Виртуальные машины: скрытые двигатели, питающие блокчейн

Введение

Хотя операционная система (ОС) является взаимоисключающей, то есть это либо Windows, MacOS или Linux и т.д., иногда возможно запустить одну ОС на другой. Например, существует возможность запустить Windows OS на MacOS и Android OS на Windows OS. Цель стекирования операционных систем заключается в тестировании ОС, изоляции рискованного программного обеспечения от основной ОС, запуске старой версии ОС или разработке и тестировании кода на разных платформах. EVM используется в блокчейнах, поскольку обеспечивает универсальный, надежный способ запуска смарт-контрактов и гарантирует, что каждый узел в сети выполняет транзакции абсолютно одинаково.

Что такое виртуальная машина?

Виртуальная машина (VM) — это по сути другой компьютер, который существует внутри вашего текущего. Всего за несколько кликов вы можете настроить его без необходимости в дополнительном физическом оборудовании. После запуска она действует как полноценный компьютер. Вы можете установить операционную систему, хранить файлы, запускать приложения и даже просматривать интернет, и все это возможно в пределах этого виртуального пространства. В мире криптовалют смарт-контракты на блокчейнах разрабатываются и запускаются на виртуальных машинах. Самая распространенная из них — Ethereum Virtual Machine (EVM).

За кулисами именно ваш основной компьютер, известный как хост, делает это возможным. Чтобы VM работала бесперебойно, хост делится своими ресурсами, такими как память, вычислительная мощность и хранилище. Эта настройка пригодится, когда вам нужно работать с программным обеспечением, которое работает только на другой операционной системе, отличной от установленной на вашем хосте.

Как работает VM

Так как же на самом деле работает виртуальная машина? В центре всего процесса находится специальное программное обеспечение, называемое гипервизором. Гипервизор действует как менеджер, используя физические ресурсы вашего компьютера. Эти ресурсы включают такие компоненты, как процессор (CPU), память (RAM) и хранилище. Они настроены на эффективное разделение, чтобы одна или даже несколько виртуальных машин могли работать одновременно.

Существует два способа настройки гипервизоров. Некоторые устанавливаются непосредственно на само оборудование, поэтому их часто можно найти в центрах обработки данных и облачных средах, где скорость и эффективность имеют наибольшее значение. Другие работают поверх вашей обычной операционной системы, почти как любое другое приложение. Они более распространены для повседневного использования, тестирования или разработки. Например, вы можете наслаждаться экосистемой Android на Windows OS, установив приложение BlueStacks.

Как только гипервизор выполнил свою работу и ваша виртуальная машина готова, вы можете обращаться с ней как с физическим компьютером. Вы можете загрузить ее, а затем устанавливать программы, использовать интернет или даже создавать и запускать приложения, все это внутри этого виртуального пространства.

Виртуальные машины в блокчейн-сетях

Большинство людей, использующих блокчейн-приложения, никогда не задумываются о невидимой инфраструктуре, которая обеспечивает бесперебойную работу всего. Независимо от того, обмениваете ли вы токены на децентрализованной бирже, создаете NFT или отправляете средства через блокчейн Layer 2, жизненно важный компонент выполняет все тяжелые задачи в фоновом режиме. Этот компонент — блокчейн виртуальная машина.

В традиционном мире технологий виртуальная машина (VM) — это по сути изолированная песочница. Она позволяет разработчикам запускать программное обеспечение в ограниченной и контролируемой среде. Это программное обеспечение отделено от базового оборудования. Однако в блокчейн-сетях VM служат совершенно другой цели. Они выступают в качестве исполнительных механизмов для смарт-контрактов, самоисполняющихся агентов кода, которые позволяют децентрализованным приложениям работать бесперебойно 24/7. Без VM не было бы надежного способа для тысяч независимых компьютеров по всему миру согласовать, как должен выполняться контракт.

Ethereum Virtual Machine

Ethereum Virtual Machine (EVM) является наиболее известным примером блокчейн VM. Языки, такие как Solidity, Vyper или Yul, могут использоваться разработчиками для написания контрактов и их развертывания на Ethereum, а также на других EVM-совместимых блокчейнах. EVM гарантирует, что каждый узел обрабатывает смарт-контракты абсолютно одинаково, поскольку это помогает поддерживать согласованность и безопасность во всей сети.

Другие VM в мире блокчейна

Но Ethereum — не единственный блокчейн, у которого есть виртуальная машина. Различные блокчейн-сети разрабатывают свои собственные модели для достижения целей, специфичных для их требований. NEAR и Cosmos полагаются на VM на основе WebAssembly, известные своей гибкостью. Они позволяют писать смарт-контракты на нескольких языках программирования, что снижает барьеры для разработчиков, которые не хотят изучать что-то совершенно новое. Между тем, MoveVM, используемая блокчейнами, такими как Sui, придает большее значение языку Move для приоритета безопасности при выполнении транзакций. Solana идет другим путем со своей Solana Virtual Machine, оптимизированной для одновременной обработки множества транзакций. 

Хотя большинство пользователей никогда не взаимодействуют с ними напрямую, VM постоянно работают в фоновом режиме. Когда вы делаете своп токенов на DeFi-платформе, такой как Uniswap, EVM выполняет контракт. Если вы создаете новый NFT, VM обновляет реестр, чтобы показать, кому он принадлежит. Даже продвинутые решения для масштабирования, такие как zk-rollups, зависят от специализированных VM, таких как zkEVM, которые объединяют выполнение смарт-контрактов с криптографическими доказательствами для повышения как эффективности, так и безопасности.

Недостатки VM

Тем не менее, виртуальные машины также имеют определенные недостатки. VM запускают код и управляют смарт-контрактами на заимствованных компонентах, что делает процессы более медленными по сравнению с прямым запуском на оборудовании. Операционная сложность возникает из-за поддержки VM в больших сетях, требующих постоянных обновлений и специализированных знаний. Совместимость — еще один недостаток. Контракт, написанный для Ethereum, не будет работать на Solana без существенных изменений. Это создает дополнительную работу для разработчиков, которые хотят охватить несколько экосистем.

Несмотря на эти проблемы, блокчейн VM остаются в центре инноваций в децентрализованных технологиях. Они являются незаметными героями, которые заставляют пользователей доверять коду, а не посредникам. VM создают мир финансовых продуктов, цифровой собственности и децентрализованных сообществ. Хотя вы, возможно, никогда не увидите их напрямую, виртуальные машины — это тихие двигатели, которые поддерживают движение блокчейн-экономики.

Заключение

Вкратце, виртуальные машины могут остаться незамеченными, но они играют решающую роль в современных технологиях. Делая вещи проще и безопаснее за кулисами, они помогают нам создавать и использовать новые виды компьютерных программ и меняют то, как мы доверяем и делимся информацией. Независимо от того, питают ли они последние блокчейн-инструменты или позволяют людям запускать программное обеспечение в защищенном пространстве, VM продолжают тихо совершенствоваться. Их настоящая сила заключается в том, как они поддерживают все из фонового режима, показывая, что многое из того, что делает технологию лучшей, часто невидимо.