Giới thiệu loại coin

Từ việc vật lộn với mã byte trên Etherscan đến việc chống lại tất cả các loại khai thác mã trong Solidity, nhóm công nghệ phát triển chuỗi khối EVM khá khác so với nhóm công nghệ web2 đối với nhiều nhà phát triển, do đó tạo ra “khoảng cách” giữa công nghệ Solidity-EVM stack và các ngôn ngữ chính thống như Rust, C++ hoặc Python. Khi không gian blockchain tiếp tục phát triển, nhu cầu thu hẹp khoảng cách giữa nhà phát triển này và cho phép phát triển web3 trở nên linh hoạt hơn là rất cần thiết.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu dự án mới nhất của Offchain Labs, Arbitrum Stylus, được công bố tại hội nghị Hội nghị thượng đỉnh Ứng dụng Blockchain Stanford (BASS) trong Tuần lễ Blockchain Stanford. Arbitrum Stylus là một dự án mang tính bước ngoặt nhằm tạo ra một tiêu chuẩn mới cho khả năng kết hợp hợp đồng thông minh thông qua việc thống nhất môi trường thực thi của EVM với môi trường thực thi của WASM. Đầu tiên, chúng ta sẽ thảo luận về một số động lực đằng sau dự án này, trước khi đi sâu vào một số chi tiết triển khai của dự án và cuối cùng là thảo luận về tác động của dự án trong không gian web3.

Động lực cho bút stylus Arbitrum

Arbitrum Stylus được phát triển để giải quyết hai vấn đề chính trong phát triển blockchain: (1) khả năng tiếp cận phát triển blockchain và (2) hiệu quả thực thi của hợp đồng thông minh.

Làm cho việc phát triển Blockchain trở nên dễ tiếp cận hơn

Báo cáo nhà phát triển của Electric Capital. Hình ảnh từ Nguồn [1]. Truy cập ngày 20 tháng 10 năm 2023.

Theo Báo cáo nhà phát triển của Electric Capital, hiện có khoảng 20.000 nhà phát triển blockchain hoạt động hàng tháng [1]. Mặc dù con số này đã tăng lên đáng kể trong vài năm qua, nhưng vẫn còn rất lớn đằng sau hàng triệu (hoặc hàng chục triệu) nhà phát triển sử dụng các ngôn ngữ có mục đích chung như Rust hoặc C++. Khi không gian blockchain tiếp tục phát triển, nhu cầu hợp lý hóa quy trình tiếp nhận hàng triệu nhà phát triển hợp đồng thông minh mới ngày càng tăng.

Một trong những cách tốt nhất để làm điều này là thông qua việc tích hợp quy trình phát triển hợp đồng thông minh với các ngôn ngữ chính thống hiện có, chẳng hạn như Rust hoặc C++. Đây là cách tiếp cận mà nhiều hệ sinh thái không phải EVM, chẳng hạn như Solana và Cosmos đã áp dụng, trong đó Rust nổi lên như ngôn ngữ hợp đồng thông minh trên thực tế trong các hệ sinh thái đó. Tuy nhiên, hệ sinh thái EVM cho đến nay chủ yếu dựa vào ngôn ngữ lập trình riêng biệt Solidity để viết các hợp đồng thông minh. Tuy nhiên, Arbitrum Stylus tìm cách thay đổi điều này thông qua việc cho phép các nhà phát triển blockchain viết hợp đồng thông minh bằng các ngôn ngữ chính thống như Rust và sau đó triển khai trên các chuỗi tương thích với EVM.

Làm cho việc thực thi hợp đồng thông minh hiệu quả hơn

Trong vài năm qua, khi các ứng dụng phi tập trung bùng nổ phổ biến, nhu cầu tính toán trên chuỗi đã tăng lên đáng kể, đặc biệt là trên mạng Ethereum. Nhu cầu mạng tăng đột biến này đã dẫn đến giá gas cắt cổ. Chính điều này đã thúc đẩy một loạt đổi mới trong việc tăng thông lượng giao dịch của các chuỗi khối công khai và Arbitrum là một trong những dự án và hệ sinh thái nổi bật nhất trong không gian này. Điều này bao gồm chuỗi Arbitrum One L2 hàng đầu cũng như chuỗi công nghệ Arbitrum Nitro .

Arbitrum Stylus là phần mở rộng tự nhiên của tất cả những giải pháp này và là giải pháp mới nhất trong bộ công cụ của Arbitrum. So với các giải pháp trước đây tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu quả giao dịch giữa các giao dịch (chẳng hạn như giao dịch theo nhóm thông qua tổng hợp), Stylus tập trung vào việc tối ưu hóa cấp độ giao dịch nội bộ – cụ thể là cách mỗi giao dịch được thực hiện. Thông qua việc cho phép thực thi các hợp đồng trong WebAssugging (WASM), các hợp đồng Stylus nhanh hơn rất nhiều, hứa hẹn phí gas thấp hơn cũng như có quyền truy cập vào bộ nhớ có thể rẻ hơn tới 100-500 lần so với sử dụng EVM [2].

Bút cảm ứng: Cung cấp khả năng kết hợp WASM + EVM

WebAssembly và Arbitrum Nitro

Để hiểu lý do tại sao Stylus lại hiệu quả và dễ kết hợp hơn nhiều so với công cụ EVM truyền thống, trước tiên chúng ta cần hiểu vai trò của WebAssembly hay WASM. WASM là một dạng hợp ngữ, có nghĩa là về cơ bản nó là mã nhị phân mà máy có thể đọc được, thay vì các ngôn ngữ mà con người có thể đọc được như Rust hoặc C++. Thay vào đó, những ngôn ngữ mà con người có thể đọc được này cần một “trình biên dịch” để chuyển đổi chúng thành “ngôn ngữ hợp ngữ” có thể đọc được bằng máy trước khi chúng được thực thi.

Đặc biệt, WASM, như tên gọi của nó, là ngôn ngữ lắp ráp được tối ưu hóa cho trình duyệt web, nhằm tăng tốc độ thực thi của các ứng dụng Web chủ yếu dựa trên Javascript. Bằng cách trở thành ngôn ngữ hợp ngữ di động, mô-đun và dễ thực thi, WASM cho phép các nhà phát triển viết trực tiếp các đoạn mã bằng nhiều ngôn ngữ chính thống, chẳng hạn như Rust hoặc C++ [3].

Với bản nâng cấp Nitro của Arbitrum , vì tất cả các tranh chấp trên chuỗi đều được diễn ra trong WASM, điều này có nghĩa là Nitro có một hệ thống gian lận đang hoạt động đối với bất kỳ WASM tùy ý nào [2]. Và vì Arbitrum Nitro có thể cung cấp bằng chứng gian lận cho bất kỳ mã WASM nào, điều này có nghĩa là nó có thể cung cấp bằng chứng gian lận cho bất kỳ chương trình nào biên dịch thành WASM.

Arbitrum Stylus chủ yếu bổ sung công cụ thực thi WASM bên cạnh công cụ chống gian lận WASM hiện có được kế thừa từ Arbitrum Nitro, dựa trên một trong những công cụ WASM hàng đầu có tên Wasmer, công cụ này thực thi mã nhanh hơn nhiều so với Geth thực thi mã byte EVM [2]. Với cả công cụ thực thi và công cụ kiểm chứng, điều này cho phép các hợp đồng thông minh được viết, thực thi và chứng minh hoàn toàn trong WASM. Do nhiều ngôn ngữ chính thống, chẳng hạn như Rust và C++ có thể biên dịch trực tiếp thành WASM, nên đây là cách Arbitrum Stylus cho phép các nhà phát triển blockchain viết, triển khai và thực hiện hợp đồng thông minh bằng nhiều ngôn ngữ có mục đích chung chính thống.

So sánh EVM với Stylus EVM+. Hình ảnh từ Nguồn [2].

Sự mạch lạc trong công cụ EVM+

Arbitrum Stylus cung cấp cho các nhà phát triển tùy chọn bổ sung để viết hợp đồng bằng Rust và các ngôn ngữ tương thích với WASM khác mà không phải hy sinh khả năng viết và thực hiện hợp đồng thông minh trong Solidity. Bằng cách có hai công cụ thực thi tương đương là EVM và WASM, Stylus cũng cung cấp cho các nhà phát triển tùy chọn viết một phần ứng dụng của họ trong Solidity và một phần khác trong Rust.

Tuy nhiên, điều này đặt ra một câu hỏi: Stylus VM quản lý sự gắn kết giữa hai công cụ khác nhau như thế nào? Làm cách nào để biết khi nào nên chuyển đổi giữa EVM và WASM VM?

Đầu tiên, Solidity và các hợp đồng dựa trên EVM khác được biên dịch thành cùng một mã byte, sau đó được thực thi như bình thường trong một công cụ EVM thuần túy. Các hợp đồng thông minh dựa trên WASM, chẳng hạn như các hợp đồng được viết bằng Rust, sẽ được chú thích bằng một “tiêu đề” bổ sung ở đầu hợp đồng. Do đó, khi các hợp đồng này được gọi, Stylus VM có thể cho biết hợp đồng nào yêu cầu công cụ EVM và hợp đồng nào yêu cầu công cụ WASM. Thiết kế này cũng mang lại khả năng tương tác ở mức độ lớn, trong đó các hợp đồng được viết bằng WASM có thể thực hiện lệnh gọi đến các hợp đồng được viết bằng Solidity và ngược lại. Đây cũng là điểm khác biệt chính của Stylus với các blockchain khác sử dụng công cụ thực thi WASM: Stylus đảm bảo rằng các hợp đồng WASM hoàn toàn có thể kết hợp và tương tác với các hợp đồng EVM, cho phép khả năng tương thích ngược và hợp đồng WASM khai thác tính thanh khoản EVM.

Một góc nhìn khác để xem xét công cụ kép EVM và WASM của Stylus là xem blockchain như một “cỗ máy trạng thái thế giới” trải qua các giao dịch trạng thái nhất định như được xác định trong EVM. Trong Ethereum, trạng thái trên chuỗi được thể hiện thông qua cấu trúc Trie hoặc cấu trúc dữ liệu dạng cây được sử dụng để lưu trữ và truy xuất dữ liệu một cách hiệu quả [4]. Cả hai công cụ EVM và WASM của Stylus đều sử dụng cùng một cấu trúc Trie để đọc và ghi dữ liệu đến và đi từ “máy trạng thái thế giới”. Cả hai động cơ đều tạo ra một số thay đổi trạng thái nhất định để cập nhật trạng thái thế giới; sự khác biệt duy nhất là cách họ tính toán sự thay đổi trạng thái này.

Tiết kiệm chi phí của động cơ EVM+

Trước đây, chúng tôi đã gợi ý rằng việc sử dụng công cụ WASM có thể giúp tiết kiệm chi phí đáng kể do hiệu quả thực thi tăng lên. Bây giờ chúng ta có thể kiểm tra xem điều này đạt được như thế nào. Để làm như vậy, hãy xem xét một lệnh ADD, chẳng hạn như 2 + 3.

Trong EVM, chúng ta cần thực hiện các bước sau [5]:

1. Trả tiền xăng, yêu cầu tra cứu nhiều lần bảng trong bộ nhớ
2. Cân nhắc việc theo dõi, ngay cả khi bị vô hiệu hóa
3. Bật hai mục của ngăn xếp mô phỏng
4. Thêm chúng lại với nhau
5. Đẩy kết quả

Chúng ta có thể thấy rằng chỉ Bước 4 thực sự liên quan đến việc cộng hai số nguyên này, trong khi tất cả các bước khác đều là “hướng dẫn soạn sẵn” trong hệ thống EVM, tất cả đều tiêu tốn lượng khí đốt cắt cổ so với bản thân phép tính.

Mặt khác, giả sử chúng ta đã sử dụng WASM cho thao tác THÊM đơn giản này. Chúng ta chỉ cần một bước:

1. Thực hiện một lệnh x86 hoặc ARM ADD

So sánh EVM ADD và WASM ADD. Hình ảnh từ Nguồn [7].

Ở đây chúng ta có thể thấy rằng nó rẻ hơn 150 lần so với EVM bổ sung. Với tất cả những khoản tiết kiệm gas này, Stylus VM thậm chí còn giới thiệu một tiểu đơn vị mới của “gas”, được gọi là “mực”, hiện được xác định theo mặc định là 1/10000 của 1 gas và thậm chí có thể được cấu hình bởi chủ sở hữu chuỗi [5].

Tuy nhiên, có một lưu ý đối với tất cả những khoản tiết kiệm gas này, đó là ngay từ đầu, nó cần có gas để kích hoạt Stylus VM, hiện được đặt ở mức cố định là 114 triệu gas. Ngoài ra, việc gọi một chương trình Stylus hiện tốn khoảng 128-2048 gas [5]. Do đó, việc kích hoạt môi trường WASM chỉ để tối ưu hóa cho một thao tác THÊM duy nhất cho hai số nguyên có thể không nhất thiết mang lại hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, đối với các hợp đồng thông minh sử dụng nhiều bộ nhớ, tất cả khoản tiết kiệm này sẽ cộng dồn lại, bù đắp “chi phí kích hoạt” này. Ví dụ: một lệnh gọi phân bổ 3,8 MB RAM trong EVM sẽ tốn ~32 triệu gas, trong khi ở Stylus WASM VM, điều này sẽ chỉ tốn ~64 nghìn gas, giúp tiết kiệm 500 lần [6]. Một hệ quả tất yếu của điều này là các ứng dụng sử dụng nhiều bộ nhớ đơn giản là không thể thực hiện được trên EVM thông thường, vì ứng dụng này nhanh chóng gặp phải tất cả các loại giới hạn khí. Tuy nhiên, điều này hoàn toàn có thể xảy ra trong máy ảo Stylus, do RAM rẻ hơn nhiều sẽ sử dụng thời gian chạy WASM.

Mở khóa các trường hợp sử dụng mới bằng bút stylus

1. Ứng dụng cần nhiều bộ nhớ

Như đã thảo luận ở trên, một trong những phần thú vị nhất về Arbitrum Stylus là nó cho phép các ứng dụng sử dụng nhiều bộ nhớ trên chuỗi. Điều này mở ra một lớp ứng dụng hoàn toàn mới, chẳng hạn như NFT AI tổng hợp, giao dịch tần suất cao và chơi game trên chuỗi [7]. Thật vậy, Stylus VM có thể là một công nghệ mang tính bước ngoặt cho phép AI, vốn nổi tiếng với nhu cầu bộ nhớ cao, có khả năng tính toán trên chuỗi và có khả năng tương tác hoàn toàn với các hợp đồng EVM.

2. Khả năng kết hợp Alt-VM với tính thanh khoản EVM

Hơn nữa, khả năng tương thích EVM của Stylus và khả năng cho phép các hợp đồng dựa trên WASM có thể tương tác với các hợp đồng Solidity gốc có nghĩa là các hợp đồng WASM này hoàn toàn có thể khai thác được tính thanh khoản khổng lồ và cơ sở người dùng trên EVM. Hãy nhớ lại rằng chúng tôi đã đề cập trước đó rằng nhiều máy ảo thay thế, chẳng hạn như Solana và Cosmos, sử dụng các ngôn ngữ tương thích với WASM như Rust để thực thi hợp đồng thông minh của chúng. Công cụ WASM của Stylus có nghĩa là các nhà phát triển trong các máy ảo thay thế này có thể dễ dàng chuyển hợp đồng của họ sang hệ sinh thái EVM và ngay lập tức tận dụng tính thanh khoản của EVM.

3. Thư viện đa năng, tiền biên dịch và cơ sở hạ tầng gỡ lỗi

Một ưu điểm khác của Stylus cho phép các nhà phát triển sử dụng các ngôn ngữ chính thống như Rust và C++ để viết hợp đồng thông minh của họ là các nhà phát triển có thể tận dụng số lượng lớn các thư viện có mục đích chung hỗ trợ các ngôn ngữ chính thống này chứa mọi thứ từ tính toán trên chuỗi đến mật mã. nguyên thủy để gửi I/O.

Quan trọng hơn, các nhà phát triển có thể hưởng lợi từ cơ sở hạ tầng công cụ phức tạp được xây dựng cho các ngôn ngữ chính thống này. Điều này không chỉ bao gồm các trình quản lý gói nâng cao mà còn bao gồm cơ sở hạ tầng gỡ lỗi quen thuộc, chẳng hạn như bộ công cụ GDB trong C/C++. Tất cả điều này có thể sẽ làm tăng đáng kể sự hiểu biết về phát triển của web3 và cho phép quá trình đưa vào phát triển blockchain và ngăn xếp EVM đơn giản hơn nhiều.

4. Đưa tính toán trên chuỗi vào IoT cho DePIN

Với hiệu quả thực thi ngày càng tăng của WASM, Stylus VM có thể mở ra cơ hội tích hợp tính toán trên dây chuyền với các thiết bị di động trong Internet of Things (IoT) – bao gồm mọi thứ từ đèn giao thông, tủ lạnh thông minh đến đồng hồ thông minh. Mặc dù WASM ban đầu được thiết kế cho môi trường trình duyệt, nhưng kiến trúc mô-đun di động và khả năng thực thi hiệu quả của nó đã khiến nó trở nên phù hợp hoàn hảo cho các thiết bị IoT, vốn yêu cầu thời gian chạy nhỏ và hiệu quả [8].

Do đó, WASM VM của Arbitrum Stylus rất phù hợp với xu hướng ngày càng tăng của Mạng cơ sở hạ tầng vật lý phi tập trung (DePIN), tìm cách sử dụng mạng blockchain và các ưu đãi mã thông báo mới để duy trì cơ sở hạ tầng vật lý, từ hệ thống WiFi đến pin chạy bằng năng lượng mặt trời [9] . Vì phần lớn DePIN phụ thuộc vào việc tích hợp ngăn xếp chuỗi khối với các thiết bị IoT, nên Arbitrum Stylus có thể đóng vai trò là cửa ngõ quan trọng để cho phép các thiết bị này vừa chạy tính toán dựa trên WASM một cách hiệu quả vừa khai thác tính thanh khoản EVM thông qua hệ sinh thái Arbitrum [10].

Phần kết luận

Trong suốt bài viết này, chúng tôi đã khám phá sâu về động lực, việc thực hiện và tác động của Trọng tài. Bút cảm ứng. Bằng cách cho phép các nhà phát triển viết và triển khai hợp đồng thông minh bằng nhiều ngôn ngữ chính thống, Stylus giúp việc phát triển blockchain trở nên dễ tiếp cận và hiệu quả hơn, kết hợp khả năng kết hợp chính thống với tính thanh khoản EVM để mở khóa nhiều ứng dụng mới, đặc biệt là những ứng dụng cần nhiều bộ nhớ. Do đó, Stylus được cho là một dự án mang tính bước ngoặt trong việc xác định thế hệ tiếp theo của các hợp đồng thông minh có thể tổng hợp, trở thành một nền tảng có thể xóa mờ ranh giới giữa phát triển web2 và web3 để tạo ra một nền tảng phát triển blockchain hiệu quả, tích hợp và hiệu quả hơn.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm:

1. Bài viết này được in lại từ [STANFORD BLOCKCHAIN CLUB]. Mọi bản quyền thuộc về tác giả gốc [Rachel Bousfield；Jay Yu]. Nếu có ý kiến phản đối việc tái bản này, vui lòng liên hệ với nhóm Gate Learn , họ sẽ xử lý kịp thời.
2. Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm pháp lý: Các quan điểm và ý kiến trình bày trong bài viết này chỉ là của tác giả và không cấu thành bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.
3. Việc dịch bài viết sang các ngôn ngữ khác được thực hiện bởi nhóm Gate Learn. Trừ khi được đề cập, việc sao chép, phân phối hoặc đạo văn các bài viết đã dịch đều bị cấm.