ブロックチェーン業界は、常に成長と改善を求めている業界です。 この業界は、イーサリアム仮想マシン(EVM)を搭載したイーサリアムの誕生後、最近活況を呈し、進化しました。 EVMはある程度効果的ですが、WebAssembly(WASM)という形で新しいプレーヤーが登場しました。 この記事では、WebAssemblyとは何か、どのように機能するか、および暗号通貨業界との関係を見ていきます。

Web Assembly (WASM) とは

一般にWASMと呼ばれるWebアセンブリは、プログラマーがソースコードを使用したり、開発者が望むように変更したりできるオープンソースフレームワークです。 WASMは、スタックベースの仮想マシン(VM)用のバイナリ命令形式で、さらに一歩進んでいます。 これは、高水準プログラミング言語の移植可能なコンパイルターゲットとして使用されます。 これは、Webアプリケーションにネイティブに近いパフォーマンスを約束する、小さくて迅速なバイナリオプションです。

WebAssembly は、 JavaScript を含むあらゆる言語のコンパイル ターゲットとして機能するように設計されています。 つまり、開発者は、C/C++、 Go、 Rust などの複数のプログラミング言語を 1 つの標準にコンパイルし、JavaScript の代替としてブラウザーでほぼネイティブに実行できます。

開発者は、ゲーム、音楽ストリーミング、ビデオ編集、コンピューター支援設計 (CAD) アプリケーションなどの高性能なユース ケースに Web Assembly を利用できます。 Google EarthやFigmaなど、いくつかのWebサービスではすでにWASMが採用されています。

WebAssemblyの歴史

WebAssemblyは、Webパフォーマンスの向上の必要性と、Webプラットフォームに幅広い言語を導入したいという願望を解決するために開発されました。 2015年、Mozilla、Google、Microsoft、Appleで構成されるWebAssembly Community Groupは、新しいバイナリ形式を作成しました。 2017年、WebAssembly MVP(Minimum Viable Product)がリリースされ、バイナリ形式、実行モデル、およびWebプラットフォームへの統合のための安定した基盤が提供されました。

次のリリースはブラウザのサポートで、Chrome、Firefox、Safari、Edgeなどの主要なブラウザにWebAssemblyが組み込まれました。 開発者は、Webブラウザ以外のテクノロジーの有用性を発見し、ハイパフォーマンスコンピューティングのためのサーバー側環境の分野でWASMの使用を模索し始めました。

Web Assembly のしくみ

WebAssembly がどのように機能するかを理解するには、JavaScript エンジンがどのように機能するかを理解する必要があります。 JSコードをコンパイルするために、エンジンは、コードを行ごとに確認し、有効な構文とコードタイプを検証するツールであるパーサーにコードを渡すなど、いくつかのことを行います。 これが完了すると、パーサーは抽象構文木 (AST) と呼ばれるツリーデータ構造を作成します。

ASTが作成されると、エンジンインタプリタはASTを取得し、コードの中間表現であるバイトコードに変換します。 次に、エンジンコンパイラがバイトコードを取得し、マシンがプロセッサ上で実行できるコードに変換します。

WebAssembly は JavaScript とは異なる機能を持ち、WASM コードがコンパイラに直接送られ、JavaScript プロセスのステップ 1 と 2 を効果的にスキップするため、より高速であると言われています。 その理由は、動的型付け言語であるJavaScriptとは異なり、WASMは静的型付けであり、言語が型付けされている間、型が事前に宣言されるためです。したがって、これらは既知であり、コンパイル時にチェックされます。

したがって、WASM コードを記述するときは、通常は静的に型付けされた言語で、その型を使用してコードを記述します。 次に、プリコンパイルされた WASM モジュールを生成し、最後に、解析と変換の段階をスキップして、エンジン コンパイラによってコードを直接実行し、中間表現の段階に移します。

WebAssemblyの機能

WebAssemblyは複数の言語をコンパイルするために開発され、JavaScriptよりも高速であると言われています。 この偉業を成し遂げるために、フレームワークの安全性とセキュリティを保証するだけでなく、それが信頼できることを証明する特定の機能が装備されています。

W3C 標準

その有効性と信頼性に自信が持てるようになったため、WebAssemblyはWebの公用語に追加されました。 現在、HTML には 4 つの言語があります。 CSS、JavaScript、そして現在は WebAssembly です。 そのため、WebAssembly は現在 WC3 標準と見なされています。

スピードと効率

WebAssembly のスタックマシンはバイナリコード形式で動作するように構築されており、ロード時間とサイズに大きく影響します。 そのスピードと効率性により、ブロックチェーン開発の定番となり、現在、多くの開発者が堅牢なエコシステムのためにこの言語を利用しています。

安全

仮想マシンは WebAssembly コードをスキャンして検証し、メモリセーフなサンドボックス内で実行します。 組み込み環境では、ファイルシステムやネットワークポートなどのローカルリソースへのアクセスが制限されます。 これは、Webから取得され、ブラウザで実行されるWebAssemblyコードが、ハードウェアおよびソフトウェアリソースを扱うときに非常に制限されることを意味します。

オープンソース

W3C には、このプロジェクトに取り組んでいるブラウザ会社がいくつかあります。 これにより、コミュニティは貢献し、下位互換性のある機能のないアプリケーションや機能テスト済みのアプリケーションの作成が可能になります。

WebAssemblyとイーサリアム

WebAssemblyは現在、イーサリアム仮想マシン(EVM)に近い代替手段と見なされています。 これは、WebAssemblyを通じて、開発者は、さまざまなプラットフォームで効果的に実行しながら、さまざまな言語をコンパイルできる効率的な命令セットを装備しているためです。 また、WebAssembly 命令セットは、浮動小数点命令を消去することで簡単に決定論的になるため、EVM の代替として実行可能なものになります。

イーサリアムはWebAssemblyに関心を示しており、イーサリアム仮想マシンの再設計案であるEthereum WebAssembly(EWASM)の開発を主導しています。 成功すれば、 EWASM はより効率的になり、WASMとの結びつきにより、開発者が複数の言語でコードを書くことができるようになると期待されています。 EWASMは、イーサリアムノードで解釈されるプリコンパイルされたバイトコード言語としてEVMのように機能します。

これにより、dAppsは本番環境でより効率的になります。 WASMの統合により、RustやGoなどの一般的な言語にすでに慣れている人々にとって、スマートコントラクトの開発がより身近なものになります。 これにより、開発者はイーサリアム上で有用なアプリケーションを作成する前に、Solidityで書く方法を学ぶ必要がなくなります。

WebAssemblyを利用するブロックチェーンプロジェクト

WASMはブロックチェーン活動のために完全に開発されていませんが、一部のプロジェクトではすでにプラットフォームの機能を強化するためにWASMを利用しています。 例えば：

宇宙

Cosmos は、中央サーバーを待つことなく、分散型台帳間の通信を容易にするために開発されたブロックチェーンです。 一般にブロックチェーンのインターネットと呼ばれ、WASMをメインのビルディングスタックとして利用した最初のブロックチェーンの1つでした。 彼らは、ネイティブブロックチェーン開発のために、Cosmos SDK、 Tendermint BFT、 およびIBCプロトコル 用のスマートコントラクトをWASMで構築するためのフレームワークであるCosmWASMを実装しています。

ポルカドット

PolkadotのWASMの使用は、メタプロトコルであることに依存しており、WebAssemblyで解釈またはコンパイルされた他の言語を可能にします。 WASMを利用することで、フォークレスのインフラストラクチャと基板により、他のアプリケーションがほとんどまたはまったく調整せずに接続されたチェーンを調整できるようになりました。

ニアプロトコル

Nearプロトコルは、WebAssemblyを使用して分散型アプリケーションを構築するために作成されたパブリックブロックチェーンです。 Nearは、Webテクノロジーを活用してパフォーマンスと移植性を向上させる良い方法としてWebAssemblyを使用しています。 彼らは、AssemblyScriptがより移植性の高いオプションであり、Web開発者にも簡単にアクセスできることがわかったため、AssemblyScriptを自分たちの言語に実装しました。

Web Assembly と JavaScript の比較

JavaScript は、何十年にもわたって Web 開発をサポートしてきた高水準のインタプリタ型プログラミング言語です。 これは、Webページにインタラクティブ機能を追加するために開発され、Webブラウザーによってクライアント側に表示されます。 何年にもわたって、この言語の人気は、その使いやすさと広く採用されているため、高まっています。

World Wide Web が始まって以来、JavaScript は常に存在してきました。 最近、WASM(WebAssembly)が登場し、この2つは密接に関連していると多くの人が信じていますが、WASMはJavaScriptを含む他のいくつかのもので構成されています。 WASM はもともと、JavaScript を Web ブラウザーでより効果的に実行できるようにするために開発されました。

WASMは今でも同じ目的を果たしていますが、今ではWebブラウザを超えて、JavaScriptに欠けていることが知られている2つの領域であるエッジアプリケーションやサーバーアプリケーションにも進出しています。 これが可能なのは、CPU レベルでは、WASM はバイナリ形式で実行され、JavaScript のようなプログラミング言語ではないためです。 WASMは、JavaScript、Python、Rustなど、さまざまな言語に対応する追加機能を提供します。JavaScript に対する WASM の優位性は、JavaScript に限定されることなく、言語と統合できることです。 この統合により、すでにインタプリタされている言語とそのランタイムをWASMモジュールにコンパイルすることで、JavaScriptのパフォーマンスが大幅に向上します。

WebAssemblyとRust

WebAssembly と Rust は 2 つの非常に異なる技術ですが、同時にしばしば互いに関連しています。 Rustは、その速度、安全性、高性能で知られる人気のあるプログラミング言語です。 一方、WebAssemblyは、コードを実行可能なマシンに変換するコンパイラです。 この 2 つのテクノロジは、その定義を除けば、次の点で異なります。

ウェブ開発

WASMは主にWeb開発で使用され、JavaScriptを含むWebブラウザーでのコードの実行を可能にします。 同時に、Rustは、システムプログラミング、ゲーム開発など、いくつかのアプリケーションを持つ万能言語です。

構文と言語の機能

WASMはプログラミング言語ではなく、バイナリ命令形式であり、C、C ++、Rustなどの言語をターゲットにすることができます。 一方、Rust は、構文と、借用、所有権などの機能を備えた言語です。

メモリ管理

WASM は、プログラムから簡単にアクセスできる線形アドレス空間を提供する線形メモリ モデルを利用します。 メモリ管理は開発者によって手動で処理され、明示的に保たれます。 一方、Rustはメモリの安全性に重点を置いています。 これは、コンパイル時に厳密なルールを適用する借用チェッカーと所有権システムを利用して、メモリの安全性に影響を与えることが知られているいくつかのバグを排除します。

並行 処理

Rustは、所有権システムを通じて並行性プログラミングを独自にサポートしており、開発者はデータ競合のリスクなしに安全で並行性のあるコードを書くことができます。 Rustとは異なり、WASMにはそのような機能はありません。ただし、ホスト環境のコンカレンシー機能を活用することはできます。

WebAssemblyを使い始めるための最良のリソース

WASMの使用方法を学ぶ場合、特定のコースは、さまざまな言語でWASMプロジェクトを作成しようとしている初心者に最適な知識を提供します。 これらのコースには次のものが含まれます。

Udemy(ウーデミー)

このコースでは、WebAssembly JavaScript API と Emscripten ツールセットを学習するための完全なガイドを提供します。 このコースを購入すると、ユーザーは 2 時間以上のオンデマンド ビデオ講義と 17 のダウンロード可能な教育リソースにアクセスできます。

このコースでは、初心者がWebAssemblyとは何か、そしてそれがWeb開発にどのように影響するかを理解できるようにします。 また、ネイティブの Java Script ブラウザ API を使用して WebAssembly モジュールをロードして実行する方法についても学習します。

Pluralsightの

このコースでは、WebAssemblyの要点とそれが重要である理由について説明します。 このコースでは、WebAssembly を使用してアプリを構築する方法と、C/C++ などの他の言語を使用して Web アプリケーションを作成する方法を紹介します。

フリーコードキャンプ

WebAssemblyに関するこの無料コースでは、初心者にWASMの概要を説明します。 コードを記述、コンパイル、インクルード、およびインスタンス化する方法を学習します。 ここでは、C++ コードを WASM にコンパイルする方法をステップバイステップで説明します。

結論

WebAssemblyは現在、Web開発の最前線に立っており、その速度、セキュリティ、適応性は、開発者が分散型アプリケーションの新しい世界の到来を告げると信じている主要な機能です。 WASMを利用する製品が増えるにつれ、スマートコントラクトが簡単に開発され、開発者が知っている言語で保護される未来の扉は手の届くところにあります。