Các chuỗi khối ban đầu được sử dụng như các mạng phi tập trung để xử lý giao dịch. Tuy nhiên, máy ảo đã tạo điều kiện cho việc phát triển hợp đồng thông minh trên cơ sở các chuỗi khối, biến chúng thành các thành phần cơ bản cho một loạt các ứng dụng và trường hợp sử dụng. Các ví dụ tiêu biểu bao gồm Máy ảo Solana (SVM) và Máy ảo Ethereum (EVM).

Máy ảo Solana (SVM) là cơ sở hạ tầng phần mềm hỗ trợ cho blockchain Solana, cho phép thực hiện hợp đồng thông minh và đạt được khả năng xử lý giao dịch cao hơn. Khác với Máy ảo Ethereum (EVM), hoạt động theo mô hình xử lý tuần tự và sử dụng Solidity, SVM sử dụng ngôn ngữ lập trình Rust và xử lý giao dịch song song.

Solana Virtual Machine (SVM) là gì?

Solana Virtual Machine (SVM) là môi trường thực thi xử lý các giao dịch, hợp đồng thông minh và chương trình trên mạng Solana. Solana Virtual Machine nâng cao khả năng mở rộng của mạng bằng cách xử lý hàng ngàn giao dịch mỗi giây (TPS). Nhà phát triển khẳng định rằng SVM được tối ưu hóa cho các tình huống đòi hỏi cao và được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Rust để thực thi các giao dịch một cách hiệu quả nhất.

Ethereum là nền tảng đầu tiên phát triển máy ảo blockchain, EVM, đã trở thành tiêu chuẩn ngành công nghiệp. Kiến trúc của EVM đã truyền cảm hứng cho nhiều blockchain khác nhau, bao gồm BNB Smart Chain, Avalanche và Tron, đã triển khai hệ thống tương thích hoặc phát triển từ EVM.

Máy ảo Solana đã trở thành đối thủ đáng gờm của EVM đã được thiết lập. SVM hoạt động như một bộ xử lý ảo chịu trách nhiệm triển khai hợp đồng thông minh, xử lý giao dịch và thực hiện các yêu cầu khác từ những hợp đồng này.

Các giao dịch này là các yêu cầu thay đổi trạng thái, được tính toán bởi Solana VM và cập nhật trạng thái tổng thể của blockchain sau mỗi lần lặp. Tóm lại, môi trường thực thi của blockchain Solana là SVM. Nó cung cấp một mạng động cho việc phát triển và vận hành các ứng dụng Web3 thông qua việc làm việc cùng lớp đồng thuận của blockchain Solana.

SVM có thể hỗ trợ nhiều ứng dụng hợp đồng thông minh khác nhau, như DeFi, GameFi và các ứng dụng phi tập trung khác. Solana VM là một máy modular tương tự như EVM. Nó có thể triển khai cùng với các thành phần khác, chẳng hạn như một lớp khả năng truy cập dữ liệu hoặc đồng thuận, để xây dựng các mạng phi tập trung với sự thay đổi tối thiểu hoặc không có sự thay đổi so với hình thức ban đầu của chúng.

Nguồn: giao thức Squads

Máy ảo (VM) là gì?

Máy ảo (VM) là một thành phần phần mềm thực thi các chương trình, thường được gọi là môi trường chạy, trong ngữ cảnh của các chuỗi khối. Nó được sử dụng để triển khai các hợp đồng thông minh cho mạng tiền điện tử. Máy ảo cũng có thể tối ưu quá trình triển khai cho các nhà phát triển trên các kênh khác sử dụng cùng máy ảo.

Khi một giao dịch được gửi đi, máy ảo của mạng chịu trách nhiệm xử lý nó và quản lý trạng thái của blockchain, đó là trạng thái hiện tại của toàn bộ mạng, khi nó bị ảnh hưởng bởi việc thực hiện giao dịch. Máy ảo thiết lập các quy định chính xác cho việc thay đổi trạng thái của mạng.

VM chuyển đổi mã hợp đồng thông minh thành định dạng mà phần cứng của trình xác thực có thể thực thi trong quá trình xử lý giao dịch. Máy ảo Solana (SVM) biên dịch Rust, C và C ++ thành mã byte BPF, ngôn ngữ chính để viết các hợp đồng thông minh trên Solana. Quá trình này cho phép các nút mạng (trình xác thực) thực hiện các giao dịch một cách hiệu quả.

Trước đây, người dùng đã sử dụng các máy ảo (VMs) như môi trường thử nghiệm hoàn toàn cách ly khỏi hệ điều hành máy tính chính của họ. Máy ảo blockchain phục vụ như lớp thực thi của mạng cho các ứng dụng phi tập trung, khác với máy ảo truyền thống, được cô lập trong hộp cát. Máy ảo blockchain (VMs) phi tập trung, cho phép các nút trên mạng chạy một phiên bản của máy ảo blockchain trên thiết bị của họ, tính toán các thay đổi trạng thái và giám sát các thay đổi trạng thái được đề xuất bởi các bộ xác minh khác để đạt được sự nhất quán. Điều này đảm bảo rằng các giao dịch được ghi chính xác trên mạng.

Solana Virtual Machine (SVM) hoạt động như thế nào?

Các nút (người xác minh) trên blockchain hoạt động như các phiên bản độc lập, tự trị của Máy ảo Solana. Mỗi người xác minh xử lý giao dịch trong một môi trường cục bộ SVM cách ly trên phần cứng của họ. Tuy nhiên, SVM phải trước tiên chuyển đổi hợp đồng thông minh thành định dạng mà phần cứng của người xác minh có thể xử lý trước khi người xác minh có thể thực thi hợp đồng thông minh.

Trạng thái của blockchain được thay đổi khi một hợp đồng thông minh được triển khai một cách hiệu quả. Sự thay đổi này phải được báo cáo cho runtime của Slana, sau đó chuyển tiếp các thay đổi đến SVM, cho phép tất cả các nút xác nhận viên cập nhật blockchain với sự thay đổi trạng thái.

Việc sử dụng Xử lý giao dịch song song SeaLevel là một thành phần quan trọng của máy ảo Solana, cung cấp sự tương phản đáng kể với máy ảo Ethereum. Có rất nhiều lý do tại sao SVM có thể xử lý các giao dịch nhanh hơn EVM; Tuy nhiên, yếu tố chính là sự chênh lệch về thời gian chạy của hai blockchain. Tóm lại, EVM chỉ có thể xử lý một hợp đồng đồng thời do thời gian chạy "đơn luồng" của nó. Mặt khác, SVM sử dụng thời gian chạy "đa luồng" có thể xử lý đồng thời nhiều hợp đồng.

Các cơ chế hoạt động của SVM có thể bị đảo lộn thông qua một loạt các quy trình riêng biệt. Chúng bao gồm;

• Máy chủ xác thực: Solana đã phân tán nhiều nút xác thực trên toàn thế giới. Mỗi phiên bản của SVM được thực thi độc lập, cho phép hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau.
• Hợp đồng thông minh đã được chuẩn bị sẵn: Bước đầu tiên của SVM là dịch hợp đồng thông minh sang một ngôn ngữ mà nút có thể hiểu. Điều này đảm bảo rằng hợp đồng thông minh được thực thi một cách chính xác.
• Thực hiện Hợp đồng Thông minh: Hợp đồng thông minh được thực thi sau khi được định dạng đúng. Hợp đồng thông minh cập nhật dữ liệu blockchain cụ thể trên phiên bản SVM đang chạy trên nút cụ thể.
• Đạt được sự nhất trí: Blockchain đã được sửa đổi này được phân phối cho tất cả các nút mạng khác để đạt được sự nhất trí.

Xử lý Giao dịch Song song Mức nước biển

SeaLevel là một thành phần quan trọng của Solana VM, vì nó cho phép máy ảo thực hiện các giao dịch song song. Mô hình xử lý giao dịch song song xử lý các giao dịch đồng thời bởi các trình xác thực trên mạng, không giống như mô hình thực thi tuần tự. Điều này cho phép mạng đạt được thông lượng cao hơn và khả năng mở rộng được cải thiện. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng quy mô "theo chiều ngang" trong môi trường thực thi Solana bằng cách cho phép triển khai đồng thời nhiều hợp đồng thông minh mà không ảnh hưởng đến hiệu suất tương ứng của chúng. Hợp đồng thông minh Solana tạo điều kiện thuận lợi cho việc này bằng cách chỉ định dữ liệu (trạng thái) sẽ được đọc hoặc ghi trong quá trình thực hiện.

Điều này cho phép thực hiện song song các giao dịch không xung đột và đơn giản truy cập cùng thông tin. Sealevel cho phép SVM xử lý hàng ngàn giao dịch cùng một lúc thay vì từng cái một, như EVM của Ethereum làm.

Sealevel áp dụng kiểm soát tương hòa lạc quan, một phương pháp cho phép thực hiện các giao dịch song song bằng cách cho rằng hầu hết chúng sẽ không xung đột. Nếu phát hiện xung đột trong quá trình thực hiện, Sealevel sẽ thử lại tuần tự các giao dịch xung đột. Một quy trình quay lại được áp dụng.

SeaLevel tối ưu hóa việc thực thi hợp đồng thông minh bằng cách cho phép thực hiện đồng thời nhiều giao dịch trên các nút khác nhau trong mạng Solana. Điều này được thực hiện bằng cách xác định và phân tách các giao dịch có thể được xử lý song song mà không có nguy cơ can thiệp dựa trên dữ liệu mà chúng truy cập hoặc sửa đổi để đạt được điều này. SeaLevel thông minh sắp xếp các giao dịch có thể xung đột để đảm bảo thực thi chính xác và có trật tự.

Lợi ích của SeaLevel

Lợi ích chính của phương pháp xử lý song song là tính mở rộng. Mạng lưới Solana có thể mở rộng một cách hiệu quả mà không gặp các rào cản thông thường được quan sát trong các hệ thống xử lý tuần tự truyền thống được sử dụng bởi các chuỗi khối khác, như Ethereum. Khả năng của SeaLevel để xử lý tăng song song cùng với khối lượng giao dịch. Điều này dẫn đến việc giảm thiểu các khoảng thời gian xử lý và tăng tốc độ giao dịch, cần thiết cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất thời gian thực.

Sự khác biệt giữa các mô hình thực thi song song và tuần tự

Thực thi song song là một giải pháp tinh vi cho phép thực hiện đồng thời và phân loại độc lập các giao dịch. Thực thi song song, khác với phương pháp Thực thi Tuần tự truyền thống, cho phép xử lý đồng thời nhiều giao dịch, nâng cao tính mở rộng và hiệu suất của mạng.

Phương pháp cơ bản là điểm khác biệt chính. Toàn bộ mạng phải xác nhận mỗi giao dịch với Thực thi Tuần tự. Điều này dẫn đến tiêu thụ năng lượng đáng kể và tăng nỗ lực cho các thợ đào hoặc các nhà xác minh. Ngược lại, Thực thi song song cải thiện tốc độ giao dịch. Nó giảm chi phí liên quan bằng cách tối ưu hóa khả năng của mạng, đảm bảo tính tương thích với môi trường Ethereum Virtual Machine (EVM).

Sự khác biệt giữa Máy ảo Solana (SVM) và Máy ảo Ethereum (EVM)

SVM và EVM: Phân biệt khách hàng

Ethereum và Solana là hai blockchain đặc biệt vì sử dụng nhiều khách hàng xác minh giao dịch. Nếu một khách hàng cụ thể gặp khó khăn, nhiều khách hàng xác minh có thể giúp ngăn chặn sự cố mạng. EL (Execution Layer) và CL (Consensus Layer) là hai loại khách hàng xác minh.

Khách hàng thực hiện chịu trách nhiệm cho những điều sau đây:

• nhận các giao dịch mới được phát tán trên mạng
• thực hiện chúng trên EVM
• duy trì trạng thái và cơ sở dữ liệu hiện tại của tất cả dữ liệu Ethereum

Nguồn: Ngân hàng AMINA

Trên một phía khác, các khách hàng đồng thuận thực hiện thuật toán đồng thuận PoS và đạt được sự đồng thuận trên mạng bằng cách sử dụng dữ liệu đã được xác minh từ các khách hàng thực thi.

Các nút xác nhận Ethereum thường hoạt động với cả khách hàng thực thi và khách hàng thống nhất, vì hai loại khách hàng này thực hiện các chức năng khác nhau. Ngược lại, Solana tích hợp cả hai khả năng vào một khách hàng duy nhất. Solana Labs là tổ chức đầu tiên phát triển khách hàng xác nhận đầu tiên trên Solana.

Nguồn: Ngân hàng AMINA

Kể từ thời điểm đó, đã có nhiều nỗ lực độc lập để tạo ra thêm các máy chủ xác minh đầy đủ hoặc nhẹ trên mạng lưới Solana:

Jito Labs

Vào tháng Tám năm 2022, Jito Labs đã công bố một trình khách xác minh thứ hai trên mạng chính. Jito chịu trách nhiệm duy trì, sửa đổi và triển khai phiên bản rẽ nhánh của mã nguồn Solana Labs, mà anh ta phát triển độc lập. Tuy nhiên, trình khách này có một khuyết điểm trong trình khách Solana Labs, vì nó là một bản sao của trình khách hiện có.

Firedancer

Vào tháng 8 năm 2022, Jump Crypto tiết lộ ý định phát triển một phiên bản validator mới trên Solana. Phiên bản validator này được tạo hoàn toàn bằng ngôn ngữ C++ và đã chứng minh được sự tăng cường hiệu suất đáng kể. Firedancer đã xử lý lên đến một triệu giao dịch mỗi giây trong môi trường kiểm thử. So với đó, phiên bản gốc của Solana Labs xử lý gần 55.000 giao dịch mỗi giây trong môi trường kiểm thử tương tự.

Sig

Vào tháng 7 năm 2023, Syndica tiết lộ việc tạo ra Sig, một trình điều khiển xác thực cho mạng lưới Solana được viết bằng ngôn ngữ lập trình Zig. Đội ngũ xác thực tại Syndica ban đầu triển khai giao thức lời đồn cho Sig vào tháng 9 năm 2023.

TinyDancer

TinyDancer, một lite client cho Solana, hiện đang được phát triển tích cực bên cạnh bốn client xác nhận viên. TinyDancer và các lite client khác không xây dựng các block hoặc tham gia vào sự đồng thuận; thay vào đó, chúng hỗ trợ việc xác minh trạng thái của một blockchain mà không cần vận hành một nút đầy đủ.

SVM vs. EVM: Số Lượng Nodes

Các blockchain có số lượng người xác minh lớn hơn thường có tính chất bền vững hơn. Người dùng phải có đảm bảo rằng quá trình truyền tải của họ sẽ được ghi lại khi họ thực hiện một hợp đồng trên một blockchain. Lý tưởng nhất, mỗi thêm vào một blockchain đều được ghi lại trên mỗi người xác minh trên chuỗi đó, đó là lý do tại sao số lượng người xác minh quan trọng. Một loạt người xác minh đa dạng đảm bảo chống lại các sự kiện thảm họa như một trục trung tâm dữ liệu bị gián đoạn.

Số Node EVM

Ethereum phân loại các nút thành ba loại dựa trên sự tham gia vào sự nhất trí và mức độ lưu trữ dữ liệu của họ:

Full Node: Full nodes mua và xác minh dữ liệu cho mỗi khối trong blockchain, xác minh từng khối một. Có nhiều loại nút đầy đủ, một số bắt đầu từ khối sơ khai và xác minh tất cả các mục nhập trong toàn bộ lịch sử blockchain. Các nút khác bắt đầu xác minh từ các khối tin cậy mới nhất, thường duy trì một bản sao cục bộ của 128 khối gần đây nhất và định kỳ xóa dữ liệu cũ để tiết kiệm không gian đĩa. Dữ liệu cũ có thể được tái tạo khi cần thiết.

Nút lưu trữ: Các nút lưu trữ xác minh và duy trì tất cả các khối từ khối Genesis trở đi, đảm bảo không có dữ liệu nào bị xóa. Chúng là không thể thiếu để truy vấn các bộ dữ liệu thử nghiệm mà không cần đào tạo đáng tin cậy và dịch vụ như khám phá khối, nhà cung cấp ví và phân tích chuỗi.

Nút nhẹ: Khác với blockchain đầy đủ, các nút nhẹ chỉ lấy tiêu đề khối. Các nút đầy đủ được yêu cầu cung cấp thông tin bổ sung về nhu cầu của các nút nhẹ. Khi nhận dữ liệu, các nút nhẹ có thể xác minh độc lập so với gốc trạng thái của tiêu đề khối. Chúng không cần băng thông cao hoặc phần cứng tinh vi, cho phép tham gia vào mạng Ethereum từ điện thoại di động hoặc thiết bị nhúng. Nút nhẹ không thể trở thành người khai thác hoặc xác minh viên, vì chúng không tham gia vào sự nhất trí. Tuy nhiên, chúng có thể truy cập vào blockchain Ethereum và cung cấp cùng mức bảo mật và chức năng như các nút đầy đủ.

SVM Node Numbers

Các nút trong Solana được phân loại thành hai loại theo sự tham gia của họ trong sự đồng thuận:

• Các nút đồng thuận: Các nút đồng thuận là rất cần thiết đối với mạng lưới, vì chúng tạo và đề xuất các khối mới và bỏ phiếu về tính hợp lệ của các khối mới được đề xuất bởi các nút khác. Chúng là không thể thiếu cho hoạt động của mạng lưới.

• RPC Nodes (Remote Procedure Call Nodes): RCP Nodes là không thể thiếu đối với dApps được xây dựng trên blockchain Solana, vì chúng hoạt động như Cổng thông tin cho dữ liệu blockchain. Chúng độc lập xác minh tất cả các khối mới và các thay đổi mạng, tương tự như các nút đồng thuận, nhưng chúng không tham gia vào việc bỏ phiếu.

Từ đầu, Solana phân biệt giữa các nút RPC và các nút đồng thuận. Tuy nhiên, các nút RPC không thực hiện việc bỏ phiếu. Các nút RPC của Ethereum thường được xây dựng từ các nút hoàn chỉnh hoặc các nút lưu trữ. Số lượng nút tuyệt đối của Solana cao hơn so với các chuỗi khối dựa trên chứng minh cổ phần khác. Quỹ dự định sớm thay đổi các chương trình của mình để thúc đẩy chất lượng của các nút thay vì chỉ là số lượng nút.

Tổng số nút nhất quán đã giảm từ khoảng 2200 xuống còn 1700 vào tháng 3 năm 2023. Sự giảm này là kết quả của một lượng lớn cổ phần được phân phối lại từ các nút tính phí 100%. Các bên liên quan đã nhận thức được vấn đề và đã chuyển giao quyền ủy thác sang các nhà xác minh hoạt động hơn. Sau sự suy giảm này, số lượng nút nhất quán đã tăng dần và ổn định, với tổng cộng 1.961 nút nhất quán và 2.874 nút xác minh viên tính đến ngày 13 tháng 9.

Tóm tắt Sự khác biệt giữa SVM và EVM

Kết luận, dưới đây là một so sánh giữa các nút SVM và các nút EVM:

Mô hình quản lý giao dịch: SVM sử dụng mô hình xử lý song song, cho phép thực hiện nhiều giao dịch cùng một lúc, từ đó cải thiện khả năng xử lý và giảm độ trễ. Trái ngược với đó, EVM xử lý giao dịch tuần tự, có thể dẫn đến tắc nghẽn mạng trong các giai đoạn sử dụng cao.

Ngôn ngữ lập trình: SVM hỗ trợ Rust, một ngôn ngữ nổi tiếng với tính hiệu suất cao. Ngôn ngữ này đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao và bảo mật. Ngược lại, EVM sử dụng Solidity, một ngôn ngữ lập trình được thiết kế để phát triển hợp đồng thông minh.

Triển khai Hợp đồng Thông minh: Mỗi trình xác thực thực thi hợp đồng thông minh trên SVM độc lập, tạo điều kiện cho các hoạt động mạng hiệu quả hơn. Ngược lại, EVM đòi hỏi tất cả các nút đạt được sự đồng thuận về kết quả của việc thực thi hợp đồng thông minh, điều này có thể làm chậm thời gian xử lý.

Kết luận

SVM là một môi trường thực thi trên blockchain Solana, ưu tiên việc triển khai hiệu quả các hợp đồng thông minh và xử lý giao dịch. Nó nâng cao khả năng mở rộng và lưu lượng giao dịch bằng cách sử dụng ngôn ngữ lập trình Rust và xử lý giao dịch song song. SVM đối mặt với các trở ngại, bao gồm nhược điểm bẩm sinh của mô hình thực thi song song và độ cong học của ngôn ngữ Rust. Tuy nhiên, việc sử dụng và áp dụng SVM trong tương lai dự kiến sẽ tăng lên do tích hợp với các công nghệ AI mới nổi.