З постійним розширенням індустрії блокчейнів найпопулярніші проекти, включно з Ethereum, стикаються з критичною проблемою – перевантаженням транзакцій у блокчейні. Незалежно від розміру, комп’ютерні мережі можуть утримувати лише стільки трафіку. Чим популярнішою стає мережа, тим більша ймовірність її перевантаження. Ця проблема обмежує масштабованість і впливає на роботу користувача в цілому.

Таким чином, Ethereum потребує різних мереж рівня 2, щоб вирішити проблеми з масштабованістю. Серед цих мереж рівня 2, приєднаних до ланцюжка рівня 1 Ethereum, є Optimistic Virtual Machine. У цій статті розглядається внутрішня робота OVM і проливається світло на його важливість для безперебійної роботи екосистеми Ethereum.

Що таке оптимістична віртуальна машина?

Віртуальна машина Optimistic (OVM), створена компанією Optimism з використанням технології Optimism Rollup (OR), слугує рішенням для масштабування рівня 2 для Ethereum. Він був розроблений для використання сумісності з EVM, пропонуючи стабільну структуру для розробників, щоб легко та ефективно масштабувати свої розумні контракти.

OVM забезпечує уніфіковану екосистему для протоколів рівня 2, об’єднуючи інші рішення для масштабування під однією парасолькою. Замість того, щоб оновлювати транзакції безпосередньо в блокчейні рівня 1, OVM використовує дані поза ланцюгом, щоб гарантувати (або приймати оптимістичні рішення щодо) оновлені транзакції в блокчейні Ethereum.

Як працює OVM?

Кожен обчислювальний процес, який виконує OVM, називається переходом. Ці переходи оцінюються на стороні клієнта окремими користувачами, які хочуть підтвердити останній стан смарт-контракту або перевірити докази шахрайства (механізми, призначені для виявлення та підтвердження шахрайської поведінки в децентралізованих системах) у мережі.

OVM працює як спеціальний робочий простір для смарт-контрактів. Смарт-контракти розгортаються, виконуються та контролюються на OVM, забезпечуючи ефективне виконання будь-яких інших завдань смарт-контрактів. Коли вузол у ланцюжку рівня 2 надсилає транзакцію, OVM обробляє ці транзакції, а потім активує різні зміни стану в своєму середовищі, що, як наслідок, призводить до різних результатів, як-от здійснення платежів.

OVM також реалізує систему обмеження газу, щоб захистити себе від зловмисних транзакцій, які постійно виконуються та виснажують ресурси мережі. Під час здійснення транзакції користувачі повинні встановити ліміт газу, вказавши, скільки газу вони можуть витратити на транзакцію. Ці збори також служать компенсацією вузлам за надання додаткових обчислювальних ресурсів для виконання транзакцій.

Крім того, OVM може інтерпретувати та виконувати лише смарт-контракти, написані в байт-коді. Хоча високорівневі EVM-сумісні мови, такі як Solidity, більш зручні для людини та спрощують процес розгортання, їх потрібно перекласти та скомпільувати в байт-код, перш ніж їх можна буде розгорнути. Однак через сумісність OVM з EVM на рівні байт-коду розробники можуть безпосередньо розгортати існуючі смарт-контракти EVM в OVM.

Оптимістичні рішення: що робить OVM особливим?

У той час як у вищезазначеному розділі розглядалися складності OVM, його справжня інновація полягає в процесі «оптимістичного прийняття рішень». Як зазначалося раніше, оптимістичне рішення — це концепція, коли OVM використовує дані поза ланцюгом для прогнозування майбутнього стану рівня 1 Ethereum. Такий підхід прокладає шлях до швидших і ефективніших транзакцій. Процес прийняття оптимістичного рішення включає три основні кроки:

1. Вивчіть рівень 1 і оцініть, що може статися в майбутньому.
2. Вивчіть повідомлення поза ланцюгом і врахуйте їхній вплив, якщо інтегрувати їх у Рівень 1.
3. Після вивчення інформації з попередніх кроків OVM має гарне уявлення про майбутній стан EVM. Це бачення керуватиме наступними рішеннями OVM.

Тим не менш, можна задатися питанням, як саме OVM приходить до цих рішень, незважаючи на, здавалося б, нескінченні можливості. Наступні концепції допоможуть нам краще зрозуміти методологію оптимістичних рішень:

Ф'ючерсний конус Ethereum

Майбутні стани Ethereum нескінченні, охоплюючи всі можливі транзакції, кожну DAO, яку можна зламати, і будь-яку іншу подію. Незважаючи на те, що ми маємо справу з нескінченним майбутнім, правила EVM допомагають відфільтрувати майбутні стани, які мають меншу ймовірність. Ми можемо порівняти цей процес із величезним конусом, який звужується з великої діри в тіснішу воронку щоразу, коли видобувається та завершується новий блок.

Місцева інформація

Рівень 2 розширює протокол консенсусу шляхом включення локальної інформації, включаючи повідомлення поза мережею, підписане оновлення каналу або підтвердження включення для плазмового блоку. OVM використовує цю локальну інформацію для прийняття рішень, але спочатку він повинен визначити припущення, які будуть використані для отримання можливих майбутніх станів Ethereum.

Місцеві припущення

Програми OVM визначають припущення на основі локальної інформації, поясненої вище, слугуючи фільтрами для диференціації реалістичних майбутніх станів від неможливих. Прикладом цього є використання припущення «жвавість суперечки», яке використовується багатьма рішеннями рівня 2. Оскільки учасники каналу очікують, що зловмисні вилучення будуть оскаржені, будь-який стан, який містить зловмисне вилучення, вважатиметься неможливим і відхилятиметься. Коли місцеві припущення усунуть це неможливе майбутнє, ми нарешті зможемо прийняти «оптимістичні рішення» щодо майбутнього.

Плюси і мінуси: OVM проти EVM і zkEVM

Тепер, коли ми розуміємо, як працює OVM, важливо зрозуміти його сильні та слабкі сторони, особливо в порівнянні з іншими віртуальними машинами, такими як Ethereum Virtual Machine (EVM) і Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM). Вивчення їхніх відмінностей підкреслить унікальну цінність OVM і те, як вони працюють рука об руку для підвищення масштабованості.

OVM проти EVM

OVM надає пріоритет швидшим транзакціям на відміну від EVM. За допомогою OVM вузол може писати безпосередньо в блокчейн, усуваючи потребу в процесі верифікації кількох вузлів EVM. З іншого боку, EVM вимагає консенсусу від усіх вузлів, змушуючи кожного з них голосувати за кожну транзакцію перед оновленням блокчейна. Ця ретельність є розумною, оскільки вона забезпечує абсолютну довіру, але вартість полягає в зниженні пропускної здатності порівняно з OVM.

OVM і EVM також відрізняються з точки зору дійсності, оскільки OVM не забезпечує дійсність змін стану. За допомогою OVM користувач зі зловмисними намірами може передати активи іншого користувача собі перед тим, як відправити транзакцію на рівень 1. Якщо транзакція не оскаржується, OVM приймає її.

З іншого боку, усі зміни стану в EVM повинні відповідати правилам консенсусу мережі, перш ніж бути прийнятими. Таким чином, наведений вище сценарій відповідатиме іншим правилам, оскільки ключ підпису відправника не збігатиметься з його відкритим ключем, що є вимогою для прийняття транзакцій.

Крім того, EVM гарантує миттєву завершеність. Миттєва остаточність означає, що зміна стану, прийнята в мережі, не може бути змінена або скасована. OVM не гарантує миттєвої завершеності, оскільки він не забезпечує дійсність транзакції, а завершення недійсних або зловмисних транзакцій може пошкодити блокчейн. Тому стани OVM є остаточними лише тоді, коли вони прийняті на ланцюжку рівня 1.

OVM проти zkEVM

OVM в основному зосереджується на виконанні транзакцій і смарт-контрактів і залишає EVM рівня 1 для забезпечення виконання правил блокчейну, особливо щодо змін стану. OVM надає пріоритет швидкості, надсилаючи завершені транзакції без підтвердження дійсності. Це покращує масштабованість, але існує ризик того, що недійсні транзакції можуть залишитися непоміченими та бути завершеними на Рівні 1, особливо якщо їх не оскаржити.

Віртуальна машина Ethereum без знань (zkEVM) вирішує цю проблему, створюючи криптографічні докази для кожної транзакції поза ланцюгом, подібно до квитанцій. Це підвищує впевненість у достовірності оновлень стану, ще більше підвищуючи довіру до системи в цілому.

За допомогою zkEVM переходи між станами завершуються, як тільки вони перевіряються в мережі. Це зменшує затримки під час виконання транзакцій Рівня 2 на Рівні 1. Докази нульового знання також підтверджують дійсність оновлень статусу, усуваючи потребу в доказах шахрайства, якщо вони не є необхідними.

Загалом zkEVM складніше реалізувати, ніж OVM, оскільки розробка таких складних доказів для кількох кроків обчислення коштує дорого. Ця доступність полегшує запуск OVM, ніж zkEVM. Тим не менш, обидва проекти сумісні з EVM і можуть запускати смарт-контракти.

Випадки використання OVM

Працюючи на рівні 2, OVM дозволяє користувачам використовувати EVM на основі рівня 1 без постійного безпосереднього оновлення стану EVM. Уявіть OVM як помічника для EVM, який працює за лаштунками на рівні 2 і обробляє транзакції, щоб EVM не перевантажувався.

У контексті припустімо, що користувач A володіє 2 WBTC і надсилає 1 WBTC користувачеві B за допомогою оптимістичного зведення. Потім агрегатор надішле деталі транзакції до контракту зведення рівня 1. Якщо його не оскаржити, його буде постійно інтегровано в блокчейн Ethereum, що стане офіційним.

Ця гарантія можлива за двох умов. По-перше, OVM виконує транзакції відповідно до правил EVM, тому транзакції, правильно оброблені поза ланцюгом, гарантовано будуть прийняті на рівні 1. Другий фактор полягає в тому, що агрегатор публічно ділиться даними транзакції, дозволяючи будь-кому вказати на невідповідності у виконанні транзакції та, відповідно, зберігаючи чесність усіх сторін.

Незважаючи на це, незалежно від того, чи вирішать обидві сторони вивести свої активи чи здійснити інші транзакції, вони все одно отримають вигоду від EVM без необхідності виконувати будь-які транзакції на рівні 1.

Окрім виконання швидших транзакцій, OVM можна використовувати різними способами. OVM також зробив революцію в блокчейн-іграх, забезпечивши швидший ігровий процес без затримок і затримок, де транзакції відбуваються миттєво, а ігровий світ реагує в реальному часі. Його використання для покращення додатків DeFi також не може залишитися непоміченим, оскільки він забезпечує майже миттєвий обмін токенів на децентралізованих біржах з меншою комісією за газ.

Висновок

Завдяки Optimistic Virtual Machine розробники можуть розгортати смарт-контракти, а користувачі можуть здійснювати транзакції без клопоту з високими комісіями за газ і повільною обробкою, що заважає Ethereum. Незважаючи на те, що OVM стикається з проблемами безпеки та потенційними ризиками централізації, він є ключем до відкриття нової ери додатків на основі блокчейну та масового впровадження в цілому. З розвитком технології блокчейн OVM є одним із інноваційних інструментів, який, як очікується, сформує майбутнє децентралізованих програм.