ماشین مجازی اتریوم موازی شده (PEVM) چیست؟ بررسی نحوه عملکرد، مزایا و مقایسه با EVM

ماشین مجازی اتریوم (EVM) هسته مرکزی پردازش تراکنش‌ها و قراردادهای هوشمند در شبکه اتریوم است؛ سیستمی که به عنوان موتور محرک بزرگترین اکوسیستم بلاک‌چینی جهان شناخته می‌شود. مشکل اینجاست که این موتور قدرتمند، تمام تراکنش‌ها را پشت سر هم و در یک صف واحد و خطی پردازش می‌کند. در روزهای شلوغ بازار، وقتی ده‌ها هزار کاربر همزمان قصد خرید یک توکن جدید، مینت کردن NFT یا ثبت یک قرارداد دیفای را دارند، این صف طولانی به یک گلوگاه بحرانی تبدیل می‌شود. نتیجه این ترافیک، ساعت‌ها انتظار برای تایید یک تراکنش ساده و پرداخت کارمزدهای چند ده دلاری (Gas Fee) است که عملا فعالیت در شبکه را برای کاربران خرد غیرممکن و زیان‌ده می‌کند. راهکار این بحران در دل تکنولوژی ماشین مجازی اتریوم موازی شده (PEVM) نهفته است. در این مقاله بررسی می‌کنیم که این معماری جدید چگونه با پردازش همزمان تراکنش‌ها، گره کور کارمزدهای بالا و کندی شبکه را باز می‌کند و چه تاثیری بر آینده سرمایه‌گذاری در فضای دیفای خواهد داشت.

ماشین مجازی اتریوم موازی شده یا PEVM چیست؟

دنیای رمزارزها پر از نوآوری‌های جذاب است که هر روز برای حل مشکلات قبلی معرفی می‌شوند. یکی از این نوآوری‌های بسیار مهم، ماشین مجازی اتریوم موازی شده یا PEVM (یک سیستم پردازشی جدید که قابلیت انجام همزمان چندین کار را دارد) است. برای درک این مفهوم، نیازی نیست یک برنامه‌نویس حرفه‌ای باشید. کافی است بدانید که این تکنولوژی، در واقع یک ارتقای بزرگ برای مغز متفکر شبکه‌ی اتریوم به حساب می‌آید تا بتواند کارهای بسیار بیشتری را در زمان کمتری انجام دهد. اما برای اینکه دقیقا متوجه شویم این سیستم جدید چه کاری انجام می‌دهد، اول باید بدانیم سیستم قبلی چگونه کار می‌کرد و چه مشکلاتی داشت.

ماشین مجازی سنتی اتریوم EVM و محدودیت‌های مقیاس‌پذیری آن

ماشین مجازی اتریوم یا EVM (محیط نرم‌افزاری خاصی که کدهای شبکه‌ی اتریوم در آن اجرا می‌شوند) مانند یک ماشین حساب غول‌پیکر است که تمام اتفاقات شبکه را پردازش می‌کند. قراردادهای هوشمند (کدهای برنامه‌نویسی که توافقات را به صورت خودکار و بدون نیاز به واسطه اجرا می‌کنند) برای اینکه فعال شوند، به این ماشین نیاز دارند.

اما این ماشین مجازی سنتی یک مشکل بزرگ دارد: تمام کارها را به صورت ترتیبی و پشت سر هم انجام می‌دهد. برای درک بهتر، یک فروشگاه بزرگ را تصور کنید که صدها مشتری دارد، اما فقط یک صندوق‌دار در آن کار می‌کند. فرقی نمی‌کند که شما فقط یک بطری آب خریده باشید یا یک سبد پر از وسایل؛ در هر صورت باید در یک صف طولانی منتظر بمانید تا کار نفر قبلی تمام شود.

این پردازش تک‌ردیفه باعث ایجاد محدودیت شدیدی در مقیاس‌پذیری (توانایی شبکه برای مدیریت و پردازش همزمان تعداد زیادی از کاربران) می‌شود. وقتی افراد زیادی به طور همزمان می‌خواهند تراکنشی انجام دهند، شبکه شلوغ می‌شود و این موضوع دو پیامد منفی دارد:

• زمان تایید تراکنش‌ها به شدت طولانی می‌شود.
• هزینه‌ی گس شبکه (کارمزدی که کاربران برای انجام معامله و ثبت اطلاعات در بلاک چین پرداخت می‌کنند) به شکل سرسام‌آوری بالا می‌رود، زیرا کاربران برای اینکه کارشان زودتر راه بیفتد، حاضرند پول بیشتری به نودها (کامپیوترها و سیستم‌هایی که شبکه‌ی بلاک چین را سرپا نگه می‌دارند) پرداخت کنند.

مفهوم اجرای موازی تراکنش‌ها در فضای بلاک چین

حالا به همان مثال فروشگاه برگردیم. راه حل منطقی برای خلوت کردن صف چیست؟ بله، باز کردن چند صندوق جدید به طور همزمان. این دقیقا همان کاری است که اجرای موازی یا Parallel Execution در فضای بلاک چین انجام می‌دهد.

در سیستم ماشین مجازی موازی شده، شبکه‌ی بلاک چین یاد می‌گیرد که تراکنش‌های مستقل را از یکدیگر تشخیص دهد. اگر علی بخواهد برای رضا مقداری تتر بفرستد و در همان زمان، سارا بخواهد یک توکن جدید خریداری کند، این دو کار هیچ ارتباطی به هم ندارند و تغییری در دارایی‌های یکدیگر ایجاد نمی‌کنند. پس دلیلی ندارد که سارا منتظر بماند تا کار علی تمام شود. سیستم موازی، منابع پردازشی شبکه را تقسیم می‌کند و هر دو تراکنش را در کسری از ثانیه و به طور همزمان پیش می‌برد. این روش باعث می‌شود ظرفیت شبکه‌ی اتریوم به شکل خیره‌کننده‌ای افزایش پیدا کند و صف‌های طولانی پردازش از بین بروند.

چرا توسعه Parallel EVM برای آینده دیفای DeFi ضروری است؟

دنیای دیفای (سیستم مالی غیرمتمرکز که خدمات مالی مثل وام‌دهی یا صرافی‌ها را بدون دخالت بانک‌ها و موسسات سنتی ارائه می‌دهد) به سرعت در حال رشد است. اما این رشد سریع به یک زیرساخت قدرتمند نیاز دارد. توسعه‌ی ماشین مجازی موازی شده برای آینده‌ی این حوزه یک انتخاب نیست، بلکه یک ضرورت حیاتی است. دلایل این ضرورت را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• کاهش هزینه‌ی کاربران: در حال حاضر، کارمزدهای بالای شبکه‌ی اتریوم باعث شده تا کاربران با سرمایه‌های کوچک نتوانند به راحتی از خدمات مالی غیرمتمرکز استفاده کنند. پردازش موازی با رفع ترافیک شبکه، این هزینه‌ها را به شدت کاهش می‌دهد تا همه بتوانند در این بازار فعالیت کنند.
• بهبود تجربه‌ی کاربری: هیچ‌کس دوست ندارد برای تایید یک معامله‌ی ساده چند دقیقه منتظر بماند، به خصوص در بازارهای مالی که قیمت‌ها در لحظه تغییر می‌کنند. سرعت بالای سیستم موازی، کار با برنامه‌های غیرمتمرکز را به همان روانی استفاده از اپلیکیشن‌های معمولی موبایل می‌کند.
• امکان ساخت برنامه‌های پیچیده‌تر: وقتی محدودیت سرعت و هزینه‌ی شبکه برطرف شود، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های مالی بسیار پیشرفته‌تر و کاربردی‌تری خلق کنند که در سیستم قدیمی اتریوم اصلا امکان اجرای آن‌ها وجود نداشت.

ماشین مجازی موازی شده چگونه کار می‌کند؟

حالا که متوجه شدیم مشکل سیستم قبلی چه بود، زمان آن رسیده است که ببینیم این سیستم جدید دقیقا چطور این گره کور را باز می‌کند. ماشین مجازی موازی شده را می‌توانید مانند یک اتوبان چند بانده تصور کنید که جایگزین یک جاده‌ی خاکی و یک‌طرفه شده است. در این سیستم، معماری شبکه‌ی بلاک چین طوری تغییر کرده است که می‌تواند همزمان به درخواست‌های مختلف کاربران رسیدگی کند، بدون اینکه این درخواست‌ها با هم تداخل پیدا کنند. در ادامه قدم به قدم بررسی می‌کنیم که این اتفاق جذاب چگونه رخ می‌دهد.

مقایسه جامع پردازش ترتیبی تراکنش‌ها و پردازش موازی (جدول مقایسه‌ای)

برای اینکه تفاوت این دو مدل پردازشی را بهتر درک کنیم، بیایید آن‌ها را در یک جدول ساده و کاربردی با هم مقایسه کنیم. سیستم ترتیبی (Sequential Processing یا مدلی که کارها را یکی یکی و پشت سر هم انجام می‌دهد) همان مدل قدیمی اتریوم است و سیستم موازی (Parallel Processing یا مدلی که چند کار را همزمان پیش می‌برد) تکنولوژی جدیدی است که شبکه‌های پیشرو در حال استفاده از آن هستند.

نحوه تشخیص و جداسازی تراکنش‌های مستقل از یکدیگر

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که سیستم چگونه می‌فهمد کدام کارها را می‌تواند همزمان انجام دهد و کدام را نه؟ اگر دو کار با هم تداخل داشته باشند چه می‌شود؟ پاسخ این سوال در مکانیزم هوشمند جداسازی تراکنش‌ها نهفته است.

در شبکه‌ی بلاک چین، مفهومی به نام استیت (State یا همان دفترچه‌ی کل که وضعیت حساب‌ها و دارایی‌های تمام کاربران در آن ثبت شده است) وجود دارد. قبل از اینکه شبکه‌ی جدید بخواهد تراکنش‌ها را اجرا کند، یک بررسی سریع و هوشمند انجام می‌دهد تا ببیند هر تراکنش قصد دارد کدام بخش از این دفترچه‌ی کل را تغییر دهد.

اگر دو کاربر بخواهند در یک زمان، دو کار کاملا متفاوت انجام دهند، سیستم آن‌ها را به عنوان تراکنش مستقل می‌شناسد. برای مثال، فرض کنید شما می‌خواهید مقداری ارز تتر برای دوست خود بفرستید و در همان لحظه، کاربر دیگری در آن سوی دنیا می‌خواهد یک اثر هنری دیجیتال بخرد. از آنجایی که این دو کار هیچ ارتباطی به هم ندارند و به بخش‌های متفاوتی از دفترچه‌ی شبکه دسترسی پیدا می‌کنند، سیستم موازی آن‌ها را از هم جدا کرده و همزمان اجرا می‌کند. اما اگر دو نفر بخواهند دقیقا در یک لحظه، یک توکن نایاب و تک‌نسخه‌ای را بخرند، سیستم متوجه تداخل می‌شود و برای جلوگیری از خطا، آن‌ها را به نوبت پردازش می‌کند.

نقش تخصیص منابع چندگانه در افزایش سرعت پردازش

وقتی تراکنش‌های مستقل از هم جدا شدند، نوبت به اجرای سریع آن‌ها می‌رسد. اینجاست که پای تخصیص منابع چندگانه (استفاده‌ی همزمان از چند بخش پردازشی یک کامپیوتر به جای استفاده از یک بخش) به میان می‌آید.

در مدل سنتی، حتی اگر کامپیوترهای متصل به شبکه‌ی اتریوم بسیار قدرتمند بودند، شبکه طوری طراحی شده بود که فقط می‌توانست از یک هسته‌ی پردازشی آن‌ها استفاده کند؛ درست مثل این است که شما یک ماشین اسپرت هشت سیلندر داشته باشید، اما موتور را طوری محدود کنید که فقط با یک سیلندر کار کند! این موضوع باعث هدر رفتن منابع سخت‌افزاری می‌شد.

اما در ماشین مجازی موازی شده، این محدودیت برداشته شده است. وقتی سیستم، تراکنش‌های مستقل را دسته‌بندی کرد، آن‌ها را بین هسته‌های مختلف پردازنده‌ی کامپیوترها پخش می‌کند. نتیجه‌ی این کاربری هوشمندانه را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• استفاده‌ی بهینه از سخت‌افزار: تمام توان کامپیوترهایی که شبکه‌ی بلاک چین را سرپا نگه می‌دارند، به کار گرفته می‌شود.
• کاهش چشمگیر زمان انتظار: به جای تشکیل یک صف طولانی، ده‌ها صف کوتاه و بسیار سریع شکل می‌گیرد که معطلی کاربران را به صفر نزدیک می‌کند.
• رشد توان عملیاتی: ظرفیت شبکه برای پردازش تراکنش‌ها در هر ثانیه به شکل خیره‌کننده‌ای بالا می‌رود و شبکه آماده‌ی پذیرش میلیون‌ها کاربر جدید می‌شود.

مزایای کلیدی استفاده از Parallelized EVMs

ورود به دنیای پردازش موازی، صرفا یک ارتقای فنی و خسته‌کننده برای مهندسان نرم‌افزار نیست. این تغییر بزرگ، به طور مستقیم روی کیف پول ارز دیجیتال، زمان و تجربه‌ی کاربری ما به عنوان سرمایه‌گذار یا کاربر عادی تاثیر می‌گذارد. وقتی شبکه‌ی اتریوم بتواند کارهای بیشتری را به صورت همزمان انجام دهد، درهای جدیدی به روی کل دنیای رمزارزها باز می‌شود. در این بخش، چهار مزیت حیاتی و بزرگ این تکنولوژی را به زبانی ساده بررسی می‌کنیم تا ببینیم چرا همه‌ی فعالان بازار منتظر این تغییر هستند.

کاهش چشمگیر کارمزدها و هزینه‌های گس Gas Fee

یکی از دردناک‌ترین تجربه‌های هر کاربر در شبکه‌ی اتریوم، مواجهه با کارمزدهای نجومی در زمان‌های شلوغی بازار است. دلیل این کارمزدهای بالا بسیار ساده است، وقتی فضا برای پردازش کم باشد، کاربران مجبورند برای اینکه تراکنش آن‌ها زودتر انجام شود، با یکدیگر رقابت کنند و پول بیشتری بپردازند. این هزینه در شبکه‌ی اتریوم با نام هزینه‌ی گس (Gas Fee: کارمزدی که برای انجام تراکنش و ثبت اطلاعات در شبکه به ماینرها یا تاییدکنندگان پرداخت می‌کنید) شناخته می‌شود.

ماشین مجازی موازی شده این مشکل را از ریشه حل می‌کند. وقتی شبکه بتواند ده‌ها تراکنش را در مسیرهای جداگانه و به صورت همزمان پردازش کند، دیگر نیازی به رقابت و پرداخت رشوه‌های سنگین برای تسریع کار نیست. این موضوع دو نتیجه‌ی عالی برای کاربران دارد:

• فعالیت با سرمایه‌های کوچک: کاربرانی که سرمایه‌ی کمی دارند، دیگر به دلیل کارمزدهای بالا از بازار حذف نمی‌شوند و می‌توانند به راحتی در پروژه‌های مختلف سرمایه‌گذاری کنند.
• افزایش حاشیه‌ی سود: تریدرها و معامله‌گران می‌توانند بخش بیشتری از سود خود را نگه دارند، زیرا بخش بزرگی از آن صرف پرداخت کارمزد شبکه نمی‌شود.

افزایش ظرفیت شبکه و بهبود تجربه کاربری در زمان شلوغی

ظرفیت شبکه یا Throughput (تعداد تراکنش‌هایی که یک بلاک چین می‌تواند در یک ثانیه با موفقیت پردازش کند) همیشه پاشنه‌ی آشیل شبکه‌های قدیمی بوده است. حتما برای شما هم پیش آمده است که در زمان عرضه‌ی یک توکن جدید یا نوسانات شدید بازار، شبکه‌ی اتریوم آن‌قدر کند شود که تراکنش شما ساعت‌ها در حالت انتظار باقی بماند.

ماشین مجازی موازی شده، ظرفیت شبکه‌ی اتریوم را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد. این ارتقا باعث می‌شود تا تجربه‌ی کاربری (حسی که شما هنگام کار با یک برنامه یا سایت دارید) بسیار روان‌تر شود. به عبارت دیگر، سرعت کار با برنامه‌های مالی غیرمتمرکز به قدری بالا می‌رود که احساس می‌کنید در حال کار با اپلیکیشن‌های معمولی بانکی روی گوشی هوشمند خود هستید؛ بدون قطعی، بدون تاخیر و با تاییدهای لحظه‌ای.

حفظ و ارتقای امنیت شبکه در پردازش‌های همزمان

شاید با خودتان فکر کنید که وقتی شبکه با این سرعت بالا در حال انجام کارهای مختلف است، آیا ممکن است اشتباهی رخ دهد؟ مثلا آیا ممکن است هکرها از این شلوغی سوءاستفاده کنند و یک دارایی را دو بار خرج کنند؟ این نگرانی با مفهومی به نام خرج کردن دوباره (Double Spending: تلاش برای خرج کردن یک دارایی دیجیتال به صورت همزمان در دو تراکنش مختلف) شناخته می‌شود.

خوشبختانه، معماری پردازش موازی به گونه‌ای طراحی شده است که امنیت را فدای سرعت نمی‌کند. در این سیستم، پیش از اجرای هر تراکنش، یک بررسی دقیق و سخت‌گیرانه انجام می‌شود. درست مانند یک بانک بزرگ با چندین باجه‌ی فعال؛ با اینکه متصدیان مختلف به طور همزمان در حال کار هستند، اما همه‌ی آن‌ها به یک پایگاه داده‌ی مرکزی متصل‌اند. اگر یک کاربر بخواهد موجودی حساب خود را در دو باجه‌ی مختلف به طور همزمان خالی کند، سیستم بلافاصله متوجه تداخل می‌شود و جلوی آن را می‌گیرد. بنابراین، دارایی‌های شما در این شبکه‌ی جدید کاملا امن باقی می‌ماند.

فراهم کردن بستر مناسب برای نوآوری و توسعه برنامه‌های غیرمتمرکز پیچیده‌تر

وقتی یک زمین بایر را به یک شهر مدرن با زیرساخت‌های عالی تبدیل می‌کنید، طولی نمی‌کشد که معماران برای ساختن آسمان‌خراش‌های شگفت‌انگیز به آنجا سرازیر می‌شوند. برنامه‌های غیرمتمرکز یا DApps (نرم‌افزارهایی که روی بلاک چین اجرا می‌شوند و توسط هیچ شخص یا شرکتی کنترل نمی‌شوند) نیز دقیقا به چنین زیرساختی نیاز دارند.

در گذشته، توسعه‌دهندگان و برنامه‌نویسان به دلیل سرعت پایین و هزینه‌ی بالای ماشین مجازی اتریوم، نمی‌توانستند ایده‌های بزرگ خود را عملی کنند. اما با ورود ماشین‌های مجازی موازی شده، محدودیت‌های محاسباتی برداشته می‌شود. این بستر جدید به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا موارد زیر را خلق کنند:

• بازی‌های بلاک چینی بسیار پیشرفته که تمام اتفاقات درون آن‌ها بدون هیچ تاخیری روی شبکه ثبت می‌شود.
• صرافی‌های غیرمتمرکز حرفه‌ای که امکاناتی مشابه صرافی‌های بزرگ جهانی را با سرعت نور ارائه می‌دهند.
• شبکه‌های اجتماعی غیرمتمرکز که می‌توانند میلیون‌ها کاربر فعال را بدون افت کیفیت پشتیبانی کنند.

چالش‌ها و معایب توسعه ماشین مجازی موازی

هر تکنولوژی جدیدی در کنار مزایای فوق‌العاده‌ای که دارد، چالش‌هایی هم به همراه می‌آورد. ارتقای شبکه‌ی اتریوم به یک سیستم پردازش موازی، شبیه به بازسازی موتور یک هواپیما در حال پرواز است! این کار نیازمند دقت، مهارت و غلبه بر موانع بسیار بزرگی است. در این بخش می‌خواهیم با زبانی ساده بررسی کنیم که مهندسان و برنامه‌نویسان برای پیاده‌سازی این سیستم با چه مشکلات و چالش‌هایی روبه‌رو هستند.

پیچیدگی‌های فنی در توسعه معماری و نگهداری شبکه

نوشتن کدهایی که بتوانند کارها را به صورت ترتیبی و پشت سر هم انجام دهند، برای برنامه‌نویسان بسیار ساده‌تر است. اما وقتی صحبت از پردازش موازی می‌شود، معماری نرم‌افزار (ساختار کلی و نحوه‌ی چیدمان کدهای یک برنامه) به شدت پیچیده می‌شود.

در این حالت، سیستم باید بتواند منابع پردازشی کامپیوتر را به صورت لحظه‌ای بین کارهای مختلف تقسیم کند. این پیچیدگی باعث می‌شود روند توسعه‌ی سیستم با چالش‌های زیر روبرو شود:

• فرآیند برنامه‌نویسی بسیار سخت‌تر و زمان‌برتر می‌شود.
• پیدا کردن خطاهای احتمالی در کدها (باگ‌گیری) نیازمند دقت و انرژی بیشتری است.
• نگهداری و به‌روزرسانی سیستم در آینده، به تیم‌های متخصص‌تر و ابزارهای پیشرفته‌تری نیاز دارد.

مسائل مربوط به همگرایی داده‌ها و جلوگیری از تداخل تراکنش‌ها

یکی از بزرگترین دردسرهای سیستم‌های موازی، حفظ همگرایی داده‌ها (یکسان و بدون تناقض بودن اطلاعات در تمام بخش‌های شبکه) است. تصور کنید شما و دوستتان یک حساب بانکی مشترک با موجودی صد دلار دارید. اگر هر دو نفر شما دقیقا در یک صدم ثانیه تلاش کنید تا تمام صد دلار را از دو دستگاه مختلف برداشت کنید، چه اتفاقی می‌افتد؟

در شبکه‌ی بلاک چین نیز همین مشکل با نام تداخل تراکنش‌ها (Race Condition: زمانی که دو دستور مختلف برای تغییر دادن یک اطلاعات مشترک با هم رقابت می‌کنند) شناخته می‌شود. سیستم موازی باید آن‌قدر هوشمند باشد که این تداخل‌ها را قبل از وقوع پیش‌بینی کند. طراحی مکانیزمی که بتواند میلیون‌ها تراکنش را در کسری از ثانیه بررسی کند و دستورات متداخل را از هم جدا کند، یک چالش علمی و مهندسی بسیار سنگین است.

چالش‌های دستیابی به اجماع نهایی میان نودهای شبکه

در شبکه‌ی اتریوم، برای اینکه یک تراکنش به طور قطعی تایید شود، باید تمام نودهای شبکه (کامپیوترهای قدرتمندی که به شبکه متصل هستند و اطلاعات را پردازش و ذخیره می‌کنند) روی صحت آن اتفاق نظر داشته باشند. به این توافق همگانی اجماع (Consensus) می‌گویند.

در سیستم قدیمی که کارها یکی یکی و به ترتیب انجام می‌شد، رسیدن به این توافق راحت‌تر بود؛ چون ترتیب زمانی کارها کاملا مشخص بود. اما در پردازش موازی، تراکنش‌ها از مسیرهای مختلف و به صورت همزمان تایید می‌شوند. حالا نودها باید در پایان کار، تمام این اطلاعات پراکنده را مانند قطعات یک پازل کنار هم بچینند و روی تصویر نهایی به توافق برسند. طراحی روشی که بتواند این پازل را با سرعت و امنیت بالا حل کند، یکی از سخت‌ترین بخش‌های توسعه‌ی ماشین مجازی موازی به حساب می‌آید.

هزینه‌های اولیه بالا و زمان‌بر بودن اجرای نوآوری‌های زیرساختی

تغییر دادن هسته‌ی اصلی یک شبکه‌ی میلیارد دلاری مثل اتریوم، کار یک شبه نیست. این کار نیازمند سال‌ها تحقیق، طراحی، آزمایش و رفع ایراد است. هزینه‌ی تحقیق و توسعه (بودجه‌ای که تیم‌ها برای خلق، آزمایش و ایمن‌سازی تکنولوژی‌های جدید صرف می‌کنند) در این زمینه بسیار سنگین است.

علاوه بر این، برای اجرای این زیرساخت جدید، به کامپیوترها و سرورهای قدرتمندتری در سطح شبکه نیاز است تا بتوانند از پس مدیریت پردازش‌های همزمان بربیایند. تامین این هزینه‌های اولیه و همچنین صبور بودن برای طی شدن زمان طولانی توسعه و انجام تست‌های امنیتی، چالشی است که سازندگان باید آن را بپذیرند تا بتوانند شبکه‌ی کارآمدتری را در آینده‌ی نزدیک به کاربران ارائه دهند.

وضعیت سازگاری قراردادهای هوشمند فعلی با PEVM

یکی از بزرگترین سوالاتی که با معرفی یک تکنولوژی جدید مطرح می‌شود، تکلیف سیستم‌های قدیمی است. آیا با آمدن ماشین مجازی موازی، تمام برنامه‌های مالی و قراردادهای هوشمندی که تا الان ساخته شده‌اند از کار می‌افتند؟ خوشبختانه پاسخ منفی است. سازندگان این تکنولوژی می‌دانند که برای موفقیت، نباید زحمات چند ساله‌ی توسعه‌دهندگان را نادیده بگیرند و همه چیز را از صفر شروع کنند. در این بخش بررسی می‌کنیم که این تغییر موتورخانه‌ی شبکه، چه تاثیری روی برنامه‌های فعلی می‌گذارد.

آیا کدهای فعلی سالیدیتی روی ماشین‌های مجازی موازی اجرا می‌شوند؟

سالیدیتی (Solidity: زبان برنامه‌نویسی اصلی که برای نوشتن قراردادهای هوشمند در شبکه‌ی اتریوم استفاده می‌شود) زبان مادری بیشتر برنامه‌های دیفای و پروژه‌های فعلی است. خبر بسیار خوب برای سرمایه‌گذاران و برنامه‌نویسان این است که طراحان ماشین مجازی موازی، آن را با ویژگی مهمی به نام سازگاری رو به عقب (Backward Compatibility: توانایی یک سیستم نرم‌افزاری جدید برای پشتیبانی و اجرای کدهای نسخه‌های قدیمی) توسعه می‌دهند.

به زبان ساده‌تر، ماشین مجازی موازی طوری ساخته می‌شود که از بیرون، کاملا شبیه به همان سیستم قدیمی اتریوم رفتار کند. کدهای سالیدیتی وقتی وارد این ماشین جدید می‌شوند، اصلا متوجه تغییرات پیچیده‌ی زیرساختی نخواهند شد و به راحتی اجرا می‌شوند. این یعنی خالقان پروژه‌ها مجبور نیستند کدهای خود را دور بریزند و میلیون‌ها دلار هزینه‌ی دوباره برای نوشتن کدهای جدید پرداخت کنند.

چالش‌های مهاجرت برنامه‌های غیرمتمرکز به شبکه‌های موازی

با وجود اینکه کدهای قدیمی روی سیستم‌های جدید به راحتی کار می‌کنند، اما روند انتقال برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps: اپلیکیشن‌هایی که به جای سرورهای شرکت‌ها، روی شبکه‌ی بلاک چین اجرا می‌شوند) به این معماری جدید کاملا بدون دردسر نیست. وضعیت شبیه این است که شما یک ماشین قدیمی را وارد یک اتوبان مدرن و چند بانده کنید؛ ماشین حرکت می‌کند، اما برای اینکه بتواند از حداکثر سرعت اتوبان استفاده کند، موتور آن نیاز به ارتقا و تنظیمات جدید دارد.

برنامه‌نویسان در مسیر این کوچ تکنولوژیک با چالش‌های زیر روبرو هستند:

• نیاز به بازنویسی برای بهره‌وری حداکثری: کدهای فعلی با این پیش‌فرض ذهنی نوشته شده‌اند که شبکه‌ی اتریوم کارها را یکی یکی و به نوبت انجام می‌دهد. توسعه‌دهندگان برای اینکه بتوانند از تمام قدرت و سرعت سیستم موازی استفاده کنند، باید ساختار برخی از قراردادهای هوشمند خود را تغییر دهند تا قابلیت تفکیک شدن و اجرای همزمان را داشته باشند.
• خطرات ناشی از تداخل‌های پنهان: وقتی برنامه‌ای که برای اجرای تک‌ردیفه طراحی شده را در یک محیط چندردیفه اجرا می‌کنیم، ممکن است خطاهایی رخ دهد که قبلا هرگز دیده نمی‌شدند. پیدا کردن این باگ‌ها و جلوگیری از تداخل داده‌ها در کدهای قدیمی بسیار دشوار است.
• نیاز به بررسی‌های امنیتی مجدد: در دنیای رمزارزها، هر تغییری هرچند کوچک، باید از نظر امنیتی تایید شود. برنامه‌هایی که کدهای خود را برای هماهنگی با پردازش موازی تغییر می‌دهند، باید مجددا فرآیند آدیت امنیتی (Security Audit: بازبینی دقیق و خط به خط کدها توسط متخصصان امنیت برای پیدا کردن راه‌های نفوذ هکرها) را طی کنند که کاری بسیار زمان‌بر و پرهزینه است.

کدام پروژه‌های بلاک چینی از ماشین مجازی موازی استفاده می‌کنند؟

همان‌طور که متوجه شدیم، ماشین مجازی موازی یا PEVM پتانسیل فوق‌العاده‌ای برای دگرگون کردن دنیای رمزارزها دارد. با داغ شدن این ایده، شرکت‌ها و تیم‌های توسعه‌دهنده‌ی بزرگی دست به کار شده‌اند تا این تکنولوژی را در دنیای واقعی پیاده‌سازی کنند. در این بخش، با مهم‌ترین پروژه‌هایی که پرچم‌دار این نوآوری هستند آشنا می‌شویم و می‌بینیم هر کدام چه راهکاری برای حل مشکل ترافیک شبکه ارائه داده‌اند.

بررسی شبکه‌ها و بلاک چین‌های پیشگام در پردازش موازی اتریوم

دنیای پردازش موازی در حال حاضر میزبان رقابت جذابی بین پروژه‌های مختلف است. برخی از این شبکه‌ها از پایه برای این کار ساخته شده‌اند و برخی دیگر سعی دارند این قابلیت را به شبکه‌های موجود اضافه کنند. نام‌های زیر، از شناخته‌شده‌ترین بازیگران این حوزه هستند:

• شبکه‌ی موناد (Monad): موناد یکی از پروژه‌های پیشرو در این زمینه است. این پروژه یک شبکه‌ی لایه اول (بلاک چین‌های اصلی و مستقلی مثل خود اتریوم) است که از همان ابتدا با هدف پردازش موازی طراحی شده است. هدف موناد این است که با حفظ تمام ویژگی‌های اتریوم، سرعت پردازش را به ۱۰ هزار تراکنش در ثانیه برساند.
• شبکه‌ی سی (Sei V2): شبکه‌ی سی که در نسخه‌ی جدید خود به سراغ پشتیبانی از قراردادهای هوشمند اتریوم رفته است، تمرکز اصلی خود را روی معاملات سریع و صرافی‌های غیرمتمرکز گذاشته است. این شبکه با استفاده از تکنیک‌های خاصی، تلاش می‌کند تا سریع‌ترین زمان تایید تراکنش را به کاربران ارائه دهد.
• پروژه‌ی نئون (Neon EVM): ایده‌ی نئون بسیار جالب است؛ این پروژه می‌خواهد ماشین مجازی اتریوم را روی شبکه‌ی پرسرعت سولانا (Solana) اجرا کند. به این ترتیب، برنامه‌نویسان اتریوم می‌توانند بدون نیاز به تغییر کدها، از سرعت و کارمزدهای بسیار پایین شبکه‌ی سولانا بهره‌مند شوند.
• پروژه‌ی مگا اتریوم (MegaETH): برخلاف موناد که یک شبکه‌ی مستقل است، مگا اتریوم یک شبکه‌ی لایه دوم (شبکه‌هایی که روی شبکه‌ی اصلی ساخته می‌شوند تا بار پردازشی آن را کم کنند) به حساب می‌آید. مگا اتریوم قصد دارد سرعت پاسخگویی شبکه را به قدری بالا ببرد که تجربه‌ی کار با آن، دقیقا شبیه به گشت و گذار در وب‌سایت‌های معمولی اینترنت باشد.

مقایسه رویکرد پروژه‌های مختلف در پیاده‌سازی این تکنولوژی

با اینکه هدف همه‌ی این پروژه‌ها افزایش سرعت و کاهش هزینه‌ها است، اما هر کدام از مسیر متفاوتی به این هدف می‌رسند. برای اینکه تفاوت این رویکردها را بهتر درک کنیم، آن‌ها را با زبانی ساده مقایسه می‌کنیم:

• ایجاد شبکه‌ی مستقل در برابر کمک به شبکه‌ی اصلی: پروژه‌ای مثل موناد تصمیم گرفته است که یک بلاک چین کاملا جدید از پایه بسازد تا هیچ وابستگی به ترافیک خود اتریوم نداشته باشد. اما پروژه‌هایی مثل مگا اتریوم معتقدند که به جای ساختن یک خانه‌ی جدید، بهتر است یک طبقه‌ی جدید و پرسرعت روی همان خانه‌ی قبلی (اتریوم) بسازیم تا امنیت شبکه حفظ شود.
• نحوه‌ی تشخیص تداخل تراکنش‌ها: در بخش‌های قبل گفتیم که سیستم باید تراکنش‌های مستقل را جدا کند. برخی پروژه‌ها از روش پیش‌بینی بدبینانه استفاده می‌کنند؛ یعنی قبل از انجام هر کاری، تمام احتمالات تداخل را بررسی می‌کنند که کمی زمان‌بر است. اما پروژه‌هایی مثل سی از روش اجرای خوش‌بینانه (Optimistic Execution) استفاده می‌کنند. در این روش، سیستم با این فرض که هیچ تداخلی وجود ندارد، همه چیز را همزمان اجرا می‌کند؛ اگر در نهایت خطایی رخ داد، فقط همان تراکنش خطادار را دوباره پردازش می‌کند. این کار در عمل سرعت را به شدت بالا می‌برد.
• استفاده از زیرساخت رقیب: پروژه‌ی نئون به جای اینکه خودش یک زیرساخت پردازش موازی بسازد، از قدرت پردازش شبکه‌ی رقیب یعنی سولانا استفاده می‌کند. این روش مثل این است که شما برنامه‌های ویندوز را با سرعت بالا روی یک سیستم مک (Mac) اجرا کنید. این رویکرد اگرچه هوشمندانه است، اما چالش‌های خاص خودش را در راضی کردن کاربران هر دو شبکه دارد.

هنوز مشخص نیست کدام‌یک از این روش‌ها برنده‌ی نهایی این رقابت خواهد شد. اما چیزی که قطعی است، این است که رقابت این شبکه‌ها، در آینده‌ای نزدیک کارمزدهای بالا و کندی را به خاطره‌ای در دنیای رمزارزها تبدیل خواهد کرد.

تاثیر PEVM بر آینده بلاک چین اتریوم و شبکه‌های سازگار با آن

ماشین مجازی اتریوم موازی شده، تنها یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری ساده نیست؛ بلکه یک جهش بزرگ برای کل دنیای رمزارزها محسوب می‌شود. وقتی هسته‌ی مرکزی اتریوم ارتقا پیدا کند، تاثیر آن فقط محدود به خود این شبکه نمی‌ماند. شبکه‌های سازگار با اتریوم (EVM-compatible: بلاک چین‌هایی که از ساختار کدهای اتریوم الگوبرداری کرده‌اند و می‌توانند برنامه‌های آن را اجرا کنند) نیز می‌توانند این تکنولوژی جدید را به کار بگیرند و جان تازه‌ای به اکوسیستم خود ببخشند. در این بخش می‌خواهیم ببینیم این ارتقای مهم، چه تغییراتی در آینده‌ی بازار ایجاد می‌کند.

نقش پردازش موازی در رقابت اتریوم با سایر شبکه‌های لایه اول

در دنیای پرشتاب رمزارزها، اتریوم همیشه پادشاه بلامنازع قراردادهای هوشمند بوده است. با این حال، در سال‌های اخیر رقابت بسیار سخت شده است. شبکه‌های لایه اول (Layer 1: شبکه‌های اصلی و مستقلی مثل سولانا که پایه و اساس ثبت تراکنش‌ها هستند و روی شبکه‌ی دیگری سوار نشده‌اند) با ارائه‌ی سرعت بسیار بالا و کارمزدهای نزدیک به صفر، توانسته‌اند توجه بسیاری از کاربران و سرمایه‌گذاران را به خود جلب کنند.

وضعیت اتریوم تا پیش از این، شبیه به یک بانک قدیمی، بسیار معتبر و امن بود که متاسفانه صف‌های طولانی و کارمزدهای بالایی داشت. در مقابل، رقبای جدید مانند اپلیکیشن‌های مالی جدیدی بودند که شاید قدمت و سابقه‌ی اتریوم را نداشتند، اما کار مشتریان را در یک چشم بر هم زدن راه می‌انداختند. توسعه‌ی پردازش موازی، دقیقا همان برگ برنده‌ی اتریوم برای پیروزی در این رقابت سخت است. اتریوم با استفاده از ماشین مجازی موازی، می‌تواند ضمن حفظ امنیت بی‌نظیر خود، سرعت پردازش را به سطح رقبای تازه‌نفس برساند و جایگاه خود را به عنوان میزبان اصلی سرمایه‌های دیجیتال محکم‌تر کند.

آینده مقیاس‌پذیری و مسیر پیش‌روی توسعه‌دهندگان

مهم‌ترین کلمه‌ای که آینده‌ی اتریوم را تعریف می‌کند، مقیاس‌پذیری (Scalability: توانایی یک شبکه برای مدیریت همزمان تعداد بسیار زیادی کاربر و تراکنش، بدون اینکه سرعت آن کم شود یا هزینه‌هایش بالا برود) است. ماشین مجازی موازی، سقف محدودیت‌های مقیاس‌پذیری را می‌شکند و مسیر کاملا جدیدی را برای توسعه‌دهندگان برنامه‌های غیرمتمرکز باز می‌کند.

مسیر پیش‌روی برنامه‌نویسان با ورود به این عصر جدید، بسیار روشن‌تر و جذاب‌تر می‌شود. این مسیر شامل تغییرات زیر است:

• تمرکز بر خلاقیت به جای دور زدن محدودیت‌ها: تا پیش از این، توسعه‌دهندگان مجبور بودند بخش زیادی از زمان خود را صرف نوشتن کدهای بسیار خلاصه کنند تا هزینه‌ی گس شبکه برای کاربران بالا نرود. اما در شبکه‌ی موازی شده، محدودیت منابع از بین می‌رود و آن‌ها می‌توانند تمام تمرکز خود را روی خلق امکانات جدید و کاربردی بگذارند.
• توسعه‌ی نسل جدید بازی‌های بلاک چینی: با سرعت بالای پردازش همزمان، امکان ساخت بازی‌های بلاک چینی جذاب با تراکنش‌های لحظه‌ای و درون‌برنامه‌ای فراهم می‌شود؛ چیزی که اجرای آن در شبکه‌ی کند و سنتی اتریوم عملا غیرممکن بود.
• شکل‌گیری شبکه‌های اجتماعی غیرمتمرکز: پلتفرم‌هایی شبیه به شبکه‌های اجتماعی فعلی که روی بلاک چین اجرا شوند، برای فعالیت روان به پردازش میلیون‌ها تراکنش کوچک در لحظه نیاز دارند (مثل لایک کردن یا نظر دادن). این رویا تنها با وجود ظرفیت بالای ماشین مجازی موازی به واقعیت تبدیل خواهد شد.