VM: Внутренний движущий механизм за Web3

Основные моменты

• Виртуальные машины (VM) позволяют запускать различные операционные системы или приложения на одном устройстве, исключая необходимость в дополнительном оборудовании
• Являются важнейшими инструментами для валидации программного обеспечения, безопасного тестирования альтернативных сред и изоляции потенциально вредоносных программ
• Виртуальная машина Ethereum (EVM) служит фундаментальной инфраструктурой для выполнения смарт-контрактов и DApps в глобальных децентрализованных сетях
• Несмотря на универсальность и контроль, предоставляемый VM, они имеют ограничения: снижение производительности, высокий расход вычислительных ресурсов и необходимость технических знаний

Введение

Представьте, что вы можете запускать Windows на MacBook или пробовать Linux, не трогая основную систему или приобретая новое оборудование. Виртуальные машины делают это возможным через изолированные среды, в которых одновременно могут работать несколько операционных систем и приложений с безопасностью.

Эта возможность вышла за пределы персональных компьютеров. В блокчейн-сетях VM функционируют как движущая сила для смарт-контрактов и децентрализованных приложений (DApps), позволяя тысячам узлов одновременно обрабатывать и валидировать инструкции.

Раскрытие сути виртуальной машины

Виртуальная машина работает как симулированный компьютер, настраиваемый за несколько кликов, без добавления физических компонентов. Можно установить операционную систему, управлять файлами, запускать программы и получать доступ к интернету — всё это работает внутри хост-сервера, также называемого хост-машиной.

Серверная система работает в фоновом режиме, предоставляя вычислительную мощность: процессор (CPU), оперативную память и дисковое пространство. Эта архитектура особенно ценна, когда необходимо использовать специализированное программное обеспечение для определенной операционной системы.

Механизм: как работает VM

Этот экосистему управляет компонент под названием гипервизор. Он захватывает физические ресурсы машины — CPU, RAM, хранилище — и распределяет их, позволяя нескольким VM делить одну и ту же инфраструктуру одновременно.

Существует две основные категории гипервизоров:

Тип 1 (Bare-metal): Устанавливается непосредственно на физическое оборудование, преобладает в дата-центрах и облачных платформах. Эта архитектура оптимизирует производительность и эффективность.

Тип 2 (Хостируемый): Работает поверх обычной операционной системы, функционируя как обычное приложение. Подходит для тестовых и развивающих сценариев.

После настройки VM запускается как самостоятельный компьютер: вы устанавливаете программы, серфите в интернете, разрабатываете приложения.

Почему стоит использовать виртуальную машину?

Тестирование новых сред: Можно оценить разные операционные системы без изменения основной системы. Это как безопасная песочница для экспериментов.

Защита от вредоносного кода: Подозрительные файлы или неизвестные приложения можно запускать изолированно. В случае обнаружения вредоносного ПО или сбоев основная машина остается целой.

Восстановление устаревшего ПО: Программы, разработанные для Windows XP или других устаревших систем, можно запускать через VM, воссоздавая эти среды и обходя несовместимости с современными устройствами.

Мультиплатформенная разработка: Разработчики тестируют код одновременно в разных операционных системах, моделируя поведение новых приложений в разнородных средах.

Облачная инфраструктура: Такие сервисы, как AWS, Azure и Google Cloud, основаны на VM. Каждая облачная инстанция — это VM, размещенная в удаленных дата-центрах, готовая хостить сайты, приложения или базы данных.

VM в мире блокчейн: сердце Web3

В то время как традиционные VM — это изолированные тестовые среды, виртуальные машины блокчейна работают как ядро обработки смарт-контрактов в децентрализованных сетях.

Виртуальная машина Ethereum (EVM) позволяет разработчикам писать смарт-контракты на Solidity, Vyper или Yul, размещая их в Ethereum и совместимых с EVM сетях. Она гарантирует, что все валидаторы сети применяют одинаковые правила при обработке или создании контрактов.

Разные блокчейны реализуют собственные виртуальные машины в соответствии со своими архитектурными целями:

Сети на базе WebAssembly (WASM): NEAR и Cosmos используют VM на базе WASM, поддерживая смарт-контракты на нескольких языках программирования, что обеспечивает гибкость.

MoveVM: Sui реализует MoveVM, выполняя контракты на языке Move, с акцентом на безопасность и эффективность.

Solana Virtual Machine (SVM): Solana использует собственную среду выполнения (SVM), предназначенную для параллельной обработки транзакций и управления большим объемом одновременной активности.

Виртуальная машина в действии: практические примеры

Вы взаимодействуете с VM постоянно, используя DApps, зачастую даже не замечая этого:

DeFi-транзакции: Обмен токенов в децентрализованных протоколах осуществляется через смарт-контракты на EVM.

Создание NFT: VM выполняет код, регистрирующий право собственности на цифровой актив, обновляя историю при покупке или передаче, обеспечивая точность владения.

Масштабирование Layer 2: Решения второго уровня используют специализированные VM. Например, zkEVM позволяет zk-rollup выполнять смарт-контракты с помощью доказательств с нулевым разглашением (ZKP).

Проблемы виртуальной машины

Потеря производительности: VM создают промежуточный слой между оборудованием и кодом, что может снижать скорость или требовать больше ресурсов по сравнению с прямым выполнением.

Высокие операционные издержки: Обслуживание VM — особенно в облачных инфраструктурах или блокчейн-сетях — требует тщательной настройки, постоянных обновлений и технических знаний.

Фрагментация совместимости: Смарт-контракты часто привязаны к конкретным VM. Код, разработанный для Ethereum, нужно переписывать или адаптировать для работы в несовместимых блокчейнах, таких как Solana. Разработчики тратят значительное время на портирование приложений между разными экосистемами.

Итоговая сводка

Виртуальные машины — невидимые основы современной вычислительной техники — от ПК до блокчейн-инфраструктуры. Они позволяют сосуществовать разным операционным системам, безопасно тестировать программное обеспечение и использовать одно оборудование для множества задач. В Web3 VM — это движущая сила для смарт-контрактов и DApps в глобальных сетях.

Понимание работы VM дает ясность о внутренних механизмах платформ и DeFi-инструментов, которыми мы пользуемся ежедневно, раскрывая технологическую сложность, стоящую за децентрализацией.

Связанные источники:

• Что такое модульный блокчейн?
• Как работает сеть Layer 2 Bitcoin?
• Тестирование безопасности смарт-контрактов: основные моменты