Вступ

Технологія блокчейну перебуває в постійному процесі еволюції, при цьому віртуальні машини (VMs) відіграють важливу роль як середовище виконання для смарт-контрактів блокчейну. VMs є критичними для безпеки, продуктивності та досвіду розробника. Останніми роками, оскільки сценарії застосування стали більш складними, а попит на часті взаємодії збільшився, традиційна Віртуальна Машина Ethereum (EVM) показала кілька обмежень. У цій статті буде розглянуто траєкторію розвитку альтернативних віртуальних машин (altVMs), їх технічні переваги та майбутні тенденції.

Що таке altVM?

Джерело даних: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

altVMs посилаються на віртуальні машинні рішення, відмінні від Ethereum Virtual Machine (EVM). Ці альтернативи призначені для вирішення недоліків традиційного EVM в таких областях, як безпека, продуктивність та гнучкість розробки. altVMs пропонують більш ефективне та безпечне середовище виконання для смарт-контрактів за допомогою інноваційної архітектури та підтримки мови, надаючи розробникам блокчейну покращені інструменти для їх проєктів.

Чому нам потрібні альтернативні віртуальні машини?

Стрімкий розвиток технології блокчейн підняв планку базової інфраструктури. Оскільки віртуальна машина Ethereum (EVM) з'явилася як раннє рішення для виконання смарт-контрактів, вона поступово виявила низку обмежень. Поява altVM має на меті вирішити ці проблеми та просунути блокчейн-екосистему до більш безпечного, ефективного та гнучкого майбутнього.

Джерело даних: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

Обмеження EVM

Нижче наведено основні проблеми з поточною віртуальною машиною Ethereum (EVM):

• Недостатня безпека: При проектуванні EVM механізм "необмеженої авторизації" смарт-контрактів легко може призвести до вразливостей, таких як неможливість користувачів скасувати дозволи після надання їх, що може призвести до крадіжки активів. Згідно з щорічним звітом CertiK 2024 року, на ланцюгу Ethereum було втрачено понад $740 мільйонів активів через проблеми, такі як вразливості смарт-контрактів та необмежені авторизації[2].
• Проблеми з продуктивністю: однопоточна модель обробки EVM обмежує пропускну здатність транзакцій (Ethereum обробляє приблизно 15 транзакцій на секунду) та призводить до нестабільних комісій за газ. У сценаріях високочастотної торгівлі (наприклад, DeFi, GameFi) це значно обмежує досвід користувача.

Джерело даних: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

• Обмежена гнучкість для розробників: EVM підтримує лише мову Solidity, що означає, що розробники повинні вивчити конкретний синтаксис та стикатися з труднощами у використанні традиційних знань з програмування.

Потреба, зумовлена складними сценаріями застосування

• Попит на високочастотну торгівлю: з децентралізованими біржами (DEX) та вибухом ринку NFT, традиційні ланцюги на основі EVM мають проблеми з підтримкою високочастотної торгівлі. Наприклад, SVM Solana успішно підтримує понад 1 мільярд доларів щоденних транзакцій на біржі Jupiter завдяки своїм можливостям паралельної обробки.
• Міжланцюжкова взаємодія: Зростання екосистем з декількома ланцюжками вимагає віртуальних машин, сумісних з різними протоколами. Наприклад, Fluent інтегрує EVM, SVM та WASM, дозволяючи розробникам викликати функції з різних ланцюжків у межах однієї таємниці.
• Потреби у приватному обчисленні та відповідності вимогам: EVM не має вбудованих механізмів захисту конфіденційності. На відміну від цього, альтернативні VM (наприклад, LeoVM від Aleo) використовують докази відсутності знань (ZKP) для забезпечення приватних транзакцій, що відповідає потребам відповідності на рівні підприємства.

Основні альтернативні віртуальні машини та їх технічні особливості

Під час проектування EVM стали очевидними вбудовані уразливості безпеки, проблеми з продуктивністю та відсутність гнучкості для розробників. Ці обмеження зараз утруднюють значне розширення та ефективну роботу блокчейн-додатків. У відповідь на ці питання галузь почала досліджувати нові середовища виконання смарт-контрактів - altVMs.

MoveVM (Aptos/Sui)

Вступ:

MoveVM був спочатку запропонований Facebook (тепер відомий як проект Diem) і зараз широко використовується на блокчейн-платформах, таких як Aptos та Sui. Він приймає парадигму програмування, спрямовану на ресурси, спеціально розроблену для забезпечення безпеки активів, щоб запобігти зловживанню або дублюванню активів, спричиненому логічними помилками.

Джерело даних: https://www.radixdlt.com/blog/thoughts-on-suis-movevm

Технічні особливості MoveVM

• У MoveVM активи розглядаються як «ресурси», тип даних, який не можна реплікувати та не можна знищити за бажанням. Це забезпечує послідовність стану активів.
• Розробники можуть створювати більш повторювані та легше перевіряються модулі контрактів за допомогою модульного програмування.
• У той ж час, MoveVM дозволяє інтегрувати кілька операцій у межах однієї транзакції, покращуючи ефективність транзакції.

Переваги MoveVM

• Висока безпека: Модель безпеки ресурсів ефективно уникати загроз безпеки авторизації, які зазвичай знаходяться в традиційних розумних контрактах.
• Висока гнучкість: Модульний дизайн та сильна перевірка типів дозволяють розробникам більш ретельно побудувати складну бізнес-логіку.
• Ефективне виконання: програмовані блоки транзакцій зменшують потребу в кількох взаємодіях on-chain, тим самим знижуючи споживання газу та затримки.

Віртуальна машина Solana (SVM)

Вступ:

Віртуальна машина Solana (SVM) - це середовище виконання блокчейну Solana, спеціально розроблене для відповідності потребам високочастотних, низьколатентних сценаріїв транзакцій. Вона підтримує паралельну обробку транзакцій і є критичною інфраструктурою для фінансових застосувань класу корпорацій.

Джерело даних: https://squads.so/blog/solana-svm-sealevel-virtual-machine

Технічні характеристики віртуальної машини Solana (SVM)

• Використовуючи унікальний час виконання Sealevel Solana, SVM може одночасно обробляти тисячі паралельних транзакцій.
• Оптимізуючи використання базового апаратного забезпечення, SVM досягає підтвердження транзакцій з низькою затримкою.

Переваги SVM

• Надзвичайно високий пропускний здатність: підтримує широкомасштабні паралельні транзакції, тому підходить для високочастотної торгівлі та фінансових застосувань.
• Низька затримка: оптимізований дизайн значно скорочує час підтвердження транзакцій.
• Ефективне використання ресурсів: високооптимізоване середовище виконання забезпечує ефективне планування та використання системних ресурсів.

CosmWasm (Екосистема Космосу)

Вступ:

CosmWasm - це платформа смарт-контрактів, побудована на WebAssembly (WASM) в екосистемі Cosmos. Вона дозволяє розробникам писати смарт-контракти на різних мовах програмування, таких як Rust та C/C++, що пропонує більшу гнучкість, ніж інші платформи, наприклад, Solidity.

Джерело даних: https://cosmwasm.cosmos.network/

Технічні особливості CosmWasm

• Розробники можуть писати контракти, використовуючи такі мови, як Rust, C і C++, долаючи обмеження Solidity.
• Байт-код WASM запускається в межах суворого піщаного ящика, обмежуючи доступ контракту до середовища хосту та запобігаючи зловмисним кодовим атакам.
• Як модуль SDK Cosmos, CosmWasm може безпосередньо викликати функціональні можливості власної ланцюга, такі як стейкінг та управління.

Переваги

• Сильна масштабованість: Загальнопризначена природа WASM дозволяє CosmWasm працювати ефективно на різних апаратних платформах.
• Безпечний пісочниця: угоди виконуються в ізольованому середовищі, що зменшує потенційні ризики безпеки для основного ланцюжка.
• Гнучкість розвитку: Підтримка кількох мов знижує поріг розробки, що сприяє розгортанню різноманітного спектру додатків у екосистемі.

Плинне гібридне середовище

Вступ

Середовище виконання змішаного типу є новим концепцією, призначеною для інтеграції переваг різних віртуальних машин (VMs), таких як EVM, SVM і WASM, забезпечуючи єдиний рівень виконання, який сумісний з різними віртуальними машинами.

Технічні особливості

• Інтеграція з кількома віртуальними машинами: абстрагуючись та інкапсулюючи відмінності між різними базовими віртуальними машинами, Fluent може планувати завдання з різних механізмів виконання на одній платформі.
• Міжланцюгова взаємодія: вона дозволяє розумним контрактам та активам з різних блокчейнів взаємодіяти в межах одного середовища, забезпечуючи безшовну інтеграцію.

Переваги

• Сумісність між віртуальними машинами: Fluent підтримує кілька середовищ віртуальних машин одночасно, пропонуючи розробникам уніфікований інтерфейс розробки.
• Підвищена міжопераційність: вона руйнує бар'єри між різними блокчейнами, сприяючи вільному руху активів та даних.
• Інтегровані взаємодоповнюючі переваги: Шляхом поєднання технологічних переваг різних ВМ він максимізує продуктивність та безпеку системи.

Порівняння переваг та недоліків основних альтернативних віртуальних машин

У попередньому розділі ми детально дослідили технологічні прориви головних альтернативних віртуальних машин у сферах безпеки, продуктивності та гнучкості розробки. З вигодами ефективного виконання, міжланцюгової взаємодії та управління безпекою ресурсів, які пропонують альтернативні віртуальні машини, нижче наведена таблиця порівняє EVM та альтернативні віртуальні машини за різними параметрами:

Майбутні тенденції розвитку altVMs

Еволюція технології блокчейн і вимоги ринку створили незворотну рушійну силу. Від високочастотної торгівлі до дотримання конфіденційності, від багатоланцюгової співпраці до інтеграції штучного інтелекту – традиційна архітектура EVM намагається задовольнити вимоги цих нових сценаріїв. Зростання altVM є результатом технологічної ітерації та неминучого вибору для трансформації галузі від «єдиної парадигми» до «багатовимірного симбіозу». Наступний аналіз виділяє три основні тенденції:

Ланцюгова абстракція: найкраща форма «безшовного кросчейну» для користувачів

Остаточна форма «безшовних крос-ланцюгів» для користувачів поступово стає реальністю. Завдяки розробці єдиного рівня взаємодії можуть бути агреговані стани та середовища виконання кількох ланцюгів, дозволяючи користувачам взаємодіяти, не знаючи про підґрунтя різниць між віртуальними машинами. Наприклад, протокол UniversalX мережі Particle дозволяє користувачам торгувати на ланцюгах EVM, SVM та MoveVM за допомогою одного облікового запису, при цьому комісії за газ автоматично розраховуються протоколом на всіх ланцюгах.

\
Додатково, дизайн інтент-центричний подальше спрощує операції користувача. Користувачам потрібно лише заявити свій намір, наприклад, "купити токен A за найкращою ціною", і бекенд автоматично підбере оптимальний шлях виконання, наприклад, розміщення замовлення на Solana та його вирішення на Ethereum. Безстатеве застосування Skate є типовим випадком, де користувачі можуть безпосередньо взаємодіяти з Polymarket на Polygon через свій гаманець TON ланцюга, не переміщуючи активи між ланцюгами. Стан централізовано зберігається головним ланцюгом Skate.
Протокол абстракції ланцюга NEAR, що використовує «Chain Signatures», досяг уніфікованої багатоланцюгової системи облікових записів, яка вже підтримує взаємодію між 8 ланцюгами, включаючи Bitcoin та Ethereum.

\
Майбутній вплив абстракції ланцюга буде багатогранним:

• Розробники зможуть розгортати додатки на кількох ланцюгах одним кліком, ділитися користувачами та ліквідністю.
• Користувачам Web2 не потрібно буде вивчати складну багатоланцюгову логіку, що значно знижує вхідний бар'єр і, таким чином, сприяє зростанню користувачів. [4]

Інтеграція штучного інтелекту та блокчейну

altVMs надають високоефективну основу для штучного інтелекту, що сприяє їх глибокій інтеграції. Агенти штучного інтелекту, такі як торгові боти та інструменти аналізу даних, покладаються на середовища з низькими затримками, а 65 000 TPS, пропоновані SVM, та можливості паралельної обробки MoveVM можуть підтримувати зворотний зв'язок на рівні мілісекунд.

Крім того, altVM ефективно підтримують високопродуктивні обчислення, необхідні для висновування моделі штучного інтелекту. Наприклад, віртуальна машина WASM від CosmWasm підтримує нативний код C++/Rust, який набагато ефективніший, ніж Solidity.

На практиці торгові агенти штучного інтелекту, такі як агент Aixbt на основі SVM, успішно аналізували дані on-chain в реальному часі та виконували арбітражні стратегії, з щоденним обсягом торгів понад $100 мільйонів. Підмережа Bittensor розгортає моделі машинного навчання через altVMs, надихаючи рудокопів вносити обчислювальну потужність. Натомість, підмережа Aptos використовує мову Move для захисту прав на інтелектуальну власність моделей.

У майбутньому протоколи автоматизації штучного інтелекту та ончейн-сервіси штучного інтелекту відіграватимуть дедалі важливішу роль у DeFi та інших блокчейн-додатках. Наприклад, протокол DeFi, заснований на MoveVM, може інтегрувати моделі контролю ризиків штучного інтелекту для динамічного коригування кредитних ставок, тоді як розробники можуть випускати інструменти штучного інтелекту через гібридне середовище Fluent, а користувачі можуть звертатися до таких сервісів, як перевірка доказів із нульовим розголошенням, що зберігають конфіденційність, якщо це необхідно.

Відповідність вимогам і масштабованість

altVM надають рішення для відповідності та масштабованості корпоративних додатків. З точки зору комплаєнсу, захист конфіденційності особливо важливий. Традиційні EVM не мають вбудованих механізмів конфіденційності, тоді як LeoVM Aleo реалізує транзакції відповідності за допомогою доказів з нульовим розголошенням (ZKP). MoveVM також відповідає вимогам аудиту фінансових установ завдяки своїй системі статичних типів та формальним інструментам верифікації (таким як Move Prover).

Що стосується масштабованості, altVM пропонують модульні архітектури та гібридні середовища виконання, що дозволяє підприємствам вибирати відповідну віртуальну машину відповідно до своїх потреб. Наприклад, CosmWasm підтримує швидку кастомізацію ланцюжків відповідності та взаємодіє з основним ланцюгом через протокол IBC, тоді як Fluent дозволяє компаніям вибирати EVM або WASM для запуску різних бізнес-модулів.

Типові випадки включають Nillion Network, яка поєднує обчислення конфіденційності з altVM, щоб забезпечити ончейн-рішення для транзакцій медичних даних, і планує запустити свою основну мережу в 2025 році. Блокчейн Onyx від JPMorgan також тестує транскордонну платіжну систему на основі MoveVM, використовуючи ресурсну модель для запобігання атакам подвійних витрат.

Висновок

altVM не призначені для заміни EVM, а скоріше, за допомогою вертикальної оптимізації сценаріїв і горизонтального розширення екосистеми, вони переводять блокчейн з «універсального ланцюга» в «кластер спеціалізованих ланцюгів». У майбутньому розробники зможуть вибирати віртуальні машини, наприклад, вибирати хмарні сервіси (наприклад, використовувати MoveVM для фінансових протоколів, SVM для ігор, Fluent для корпоративних систем). У той же час користувачі насолоджуватимуться безперебійним досвідом через шар ланцюгової абстракції. Цей процес є технологічною еволюцією та критичним поворотним моментом для блокчейну, оскільки він переходить від «іграшки для гіків» до «основної інфраструктури».