С постоянным развитием индустрии блокчейна самые популярные проекты, включая Ethereum, столкнулись с критической проблемой - перегруженностью транзакций в блокчейне. Независимо от размера, компьютерные сети могут вместить только определенное количество трафика. Чем популярнее становится сеть, тем больше вероятность того, что она будет перегружена. Эта проблема ограничивает масштабируемость и влияет на пользовательский опыт в целом.

Таким образом, Ethereum нужны различные сети второго уровня, чтобы помочь решить проблемы масштабируемости. Среди этих сетей второго уровня, присоединенных к цепочке первого уровня Ethereum, есть Оптимистическая виртуальная машина. Эта статья посвящена внутреннему устройству OVM и проливает свет на его важность для бесперебойной работы экосистемы Ethereum.

Что такое оптимистичная виртуальная машина?

Виртуальная машина Optimistic Virtual Machine (OVM), созданная компанией Optimism с использованием своей технологии Optimism Rollup (OR), служит решением второго уровня масштабирования для Ethereum. Он был разработан с учетом совместимости с EVM, предлагая разработчикам стабильную основу для простого и эффективного масштабирования их смарт-контрактов.

OVM обеспечивает единую экосистему для протоколов второго уровня, объединяя другие решения для масштабирования под одним зонтиком. Вместо того чтобы обновлять транзакции непосредственно на блокчейне первого уровня, OVM использует данные вне цепочки, чтобы гарантировать (или принимать оптимистичные решения) обновление транзакций на блокчейне Ethereum.

Как работает OVM?

Каждый вычислительный процесс, выполняемый OVM, называется переходом. Эти переходы оцениваются на стороне клиента отдельными пользователями, которые хотят подтвердить последнее состояние смарт-контракта или проверить доказательства мошенничества (механизмы, предназначенные для обнаружения и доказательства мошеннического поведения в децентрализованных системах) на цепи.

OVM работает как выделенное рабочее пространство для смарт-контрактов. Смарт-контракты развертываются, выполняются и контролируются на OVM, что обеспечивает эффективное выполнение любой другой задачи смарт-контракта. Когда узел в цепочке Уровня 2 отправляет транзакцию, OVM обрабатывает эти транзакции и затем активирует различные изменения состояния в своей среде, что приводит к различным результатам, таким как расчеты по платежам.

В OVM также реализована система ограничения газа для защиты от вредоносных транзакций, которые постоянно выполняются и расходуют сетевые ресурсы. При совершении транзакции пользователи должны установить лимит газа, указав, сколько газа они могут потратить на транзакцию. Эти сборы также служат компенсацией узлам за предоставление дополнительных вычислительных ресурсов для выполнения транзакций.

Более того, OVM может интерпретировать и исполнять только смарт-контракты, написанные в байткоде. Хотя высокоуровневые EVM-совместимые языки, такие как Solidity, более дружелюбны к человеку и упрощают процесс развертывания, перед развертыванием их необходимо перевести и скомпилировать в байт-код. Однако, благодаря совместимости OVM с EVM на уровне байткода, разработчики могут напрямую развернуть существующие смарт-контракты EVM в OVM.

Оптимистичные решения: Что делает OVM особенным?

Хотя в приведенном выше разделе были рассмотрены все сложности OVM, его истинная инновация заключается в процессе принятия "оптимистичного решения". Как уже говорилось ранее, оптимистичное решение - это концепция, при которой OVM использует данные вне цепочки для прогнозирования будущего состояния уровня 1 Ethereum. Такой подход прокладывает путь к более быстрым и эффективным транзакциям. Процесс принятия оптимистичного решения включает в себя три основных этапа:

1. Изучите уровень 1 и оцените, что может произойти в будущем.
2. Изучите внецепочечные сообщения и рассмотрите их влияние, если они будут интегрированы в уровень 1.
3. После изучения информации, полученной на предыдущих этапах, OVM имеет хорошее представление о будущем состоянии EVM. Это видение будет определять дальнейшие решения OVM.

Тем не менее, можно задаться вопросом, как именно OVM приходит к таким решениям, несмотря на кажущуюся бесконечность возможностей. Следующие концепции помогут нам лучше понять методологию, лежащую в основе оптимистических решений:

Конус фьючерсов Ethereum

Будущие состояния Ethereum бесконечны, они включают в себя все возможные транзакции, все DAO, которые могут быть взломаны, и любые другие события. Несмотря на то, что EVM имеет дело с бесконечным количеством будущих событий, его правила помогают отсеивать будущие состояния, вероятность наступления которых ниже. Мы можем сравнить этот процесс с огромным конусом, который сужается из большого отверстия в более узкую воронку каждый раз, когда добывается и дорабатывается новый блок.

Местная информация

Уровень 2 расширяет протокол консенсуса за счет включения локальной информации, включая внецепочечные сообщения, подписанное обновление канала или доказательство включения плазменного блока. OVM использует эту локальную информацию для принятия решений, но сначала он должен определить предположения, которые будут использоваться при выведении возможных будущих состояний Ethereum.

Местные предположения

Программы OVM определяют предположения, основанные на локальной информации, о которой говорилось выше, служащие фильтрами, позволяющими отличить реалистичные будущие состояния от невозможных. Примером этого является использование предположения "dispute liveness", которое применяется во многих решениях уровня 2. Поскольку участники канала ожидают, что злонамеренный вывод средств будет оспорен, любое состояние, содержащее злонамеренный вывод средств, будет считаться невозможным и отвергнутым. Когда местные предположения устраняют эти невозможные варианты будущего, мы можем, наконец, принимать "оптимистичные решения" о будущем.

Плюсы и минусы: OVM против EVM и zkEVM

Теперь, когда мы поняли, как работает OVM, важно понять ее сильные и слабые стороны, особенно в сравнении с другими виртуальными машинами, такими как Ethereum Virtual Machine (EVM) и Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM). Изучение их различий подчеркнет уникальную ценность OVM и то, как они работают рука об руку, повышая масштабируемость.

OVM против EVM

OVM отдает предпочтение более быстрым транзакциям, в отличие от EVM. С помощью OVM узел может записывать данные непосредственно в блокчейн, устраняя необходимость в многоузловом процессе верификации EVM. С другой стороны, EVM требует консенсуса от всех узлов, заставляя каждого из них голосовать по каждой транзакции перед обновлением блокчейна. Такая тщательность разумна, поскольку обеспечивает абсолютное доверие, но ценой этого является снижение пропускной способности по сравнению с OVM.

OVM и EVM также отличаются в плане достоверности, поскольку OVM не обеспечивает достоверность изменений состояния. С помощью OVM пользователь со злыми намерениями может перевести активы другого пользователя на себя, прежде чем отправить транзакцию на уровень 1. Если транзакция не оспорена, OVM принимает ее.

С другой стороны, все изменения состояния EVM должны следовать правилам консенсуса сети, прежде чем будут приняты. Таким образом, вышеописанный сценарий будет следовать другим правилам, поскольку ключ подписи отправителя не будет совпадать с его открытым ключом, что является обязательным условием для принятия транзакций.

Кроме того, EVM гарантирует мгновенный финал. Мгновенная окончательность означает, что когда изменение состояния принято в сети, оно не может быть изменено или отменено. OVM не гарантирует мгновенного завершения транзакций, поскольку он не следит за действительностью транзакций, а завершение недействительных или злонамеренных транзакций повредит блокчейн. Поэтому состояния OVM являются окончательными только тогда, когда они приняты на цепочке Уровня 1.

OVM против zkEVM

OVM в основном фокусируется на выполнении транзакций и смарт-контрактов и оставляет EVM первого уровня для обеспечения соблюдения правил блокчейна, особенно при изменении состояния. OVM отдает приоритет скорости, отправляя завершенные транзакции без подтверждения их действительности. Это повышает масштабируемость, но существует риск, что недействительные транзакции могут остаться незамеченными и быть завершены на Уровне 1, особенно если их не оспорить.

Виртуальная машина Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine (zkEVM) решает эту проблему, создавая криптографические доказательства для каждой транзакции вне цепочки, похожие на квитанции. Это повышает уверенность в достоверности обновлений состояния, что еще больше повышает доверие к системе в целом.

С помощью zkEVM переходы между состояниями завершаются, как только они проверены на цепи. Это уменьшает задержки при завершении транзакций Уровня 2 на Уровне 1. Доказательства с нулевым знанием также подтверждают достоверность обновлений статуса, устраняя необходимость в доказательствах мошенничества, если в этом нет необходимости.

zkEVM обычно более сложны в реализации, чем OVM, потому что разработка таких сложных доказательств для нескольких шагов вычислений требует больших затрат. Такая доступность делает OVM более легким для запуска, чем zkEVM. Тем не менее, оба проекта совместимы с EVM и могут выполнять смарт-контракты.

Примеры использования OVM

Работая на Уровне 2, OVM позволяет пользователям использовать EVM на Уровне 1 без постоянного обновления состояния EVM напрямую. Представьте, что OVM - это помощник EVM, работающий за кулисами на втором уровне и обрабатывающий транзакции, чтобы EVM не перегружался.

В качестве контекста предположим, что пользователь A владеет 2 WBTC и отправляет 1 WBTC пользователю B, используя оптимистичное сворачивание. Затем агрегатор передаст данные о транзакции в контракт свертывания уровня 1. Если его не оспорят, он будет навсегда интегрирован в блокчейн Ethereum, став официальным.

Эта гарантия возможна при соблюдении двух условий. Во-первых, OVM выполняет транзакции в соответствии с правилами EVM, поэтому транзакции, корректно обработанные вне цепочки, гарантированно будут приняты на Уровне 1. Второй фактор заключается в том, что агрегатор выкладывает данные о транзакциях в открытый доступ, позволяя любому желающему указать на несоответствия в выполнении транзакции и, таким образом, обеспечивая честность всех сторон.

Тем не менее, независимо от того, решили ли обе стороны вывести свои активы или совершить другие операции, они все равно получили выгоду от EVM без необходимости совершать какие-либо операции на Уровне 1.

Помимо ускоренного выполнения транзакций, OVM можно использовать и другими способами. OVM также произвел революцию в играх на блокчейне, обеспечив более быстрый игровой процесс без лагов и задержек, где транзакции происходят мгновенно, а игровой мир реагирует в режиме реального времени. Его использование для улучшения DeFi приложений также не может остаться незамеченным, поскольку он обеспечивает практически мгновенный обмен токенами на децентрализованных биржах с меньшей комиссией за газ.

Заключение

С помощью Optimistic Virtual Machine разработчики могут внедрять смарт-контракты, а пользователи - совершать транзакции без проблем, связанных с высокими тарифами на газ и медленным временем обработки, которые характерны для Ethereum. Несмотря на проблемы, связанные с безопасностью и потенциальными рисками централизации, OVM является ключом к открытию новой эры приложений, работающих на блокчейне, и массового внедрения в целом. С развитием технологии блокчейн OVM является одним из инновационных инструментов, которые, как ожидается, определят будущее децентрализованных приложений.