Virtuelle Maschinen: Verborgene Motoren, die Blockchain antreiben

Einleitung

Obwohl ein Betriebssystem (OS) gegenseitig ausschließend ist, da es entweder Windows, MacOS oder Linux usw. ist, ist es manchmal möglich, ein Betriebssystem auf einem anderen auszuführen. Zum Beispiel besteht die Möglichkeit, Windows OS auf MacOS und Android OS auf Windows OS auszuführen. Der Zweck hinter dem Stapeln von Betriebssystemen ist das Testen eines Betriebssystems, das Isolieren riskanter Software vom Host-Betriebssystem, das Ausführen einer alten Version eines Betriebssystems oder das Entwickeln und Testen von Code über Plattformen hinweg. Eine EVM wird in Blockchains verwendet, weil sie eine universelle, zuverlässige Möglichkeit bietet, Smart-Contracts auszuführen und sicherzustellt, dass jeder Knoten im Netzwerk Transaktionen auf genau die gleiche Weise ausführt.

Was ist eine virtuelle Maschine?

Eine virtuelle Maschine (VM) ist im Wesentlichen ein anderer Computer, der in Ihrem bestehenden Computer existiert. Mit nur wenigen Klicks können Sie sie einrichten, ohne zusätzliche physische Hardware zu benötigen. Einmal in Betrieb, verhält sie sich wie ein vollwertiger Computer. Sie können ein Betriebssystem installieren, Dateien speichern, Anwendungen ausführen und sogar im Internet surfen, und all das ist innerhalb dieses virtuellen Raums möglich. In der Welt der Kryptowährungen werden Smart-Contracts auf Blockchains entwickelt und auf virtuellen Maschinen ausgeführt. Die bekannteste davon ist die Ethereum Virtual Machine (EVM).

Hinter den Kulissen ist es Ihr Hauptcomputer, bekannt als Host, der dies ermöglicht. Um die VM reibungslos laufen zu lassen, teilt der Host seine eigenen Ressourcen wie Speicher, Rechenleistung und Speicherplatz. Diese Einrichtung ist praktisch, wenn Sie mit einer Software arbeiten müssen, die nur auf einem anderen Betriebssystem läuft als dem, das auf Ihrem Host installiert ist.

Wie eine VM funktioniert

Wie funktioniert eine virtuelle Maschine also tatsächlich? Im Zentrum des gesamten Prozesses steht ein spezielles Stück Software, genannt Hypervisor. Der Hypervisor fungiert wie ein Manager, der die physischen Ressourcen Ihres Computers nutzt. Zu diesen Ressourcen gehören Komponenten wie der Prozessor (CPU), der Speicher (RAM) und der Speicherplatz. Sie werden so eingerichtet, dass sie in effizienter Aufteilung arbeiten, damit eine oder sogar mehrere virtuelle Maschinen gleichzeitig laufen können.

Es gibt zwei Arten, wie Hypervisoren typischerweise eingerichtet werden. Einige werden direkt auf der Hardware selbst installiert, weshalb sie oft in Rechenzentren und Cloud-Umgebungen zu finden sind, wo Geschwindigkeit und Effizienz am wichtigsten sind. Andere laufen auf Ihrem normalen Betriebssystem, fast wie jede andere App. Diese sind häufiger für den täglichen Gebrauch, zum Testen oder für Entwicklungsarbeiten. Zum Beispiel können Sie das Android-Ökosystem auf Windows OS genießen, indem Sie eine App wie BlueStacks installieren.

Sobald der Hypervisor seine Arbeit erledigt hat und Ihre virtuelle Maschine bereit ist, können Sie sie wie einen physischen Computer behandeln. Sie können sie hochfahren und dann Programme installieren, das Internet nutzen oder sogar Anwendungen erstellen und ausführen, alles innerhalb dieses virtuellen Raums.

Virtuelle Maschinen in Blockchain-Netzwerken

Die meisten Menschen, die Blockchain-Anwendungen nutzen, denken nie über die unsichtbare Infrastruktur nach, die alles reibungslos laufen lässt. Ob Sie Token auf einer dezentralen Börse tauschen, ein NFT prägen oder Gelder über eine Layer-2-Blockchain senden, eine wichtige Komponente erledigt alle schweren Aufgaben im Hintergrund. Diese Komponente ist die Blockchain-virtuelle Maschine.

In der traditionellen Technikwelt ist eine virtuelle Maschine (VM) im Grunde eine isolierte Sandbox. Sie ermöglicht Entwicklern, Software in einer begrenzten und kontrollierten Umgebung auszuführen. Diese Software ist von der zugrunde liegenden Hardware getrennt. In Blockchain-Netzwerken dienen VMs jedoch einem ganz anderen Zweck. Sie fungieren als Ausführungs-Engines für Smart-Contracts, die selbstausführenden Code-Agenten, die es dezentralen Anwendungen ermöglichen, rund um die Uhr reibungslos zu laufen. Ohne VMs gäbe es keine zuverlässige Möglichkeit für Tausende unabhängiger Computer auf der ganzen Welt, sich darüber zu einigen, wie ein Vertrag ausgeführt werden sollte.

Ethereum Virtual Machine

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist das bekannteste Beispiel für Blockchain-VMs. Sprachen wie Solidity, Vyper oder Yul können von Entwicklern verwendet werden, um Verträge zu schreiben und sie auf Ethereum sowie anderen EVM-kompatiblen Blockchains zu implementieren. Die EVM stellt sicher, dass jeder Knoten Smart-Contracts auf genau die gleiche Weise verarbeitet, da sie dazu beiträgt, Konsistenz und Sicherheit im gesamten Netzwerk aufrechtzuerhalten.

Andere VMs in der Blockchain-Welt

Aber Ethereum ist nicht die einzige Blockchain, die eine virtuelle Maschine hat. Verschiedene Blockchain-Netzwerke entwerfen ihre eigenen Modelle, um Ziele zu erreichen, die ihren Anforderungen entsprechen. NEAR und Cosmos setzen auf WebAssembly-basierte VMs, die für ihre Flexibilität bekannt sind. Diese ermöglichen es, Smart-Contracts in mehreren Programmiersprachen zu schreiben, was die Hürden für Entwickler senkt, die nicht etwas völlig Neues lernen wollen. Währenddessen legt die MoveVM, die von Blockchains wie Sui verwendet wird, mehr Wert auf die Move-Sprache, um die Sicherheit bei der Ausführung von Transaktionen zu priorisieren. Solana geht mit seiner Solana Virtual Machine einen anderen Weg, optimiert für die gleichzeitige Verarbeitung vieler Transaktionen. 

Obwohl die meisten Benutzer nie direkt mit ihnen interagieren, arbeiten VMs ständig im Hintergrund. Wenn Sie einen Token-Swap auf einer DeFi-Plattform wie Uniswap durchführen, führt die EVM den Vertrag aus. Wenn Sie ein neues NFT prägen, aktualisiert die VM das Hauptbuch, um zu zeigen, wem es gehört. Selbst fortschrittliche Skalierungslösungen wie Zk-Rollups sind auf spezialisierte VMs wie zkEVMs angewiesen, die die Ausführung von Smart-Contracts mit kryptografischen Beweisen kombinieren, um sowohl Effizienz als auch Sicherheit zu verbessern.

Nachteile von VMs

Dennoch haben virtuelle Maschinen auch bestimmte Nachteile. VMs führen Code aus und verwalten Smart-Contracts auf geliehenen Komponenten, was Prozesse im Vergleich zur direkten Ausführung auf Hardware verlangsamt. Betriebliche Komplexität ergibt sich aus der Wartung von VMs in großen Netzwerken, die ständige Updates und spezialisiertes Wissen erfordern. Kompatibilität ist ein weiterer Nachteil. Ein für Ethereum geschriebener Vertrag wird nicht ohne wesentliche Änderungen auf Solana laufen. Dies schafft zusätzliche Arbeit für Entwickler, die mehrere Ökosysteme erreichen wollen.

Trotz dieser Herausforderungen bleiben Blockchain-VMs im Kern der Innovation in dezentraler Technologie. Sie sind die unbesungenen Helden, die Benutzer dazu bringen, Code bereitwillig zu vertrauen, anstatt Vermittlern. VMs schaffen eine Welt von Finanzprodukten, digitalem Eigentum und dezentralen Gemeinschaften. Während Sie sie vielleicht nie direkt sehen, sind virtuelle Maschinen die stillen Motoren, die die Blockchain-Wirtschaft in Bewegung halten.

Fazit

Kurz gesagt, virtuelle Maschinen mögen unbemerkt bleiben, aber sie spielen eine entscheidende Rolle in der modernen Technologie. Indem sie die Dinge hinter den Kulissen einfacher und sicherer machen, helfen sie uns, neue Arten von Computerprogrammen zu bauen und zu nutzen und verändern, wie wir Informationen vertrauen und teilen. Ob sie die neuesten Blockchain-Tools antreiben oder Menschen ermöglichen, Software in einem geschützten Raum auszuführen, VMs verbessern sich leise weiter. Ihre wahre Kraft liegt darin, wie sie alles aus dem Hintergrund unterstützen, was zeigt, dass vieles, was Technologie am besten funktionieren lässt, oft unsichtbar ist.