VM: Невидимий двигун за Web3

Основні моменти

• Віртуальні машини (VM) забезпечують виконання різних операційних систем або застосунків на одному пристрої, усуваючи необхідність додаткового обладнання
• Є важливими інструментами для валідації програмного забезпечення, безпечного експериментування з альтернативними середовищами та ізоляції потенційно шкідливих програм
• Віртуальна машина Ethereum (EVM) виступає як фундаментальна інфраструктура для виконання смарт-контрактів і DApps у глобальних децентралізованих мережах
• Незважаючи на гнучкість і контроль, які вони пропонують, ВМ мають обмеження: накладні витрати на продуктивність, високий споживання обчислювальних ресурсів і вимоги до технічної експертизи

Вступ

Уявіть, що ви можете запускати Windows на MacBook або тестувати Linux без зміни основної системи або купівлі нового обладнання. Віртуальні машини роблять це можливим через ізольовані середовища, де співіснують кілька операційних систем і застосунків безпечно.

Ця здатність виходить за межі персональних комп’ютерів. У мережах блокчейн ВМ працюють як рушійний механізм для смарт-контрактів і децентралізованих застосунків (DApps), дозволяючи тисячам вузлів одночасно обробляти та валідовувати інструкції.

Розкриття суті Віртуальної Машини

ВМ функціонує як імітований комп’ютер, налаштовуваний за кілька кліків, без додавання фізичних компонентів. Можна встановлювати операційні системи, керувати файлами, запускати програми та отримувати доступ до Інтернету — все це працює всередині хост-сервера, також відомого як господарська машина.

Серверна система працює у фоновому режимі, забезпечуючи обчислювальну потужність: процесор (CPU), оперативну пам’ять і дисковий простір. Ця архітектура особливо цінна, коли потрібно використовувати специфічне програмне забезпечення для певної операційної системи.

Механізм: Як працює ВМ

Компонент під назвою гіпервізор керує цим екосистемою. Він захоплює фізичні ресурси машини — CPU, RAM, сховище — і розподіляє їх, дозволяючи кільком ВМ одночасно ділити одну інфраструктуру.

Існує дві основні категорії гіпервізорів:

Тип 1 (Bare-metal): Встановлюється безпосередньо на фізичне обладнання, поширений у дата-центрах і хмарних платформах. Ця архітектура оптимізує продуктивність і ефективність.

Тип 2 (Hospedado): Запускається поверх звичайної операційної системи, працює як стандартна програма. Підходить для тестування і розробки.

Після налаштування ВМ запускається як незалежний комп’ютер: ви встановлюєте програми, переглядаєте веб-сторінки, розробляєте застосунки.

Чому варто використовувати Віртуальну Машину?

Тестування нових середовищ: Можна оцінювати різні операційні системи без зміни основного обладнання. Це як безпечний пісочниця для експериментів.

Захист від шкідливого коду: Підозрілі файли або невідомі застосунки можна запускати ізоляційно. Якщо знайдете шкідливе ПО або збої, основна машина залишиться цілісною.

Відновлення застарілого програмного забезпечення: Програми, створені для Windows XP або інших застарілих систем, можна запускати через ВМ, що відтворюють ці середовища, обходячи несумісності з сучасними пристроями.

Мультиплатформна розробка: Розробники тестують код одночасно в різних операційних системах, імітуючи поведінку нових застосунків у гетерогенних середовищах.

Хмарна інфраструктура: Послуги як AWS, Azure і Google Cloud базуються на ВМ. Кожна хмарна інстанція — це ВМ, розміщена у віддалених дата-центрах, готова хостити веб-сайти, застосунки або бази даних.

Віртуальні машини у світі блокчейн: Серце Web3

У той час як традиційні ВМ — ізольовані тестові середовища, блокчейн-віртуальні машини працюють як ядро процесора смарт-контрактів у децентралізованих мережах.

Віртуальна машина Ethereum (EVM) дозволяє розробникам писати смарт-контракти мовами Solidity, Vyper або Yul, розгортати їх у Ethereum і сумісних мережах EVM. Вона гарантує, що всі валідатори мережі застосовують однакові правила при обробці або створенні контрактів.

Різні блокчейни реалізують власні віртуальні машини відповідно до своїх архітектурних цілей:

Мережі на базі WebAssembly (WASM): NEAR і Cosmos використовують ВМ на основі WASM, підтримуючи смарт-контракти мовами програмування, що забезпечує гнучкість.

MoveVM: Sui реалізує MoveVM, що виконує контракти мовою Move, з акцентом на безпеку та ефективність.

Solana Virtual Machine (SVM): Solana використовує спеціалізоване середовище виконання (SVM), розроблене для обробки транзакцій паралельно, керуючи великими обсягами одночасної активності.

Віртуальна машина у дії: Практичні приклади

Ви постійно взаємодієте з ВМ, користуючись DApps, часто навіть не помічаючи цього:

DeFi-транзакції: Обмін токенів у децентралізованих протоколах виконується смарт-контрактами на EVM.

Випуск NFT: ВМ виконує код, що реєструє право власності на кожен цифровий актив, оновлюючи історію при купівлі або передачі, забезпечуючи точність володіння.

Масштабованість Layer 2: Другий рівень використовує спеціалізовані ВМ. Наприклад, zkEVM дозволяє zk-rollups виконувати смарт-контракти з використанням доказів нульової знання (ZKP).

Виклики Віртуальної Машини

Зниження продуктивності: ВМ створює проміжний шар між обладнанням і кодом. Це може зменшити швидкість або вимагати більше ресурсів порівняно з прямим виконанням.

Високі операційні витрати: Обслуговування ВМ — особливо у хмарних інфраструктурах або мережах блокчейн — вимагає ретельної налаштування, постійних оновлень і технічних знань.

Фрагментація сумісності: Смарт-контракти часто прив’язані до конкретних ВМ. Код, створений для Ethereum, потрібно переписувати або адаптувати для роботи у несумісних блокчейнах, таких як Solana. Розробники витрачають багато часу на портинг застосунків між різними екосистемами.

Підсумок

Віртуальні машини — це невидимі опори сучасних обчислень — від ПК до блокчейн-інфраструктури. Вони дозволяють співіснувати різним операційним системам, безпечно тестувати програмне забезпечення, використовувати одне обладнання для різних цілей. У Web3 ВМ — це двигун, що живить смарт-контракти і DApps у глобальних мережах.

Розуміння роботи ВМ дає ясність щодо внутрішніх механізмів платформ і інструментів DeFi, які ми використовуємо щодня, відкриваючи технологічну складність, що стоїть за децентралізацією.

Посилання:

• Що таке модульний блокчейн?
• Як працює мережа Layer 2 Bitcoin?
• Тестування безпеки смарт-контрактів: основи