن للعقود الذكية المتعددة دون التأثير على أداء كل منها. تسهل عقود Solana الذكية ذلك من خلال تحديد البيانات (الحالة) التي سيتم قراءتها أو كتابتها أثناء التنفيذ.

يتيح هذا التنفيذ المتوازي للمعاملات خالٍ من الصراعات والوصول ببساطة إلى نفس المعلومات. يتيح Sealevel لـ SVM معالجة عشرات الآلاف من المعاملات بشكل متزامن بدلاً من فرديًا، كما يفعل Ethereum Virtual Machine (EVM).

يستخدم Sealevel التحكم التنافسي المتفائل، وهو أسلوب يسمح بتنفيذ المعاملات بشكل متوازي عن طريق افتراض أن الغالبية منها لن تتعارض. إذا تم اكتشاف تعارض أثناء التنفيذ، يعيد Sealevel تنفيذ المعاملات المتعارضة بشكل تسلسلي. يتم تنفيذ إرجاع للخلف.

تحسين تنفيذ العقود الذكية في SeaLevel عن طريق تمكين التنفيذ المتزامن لعدد كبير من المعاملات عبر عقدة متعددة في شبكة سولانا. يتم تحقيق ذلك عن طريق تحديد وفصل المعاملات التي يمكن معالجتها بشكل متوازي دون خطر التداخل بناءً على البيانات التي يتم الوصول إليها أو تعديلها لتحقيق ذلك. يقوم SeaLevel بترتيب المعاملات بذكاء التي قد تتعارض لضمان التنفيذ الدقيق والمنظم.

فوائد مستوى البحر

الفائدة الرئيسية للنهج المتوازي للمعالجة هي التوسعية. يمكن لشبكة سولانا أن تتوسع بكفاءة دون العقبات الملاحظة عادة في أنظمة المعالجة التسلسلية التقليدية المستخدمة في سلاسل الكتل الأخرى مثل إيثريوم. تزيد قدرة SeaLevel على التعامل مع زيادات المعالجة المتوازية جنبًا إلى جنب مع حجم المعاملات. وهذا يؤدي إلى تقليل فترات المعالجة وزيادة سرعة المعاملات، وهو أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب أداءً في الوقت الحقيقي.

التباينات بين نماذج التنفيذ المتوازي والمتسلسل

التنفيذ المتوازي هو حلاً متطورًا يتيح التنفيذ المتزامن والتصنيف المستقل للمعاملات. التنفيذ المتوازي، على عكس طريقة التنفيذ التسلسلي التقليدية، يسمح بمعالجة عدة معاملات بشكل متزامن، مما يعزز قابلية توسع الشبكة وأدائها.

النهج الأساسي هو النقطة الأساسية للتمييز. يجب على الشبكة بأكملها تحقق كل عملية مع تنفيذ تسلسلي. يؤدي ذلك إلى استهلاك طاقة كبير وزيادة الجهد للمنقبين أو المحققين. وعلى النقيض من ذلك ، يعزز التنفيذ المتوازي سرعات المعاملات. يقلل من التكاليف المرتبطة بتحسين قدرات الشبكة ، ويضمن التوافق مع بيئة Ethereum Virtual Machine (EVM).

الاختلافات بين ماكينة سولانا الافتراضية (SVM) وماكينة ايثيريوم الافتراضية (EVM)

تمييز العميل لـ SVM و EVM

إيثيريوم وسولانا هما سلسلتان مميزتان في البلوكشين حيث يتم استخدام عملاء التحقق المتعددين للتحقق من المعاملات. إذا واجه عميل معين صعوبات، يمكن أن يساعد عملاء التحقق المتعددين في منع انقطاع الشبكة. عملاء طبقة التنفيذ (EL) وعملاء طبقة الاتفاق (CL) هما فئتي عملاء التحقق.

عملاء التنفيذ مسؤولون عن ما يلي:

• استقبال المعاملات الجديدة المنتشرة على الشبكة
• تنفيذها على EVM
• الحفاظ على الحالة الحالية وقاعدة بيانات جميع بيانات إيثريوم

المصدر: بنك أمينة

من ناحية أخرى، يقوم عملاء الاتفاق بتنفيذ خوارزمية الاتفاق بناءً على الحصة والوصول إلى اتفاق على الشبكة من خلال استخدام البيانات الموثقة من عملاء التنفيذ.

تعمل عقدة التحقق من صحة Ethereum عادة مع عميلين للتنفيذ والتوافق، حيث يقوم هذان الفئتان من العملاء بأداء وظائف متميزة. على النقيض، تدمج Solana كلتا القدرتين في عميل واحد متكامل. كانت شركة Solana Labs أول من طور عميل التحقق من صحة الأول على Solana.

المصدر: بنك أمينة

منذ ذلك الوقت، هناك كانت العديد من المساعي المستقلة لإنشاء عملاء محققي الصلاحية الكاملة أو الخفيفة الإضافية على شبكة سولانا:

Jito Labs

في أغسطس 2022 ، قامت Jito Labs بنشر عميل التحقق الثاني على الشبكة الرئيسية. يتحمل Jito مسؤولية الحفاظ على وتعديل ونشر هذا الشوكة من كود Solana Labs ، الذي يطوره بشكل مستقل. ومع ذلك ، فإن هذا العميل يعاني من عيب في عميل Solana Labs ، حيث أنه شوكة للعميل الحالي.

راقص النار

في أغسطس 2022، قامت شركة Jump Crypto بالكشف عن نيتها لتطوير عميل تحقق جديد على منصة سولانا. تم إنشاء هذا العميل بالكامل بلغة C++ وقد أظهر تحسينات أداء كبيرة. فقد قام Firedancer بمعالجة ما يصل إلى مليون عملية في الثانية في بيئات الاختبار. بالمقارنة، يقوم عميل Solana Labs الأصلي بمعالجة حوالي 55،000 عملية في الثانية في بيئات الاختبار المماثلة.

Sig

في يوليو 2023، كشفت سينديكا عن إنشاء سيج، عميل محقق لشبكة سولانا مكتوب بلغة برمجة زيغ. فريق المحققين في سينديكا نفذ أولاً بروتوكول النميمة لسيج في سبتمبر 2023.

TinyDancer

يتم تطوير TinyDancer، عميل خفيف لـ Solana، حاليًا بالإضافة إلى هذه العملاء الأربعة للمحقق. لا يقوم TinyDancer وعملاء الضوء الآخرين ببناء الكتل أو المشاركة في الاتفاق؛ بدلاً من ذلك، يسهلون التحقق من حالة سلسلة الكتل دون الحاجة إلى تشغيل عقدة كاملة.

عدد العقد: SVM مقابل EVM

يتميز سلسلات الكتل التي تحتوي على عدد أكبر من المحققين عمومًا بالمرونة الأكبر. يجب على المستخدم أن يكون مطمئنًا بأن نقله سيتم تسجيله عند تنفيذه لعقد على سلسلة كتل. في النظرية الجيدة، يتم تسجيل كل إضافة إلى سلسلة كتل على كل محقق على تلك السلسلة، وهذا هو السبب في أن عددًا أكبر من المحققين أمر حاسم. مجموعة متنوعة من المحققين تحمي ضد الأحداث الكارثية مثل انقطاع مركز البيانات.

أرقام عقدة EVM

تصنف إيثريوم العقد في ثلاث فئات بناءً على مشاركتهم في التوافق ومدى تخزين بياناتهم:

العقدة الكاملة: تحصل العقد الكاملة وتحقق البيانات لكل كتلة في سلسلة الكتل، مع التحقق منها كتلة بعد كتلة. هناك مجموعة متنوعة من العقد الكاملة، بعضها يبدأ من كتلة النشوء ويحقق جميع الإدخالات في تاريخ سلسلة الكتل بأكمله. يقوم الآخرون ببدء عملية التحقق من الكتل الموثوقة الأحدث، وعادة ما يحتفظون بنسخة محلية من أحدث 128 كتلة ويقومون بحذف البيانات القديمة بشكل دوري لتوفير مساحة القرص. يمكن إعادة إنشاء البيانات القديمة حسب الحاجة.

عقدة الأرشيف: تتحقق عقدات الأرشيف وتحافظ على جميع الكتل من الكتلة الجينية إلى الأمام، مما يضمن عدم حذف البيانات. إنها ضرورية للاستعلام عن مجموعات الاختبار بدون الحاجة إلى التعدين الموثوق والخدمات مثل مستكشفي الكتل ومزودي المحافظ وتحليل السلسلة.

العقدة الخفيفة: على عكس blockchain الكامل ، تقوم العقد الخفيفة فقط باسترداد رؤوس الكتلة. ويطلب من العقد الكاملة تقديم معلومات إضافية عن احتياجات العقد الخفيفة. عند تلقي البيانات ، يمكن للعقد الخفيفة التحقق منها بشكل مستقل مقابل جذر حالة رؤوس الكتلة. لا تتطلب نطاقا تردديا عاليا أو أجهزة متطورة ، مما يتيح المشاركة في شبكة Ethereum من الهواتف المحمولة أو الأجهزة المدمجة. لا يمكن أن تصبح العقد الخفيفة عمال مناجم أو مدققين ، لأنها لا تشارك في الإجماع. ومع ذلك ، يمكنهم الوصول إلى Ethereum blockchain وتوفير نفس الأمان والوظائف مثل العقد الكاملة.

أرقام عقدة SVM

يتم تصنيف العُقَد في Solana إلى فئتين وفقًا لمشاركتهم في التوافق:

• توزيع العقد: العقد الموزعة ضرورية للشبكة، حيث يقومون بإنشاء واقتراح كتل جديدة والتصويت على صحة الكتل الجديدة المقترحة من قبل العقد الأخرى. إنهم لا غنى عنهم لعمل الشبكة.

• عقدة RPC (عقدة استدعاء الإجراء عن بعد): تعتبر عقدات RCP ضرورية لتطبيقات العقود الذكية المبنية على سلسلة الكتل سولانا، حيث تعمل كبوابات لبيانات سلسلة الكتل. تقوم بالتحقق المستقل من جميع الكتل الجديدة والتعديلات في الشبكة، مشابهة لعقدات التوافق، ولكنها لا تشارك في عملية التصويت.

منذ البداية، تميزت سولانا بين عقد RPC وعقد الاتفاق. ومع ذلك، لا تقوم عقد RPC بإجراء استطلاعات. عادةً ما تكون عقد RPC في إيثيريوم مبنية من عقد كامل أو عقد أرشيف. العدد المطلق لعقد سولانا نسبيًا عالٍ مقارنة بسلسلة الكتل برهان الحصة الأخرى. تنوي المؤسسة تعديل برامجها قريبًا لتعزيز جودة العقد بدلاً من مجرد كمية العقد.

إجمالي عدد عقد الاتفاق تراجع من حوالي 2200 إلى 1700 في مارس 2023. تسبب هذا التراجع في توزيع كمية كبيرة من الرهان من العقد المفوضين بنسبة 100٪ للعقد المفوضين النشطين بشكل أكبر. أقر صاحب المصلحة بالمشكلة وأعاد توجيه تفويضه إلى العقد المفوضين الأكثر نشاطًا. في أعقاب هذا الانخفاض ، زاد عدد عقد الاتفاق تدريجياً وباستمرار ، حيث بلغ إجمالي عقد الاتفاق 1961 عقد اتفاق و2874 عقد تحقق حتى 13 سبتمبر.

ملخص للفرق بين SVM و EVM

في الختام، فيما يلي مقارنة بين نقاط SVM ونقاط EVM:

نموذج إدارة المعاملات: يستخدم SVM نموذج معالجة متوازية، مما يتيح تنفيذ عدة معاملات بشكل متزامن، مما يعمل على تحسين الإنتاجية وتقليل التأخير. على النقيض من ذلك، تقوم EVM بمعالجة المعاملات بشكل تسلسلي، مما قد يؤدي إلى ازدحام الشبكة خلال فترات الاستخدام العالي.

لغة البرمجة: يدعم SVM Rust، وهي لغة مشهورة بكفاءتها. هذه اللغة مناسبة بشكل خاص لتطبيقات تتطلب أداءً عاليًا وأمانًا. بالمقابل، يستخدم EVM Solidity، وهي لغة برمجة مصممة لتطوير العقود الذكية.

تنفيذ العقود الذكية: ينفذ كل محقق عقودًا ذكية على محرك SVM بشكل مستقل، مما يسهل عمليات الشبكة بشكل أكثر كفاءة. على النقيض من ذلك، يتطلب محرك EVM أن يصل جميع العقداء إلى اتفاق بشأن نتائج تنفيذ العقود الذكية، مما قد يؤخر أوقات المعالجة.

استنتاج

بيئة تنفيذيّة على سلسلة كتل سولانا تُعنى بتنفيذ العقود الذكية ومعالجة المعاملات بكفاءة، وتعزز قابلية التوسّع وكمية معاملات المعالجة باستخدام لغة البرمجة راست ومعالجة المعاملات الموازية. تواجه بيئة التنفيذ العديد من العقبات، بما في ذلك العيوب الكامنة في نموذج التنفيذ الموازي والمنحنى الصعب لتعلم لغة راست. ومع ذلك، يتوقع زيادة استخدام بيئة التنفيذ في المستقبل وزيادة اعتمادها نظرًا لتكاملها مع تقنيات الذكاء الاصطناعي الناشئة.