VM: المحرك الخفي وراء الويب 3

أبرز النقاط الرئيسية

• الآلات الافتراضية (VM) تُمكن من تشغيل أنظمة تشغيل مختلفة أو تطبيقات على جهاز واحد، مما يلغي الحاجة إلى أجهزة إضافية
• تعتبر أدوات أساسية للتحقق من صحة البرمجيات، والتجربة الآمنة لبيئات بديلة، وعزل البرامج المحتملة الضرر
• تعمل آلة Ethereum الافتراضية (EVM) كبنية تحتية أساسية لتنفيذ العقود الذكية وDApps على الشبكات اللامركزية العالمية
• على الرغم من التنوع والتحكم الذي توفره، فإن VMs لديها قيود: عبء أداء، استهلاك مرتفع للموارد الحاسوبية، ومتطلبات خبرة تقنية

المقدمة

تخيل أن تتمكن من تشغيل Windows على MacBook أو تجربة Linux دون تعديل النظام الأصلي أو شراء جهاز جديد. تجعل VMs ذلك ممكنًا من خلال بيئات معزولة حيث تتعايش أنظمة تشغيل وتطبيقات متعددة بأمان.

تجاوزت هذه القدرة أجهزة الكمبيوتر الشخصية. في شبكات البلوكتشين، تعمل VMs كآلية دفع للعقود الذكية والتطبيقات اللامركزية (DApps)، مما يسمح لآلاف العقد بمعالجة والتحقق من التعليمات في وقت واحد.

فك شفرة الآلة الافتراضية

تعمل VM كحاسوب محاكٍ، يمكن تكوينه بنقرات قليلة، دون إضافة مكونات مادية. يمكن تثبيت نظام تشغيل، إدارة الملفات، تشغيل البرامج، والوصول إلى الإنترنت — كل ذلك يعمل داخل خادم مضيف، يُعرف أيضًا بالآلة المضيفة.

يعمل نظام الخادم في الخلفية على توفير القدرة الحاسوبية: المعالج (CPU)، ذاكرة الوصول العشوائي، ومساحة القرص. تكشف هذه الهندسة عن قيمة خاصة عندما تحتاج إلى استخدام برامج محددة لنظام تشغيل معين.

الآلية: كيف تعمل VM

مكون يُسمى hypervisor يدير هذا النظام البيئي. يلتقط الموارد المادية للجهاز — CPU، RAM، التخزين — ويوزعها، مما يسمح لعدة VMs بمشاركة نفس البنية التحتية في وقت واحد.

هناك فئتان رئيسيتان من hypervisors:

النوع 1 (Bare-metal): يُثبت مباشرة على الأجهزة المادية، وهو السائد في مراكز البيانات والمنصات السحابية. يُحسن هذا الهيكل الأداء والكفاءة التشغيلية.

النوع 2 (Hospedado): يُشغل فوق نظام التشغيل التقليدي، ويعمل كتطبيق عادي. مناسب لبيئات الاختبار والتطوير.

بمجرد تكوينها، تبدأ VM كحاسوب مستقل: تثبيت البرامج، تصفح الإنترنت، تطوير التطبيقات.

لماذا تعتمد آلة افتراضية؟

اختبار بيئات جديدة: يمكن تقييم أنظمة تشغيل مختلفة دون تغيير الجهاز الرئيسي. كأنك تملك صندوق رمل آمن للتجارب.

الحماية من البرمجيات الخبيثة: يمكن تشغيل ملفات مشبوهة أو تطبيقات غير معروفة بشكل معزول. إذا وجدت برمجيات خبيثة أو تعطل، يظل جهازك الرئيسي سليمًا.

استعادة البرامج القديمة: يمكن إعادة تشغيل برامج مصممة لنظام Windows XP أو أنظمة قديمة أخرى عبر VMs تعيد إنشاء تلك البيئات، متجاوزة عدم التوافق مع الأجهزة الحديثة.

التطوير متعدد المنصات: يختبر المطورون الكود بشكل متزامن على أنظمة تشغيل مختلفة، محاكاة سلوك تطبيقات جديدة في بيئات متنوعة.

البنية التحتية السحابية: تعتمد خدمات مثل AWS، Azure، وGoogle Cloud على VMs. كل مثيل سحابي هو VM مستضاف في مراكز بيانات بعيدة، جاهز لاستضافة المواقع، التطبيقات، أو قواعد البيانات.

VM في عالم البلوكتشين: قلب Web3

بينما تعتبر VMs التقليدية بيئات معزولة للاختبار، تعمل الآلات الافتراضية للبلوكتشين كجوهر لمعالجة العقود الذكية في الشبكات اللامركزية.

تسمح آلة Ethereum الافتراضية (EVM) للمطورين بكتابة العقود الذكية باستخدام Solidity، Vyper أو Yul، ونشرها على شبكة Ethereum وشبكات متوافقة مع EVM. تضمن أن جميع المدققين في الشبكة يطبقون نفس القواعد عند معالجة أو إنشاء العقود.

تنفذ شبكات البلوكتشين المختلفة آلاتها الافتراضية الخاصة وفقًا لأهدافها المعمارية:

شبكات تعتمد على WebAssembly (WASM): تستخدم NEAR وCosmos VMs مبنية على WASM، تدعم العقود الذكية بلغات برمجة متعددة، مما يعزز المرونة.

MoveVM: تنفذ Sui MoveVM، الذي يعمل على لغة Move، مع التركيز على الأمان والكفاءة.

آلة Solana الافتراضية (SVM): تستخدم بيئة تنفيذ مخصصة (SVM) مصممة لمعالجة المعاملات بشكل متوازي، وإدارة حجم كبير من النشاط في وقت واحد.

آلة افتراضية في العمل: أمثلة عملية

تتفاعل مع VMs بشكل مستمر عند استخدام DApps، غالبًا دون أن تلاحظ:

معاملات DeFi: عند إجراء تبادل رموز في بروتوكولات لامركزية، تُنفذ العمليات بواسطة العقود الذكية على EVM.

إصدار NFTs: تنفذ VM الكود الذي يسجل ملكية كل أصل رقمي، محدثًا التاريخ عند الشراء أو النقل، لضمان دقة الملكية.

القابلية للتوسع في Layer 2: تستخدم حلول الطبقة الثانية VMs متخصصة. على سبيل المثال، zkEVM تتيح لـ zk-rollups تنفيذ العقود الذكية باستخدام إثباتات المعرفة الصفرية (ZKP).

تحديات الآلة الافتراضية

عقبة الأداء: تخلق VMs طبقة وسيطة بين الأجهزة والكود. قد يقلل ذلك من السرعة أو يتطلب موارد حاسوبية أكثر مقارنة بالتنفيذ المباشر.

تكاليف تشغيل مرتفعة: صيانة VMs — خاصة في البنى التحتية السحابية أو شبكات البلوكتشين — تتطلب إعداد دقيق، تحديثات مستمرة، ومعرفة تقنية متخصصة.

تشتت التوافق: غالبًا ما ترتبط العقود الذكية ببيئات VM محددة. يتعين إعادة كتابة أو تكييف الكود للعمل على شبكات غير متوافقة مثل Solana. يقضي المطورون وقتًا كبيرًا في نقل التطبيقات بين الأنظمة البيئية المختلفة.

الخلاصة النهائية

الآلات الافتراضية هي الركائز غير المرئية للحوسبة الحديثة — من أجهزة الكمبيوتر الشخصية إلى بنية البلوكتشين التحتية. تتيح تواجد أنظمة تشغيل متعددة، واختبار البرامج بأمان، وتلبية احتياجات الأجهزة الفريدة. في Web3، تعتبر VMs المحرك الذي يدعم العقود الذكية وDApps على الشبكات العالمية.

فهم كيفية عمل VM يمنح وضوحًا حول الآليات الداخلية للمنصات وأدوات DeFi التي نستخدمها يوميًا، كاشفًا عن التقنية المتقدمة وراء اللامركزية.

مراجع ذات صلة:

• ما هو البلوكتشين المعياري؟
• كيف تعمل شبكة الطبقة 2 للبيتكوين؟
• اختبارات الأمان للعقود الذكية: الأساسيات