Arbitrum Stylus: معيار جديد لتركيب العقود الذكية

مقدمة العملة

بدءًا من التعامل مع البايت كود على منصة Etherscan وحتى الحماية من جميع أنواع عمليات استغلال التعليمات البرمجية في Solidity، تختلف مجموعة EVM التقنية لتطوير بلوكتشين تمامًا عن تلك الموجودة في مجموعة تقنيات web2 للعديد من المطورين، مما يخلق «فجوة» بين المكدس التقني لـ Solidity-evm واللغات السائدة مثل Rust أو C++ أو Python. مع استمرار نضج مساحة بلوكتشين، هناك حاجة كبيرة لسد فجوة المطورين هذه والسماح بتطوير web3 أكثر قابلية للتكوين.

في هذه المقالة، سنقدم أحدث مشاريع Offchain Labs، Arbitrum Stylus، الذي تم الكشف عنه في مؤتمر قمة ستانفورد لتطبيقات بلوكتشين (BASS) خلال أسبوع ستانفورد للبلوك تشين. Arbitrum Stylus هو مشروع تاريخي يهدف إلى إنشاء معيار جديد لتركيب العقود الذكية من خلال توحيد بيئة تنفيذ EVM مع بيئة WASM. أولاً، سنناقش بعض الدوافع وراء هذا المشروع، قبل الغوص في بعض تفاصيل تنفيذ المشروع، وأخيراً مناقشة تأثير المشروع في مساحة web3.

الدافع وراء استخدام أربيتروم ستايلس

وقد تم تطوير Arbitrum Stylus لمعالجة مشكلتين رئيسيتين في تطوير بلوكتشين: (1) إمكانية الوصول إلى تطوير بلوكتشين، و (2) الكفاءة التنفيذية للعقود الذكية.

جعل تطوير Blockchain أكثر سهولة

تقرير المطور من شركة إلكتريك كابيتال. صورة من المصدر [1]. تم استرجاعه في 20 أكتوبر 2023.

ووفقًا لتقرير مطوري شركة إلكتريك كابيتال، يوجد حاليًا حوالي ٢٠٠٠٠ مطور بلوكتشين نشط شهريًا [١]. على الرغم من أن هذا الرقم قد زاد بشكل كبير خلال السنوات القليلة الماضية، إلا أنه لا يزال بعيدًا عن الملايين (أو عشرات الملايين) من المطورين الذين يعممون لغات الأغراض العامة مثل Rust أو C ++. ومع استمرار نمو مساحة بلوكتشين، هناك حاجة متزايدة لتبسيط عملية تأهيل الملايين من مطوري العقود الذكية الجدد.

واحدة من أفضل الطرق للقيام بذلك هي من خلال دمج عملية تطوير العقود الذكية مع اللغات السائدة الحالية، مثل Rust أو C ++. هذا هو النهج الذي تبنته العديد من النظم البيئية غير EVM، مثل Solana و Cosmos، مع ظهور Rust كلغة العقد الذكي الفعلية في تلك النظم البيئية. على الرغم من ذلك، يعتمد نظام EVM البيئي، حتى الآن، بشكل أساسي على لغة البرمجة المميزة الخاصة به Solidity لكتابة العقود الذكية. ومع ذلك، يسعى Arbitrum Stylus إلى تغيير هذا من خلال السماح لمطوري بلوكتشين بكتابة عقود ذكية باللغات السائدة مثل Rust ثم نشرها على سلاسل متوافقة مع EVM.

جعل تنفيذ العقود الذكية أكثر كفاءة

على مدى السنوات القليلة الماضية، ومع تزايد شعبية التطبيقات اللامركزية، كان هناك طلب متزايد بشكل كبير على الحوسبة على السلسلة، وخاصة على شبكة إيثريوم. وقد أدى هذا الارتفاع في الطلب على الشبكة إلى أسعار الغاز الباهظة. وقد أدى هذا بدوره إلى موجة من الابتكار في زيادة إنتاجية المعاملات الخاصة بشبكات بلوكتشين العامة، ويعد Arbitrum أحد أبرز المشاريع والنظم البيئية في هذا المجال. ويشمل ذلك سلسلة Arbitrum One L2 الرائدة، بالإضافة إلى مجموعة Arbitrum Nitro التقنية.

Arbitrum Stylus هو امتداد طبيعي لكل هذه الحلول وأحدث الحلول في مجموعة أدوات Arbitrum. بالمقارنة مع الحلول السابقة، التي تركز على تحسين كفاءة المعاملات بين المعاملات (مثل تجميع المعاملات من خلال عمليات التجميع)، تركز Stylus على تحسين مستوى المعاملات داخل المعاملات - على وجه التحديد، كيفية تنفيذ كل معاملة. من خلال السماح بتنفيذ العقود في WebAssembly (WASM)، تعد عقود Stylus أسرع بكثير، وتعد برسوم غاز أقل، فضلاً عن الوصول إلى الذاكرة التي يمكن أن تكون أرخص بما يصل إلى 100-500 مرة من استخدام EVM [2].

القلم: يوفر إمكانية تركيب WASM+EVM

WebAssembly وArbitrum Nitro

لفهم سبب كون Stylus أكثر كفاءة وقابلية للتركيب من محرك EVM التقليدي، نحتاج أولاً إلى فهم دور WebAssembly أو WASM. WASM هو شكل من أشكال لغة التجميع، مما يعني أنه في الأساس رمز ثنائي يمكن قراءته آليًا، بدلاً من اللغات التي يمكن للبشر قراءتها مثل Rust أو C ++. بدلاً من ذلك، تحتاج هذه اللغات التي يمكن للبشر قراءتها إلى «مترجم» لتحويلها إلى «لغات تجميع» يمكن قراءتها آليًا قبل تنفيذها.

WASM على وجه الخصوص، كما يوحي اسمها، هي لغة تجميع محسّنة لمتصفحات الويب، لزيادة السرعة التنفيذية لتطبيقات الويب المستندة إلى JavaScript بشكل أساسي. من خلال كونها لغة تجميع محمولة ونموذجية وسهلة التنفيذ، تسمح WASM للمطورين بكتابة مقتطفات التعليمات البرمجية مباشرة في مجموعة متنوعة من اللغات السائدة، مثل Rust أو C ++ [3].

مع ترقية Arbitrum لـ Nitro ، نظرًا لأن جميع النزاعات على السلسلة يتم حلها في WASM، فهذا يعني أن Nitro لديها نظام احتيال فعال لأي WASM تعسفي [2]. ونظرًا لأن Arbitrum Nitro قادر على تقديم أدلة الاحتيال لأي كود WASM، فهذا يعني أنه يمكنه تقديم أدلة الاحتيال لأي برنامج يتم تجميعه حتى WASM.

يضيف Arbitrum Stylus بشكل أساسي محرك تنفيذ WASM فوق مثبت الاحتيال WASM الحالي الموروث من Arbitrum Nitro، استنادًا إلى أحد محركات WASM الرائدة المسماة Wasmer، والتي تنفذ التعليمات البرمجية بشكل أسرع بكثير من Geth الذي ينفذ كود EVM bytecode [2]. بفضل كل من محرك التنفيذ ومحرك الإثبات، يتيح ذلك كتابة العقود الذكية وتنفيذها وإثباتها بالكامل في WASM. وبالنظر إلى أن العديد من اللغات السائدة، مثل Rust و C ++ قادرة على التحويل مباشرة إلى WASM، فإن هذه بدورها هي الطريقة التي يسمح بها Arbitrum Stylus لمطوري بلوكتشين بكتابة ونشر وتنفيذ العقود الذكية في مجموعة واسعة من اللغات الرئيسية ذات الأغراض العامة.

مقارنة جهاز EVM مع ستايلس EVM+. صورة من المصدر [2].

التماسك في محرك EVM+

يوفر Arbitrum Stylus للمطورين خيارًا إضافيًا لكتابة العقود بلغة Rust واللغات الأخرى المتوافقة مع WASM، دون الحاجة إلى التضحية بالقدرة على كتابة وتنفيذ العقود الذكية في Solidity. من خلال وجود محركين تنفيذيين متساويين في EVM و WASM، يوفر Stylus أيضًا للمطورين خيار كتابة جزء من تطبيقهم في Solidity وجزء آخر في Rust.

لكن هذا يثير سؤالًا: كيف يدير Stylus VM التماسك بين المحركين المختلفين؟ كيف تعرف متى يتم التبديل بين EVM و WASM VM؟

أولاً، يتم تجميع Solidity والعقود الأخرى القائمة على EVM في نفس رمز البايت، ثم يتم تنفيذها كما هو معتاد في محرك EVM خالص. سيتم شرح العقود الذكية المستندة إلى WASM، مثل تلك المكتوبة في Rust على سبيل المثال، بـ «عنوان» إضافي في بداية العقد. وبالتالي، عند استدعاء هذه العقود، يكون Stylus VM قادرًا على تحديد العقود التي تتطلب محرك EVM والعقود التي تتطلب محرك WASM. يمثل هذا التصميم أيضًا درجة كبيرة من قابلية التشغيل البيني، حيث يمكن للعقود المكتوبة في WASM إجراء مكالمات إلى العقود المكتوبة بلغة Solidity والعكس صحيح. هذه أيضًا هي الطريقة الرئيسية التي تختلف بها Stylus عن سلاسل الكتل الأخرى التي اعتمدت محركات تنفيذ WASM: تضمن Stylus أن عقود WASM قابلة للتكوين تمامًا وقابلة للتشغيل المتبادل مع عقود EVM، مما يسمح بالتوافق مع الإصدارات السابقة وعقود WASM للاستفادة من سيولة EVM.

هناك منظور آخر للنظر إلى محرك Stylus المزدوج لـ EVM و WASM وهو رؤية بلوكتشين على أنها «آلة دولة عالمية» تخضع لمعاملات حكومية معينة على النحو المحدد في EVM. في إيثريوم، يتم تمثيل حالة السلسلة من خلال بنية ثلاثية، أو بنية بيانات تشبه الشجرة تُستخدم لتخزين البيانات واسترجاعها بكفاءة [4]. يستخدم كل من محركي EVM و WASM من Stylus نفس بنية Trie لقراءة البيانات وكتابتها من وإلى «آلة الحالة العالمية». ينتج كلا المحركين بعض التغييرات في الحالة لتحديث الحالة العالمية؛ والفرق الوحيد هو كيفية حساب تغير الحالة هذا.

التوفير في تكاليف محرك EVM+

في السابق، ألمحنا بالفعل إلى أن استخدام محرك WASM يمكن أن يسمح بتوفير كبير في التكاليف بسبب زيادة الكفاءة التنفيذية. يمكننا الآن دراسة كيفية تحقيق ذلك. للقيام بذلك، دعنا نفكر في تعليمات ADD واحدة، على سبيل المثال لـ 2 + 3.

في EVM، سنحتاج إلى القيام بالخطوات التالية [5]:

1. ادفع مقابل الوقود، مما يتطلب عمليات بحث متعددة لجدول داخل الذاكرة
2. ضع في اعتبارك التتبع، حتى في حالة تعطيله
3. ضع عنصرين من المكدس المحاكي
4. قم بإضافتها معًا
5. اضغط على النتيجة

يمكننا أن نرى أن الخطوة 4 فقط تتضمن حقًا إضافة هذين العددين الصحيحين، في حين أن جميع الخطوات الأخرى هي «تعليمات معيارية» داخل نظام EVM تكلف جميعها كميات باهظة من الغاز بالنسبة للحساب نفسه.

من ناحية أخرى، لنفترض أننا استخدمنا WASM لعملية ADD البسيطة هذه. نحن بحاجة إلى خطوة واحدة فقط:

1. قم بتنفيذ تعليمة x86 أو ARM ADD واحدة

مقارنة بين EVM ADD و WASM ADD. صورة من المصدر [7].

يمكننا أن نرى هنا أن هذا أرخص بـ 150 مرة من إضافة EVM. نظرًا لكل هذه الوفورات في الغاز، قدمت Stylus VM حتى وحدة فرعية جديدة من «الغاز»، تسمى «الحبر»، والتي يتم تعريفها حاليًا افتراضيًا على أنها 1/10000 من 1 غاز، وحتى قابلة للتهيئة من قبل مالك السلسلة [5].

ومع ذلك، هناك تحذير واحد لجميع وفورات الغاز هذه، وهو أنه يتطلب الغاز لتنشيط Stylus VM في المقام الأول، والذي تم تعيينه حاليًا بمعدل ثابت قدره 114 مليون غاز. بالإضافة إلى ذلك، فإن استدعاء برنامج Stylus نفسه يستهلك حاليًا حوالي 128-2048 غازًا [5]. وبالتالي، فإن تنشيط بيئة WASM فقط لتحسين عملية ADD واحدة لعددين صحيحين قد لا يكون بالضرورة منطقيًا من الناحية الاقتصادية. ومع ذلك، بالنسبة للعقود الذكية التي تستهلك الكثير من الذاكرة، ستتضاعف كل هذه الوفورات، مما يعوض «تكلفة التنشيط» هذه. على سبيل المثال، ستكلف المكالمة التي تخصص 3.8 ميجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي في EVM حوالي 32 مليون غاز، بينما في Stylus WASM VM سيكلف هذا فقط حوالي 64 ألف غاز، مما يوفر توفيرًا قدره 500 ضعف [6]. والنتيجة الطبيعية لذلك هي أن التطبيقات التي تستهلك الكثير من الذاكرة ليست ممكنة ببساطة على Vanilla EVM، حيث يواجه المرء بسرعة جميع أنواع حدود الغاز. ومع ذلك، يصبح هذا ممكنًا تمامًا في Stylus VM، نظرًا لأوامر ذاكرة الوصول العشوائي الأرخص حجمًا التي تصبح تستخدم وقت تشغيل WASM.

فتح حالات الاستخدام الجديدة باستخدام Stylus

1. تطبيقات تستهلك الكثير من الذاكرة

كما تمت مناقشته أعلاه، فإن أحد أكثر الأجزاء إثارة حول Arbitrum Stylus هو تمكينه للتطبيقات كثيفة الذاكرة على السلسلة. يؤدي هذا إلى فتح فئة جديدة تمامًا من التطبيقات، مثل NFTs المولدة للذكاء الاصطناعي، والتداول عالي التردد، والألعاب على السلسلة [7]. في الواقع، قد تكون Stylus VM تقنية بارزة تسمح للذكاء الاصطناعي، المشهور بمتطلبات الذاكرة العالية، بأن يكون قابلاً للتطبيق من الناحية الحسابية على السلسلة، وأن يكون قابلاً للتشغيل المتبادل تمامًا مع عقود EVM.

2. قابلية تركيب Alt-VM مع سيولة EVM

علاوة على ذلك، فإن توافق Stylus EVM وقدرته على السماح للعقود المستندة إلى WASM بأن تكون قابلة للتشغيل المتبادل مع عقود Solidity الأصلية يعني أن عقود WASM هذه يمكنها الاستفادة بشكل كامل من السيولة الهائلة وقاعدة المستخدمين على EVM. تذكر أننا ذكرنا من قبل أن العديد من الأجهزة الافتراضية البديلة، مثل Solana و Cosmos، تستخدم لغات متوافقة مع WASM مثل Rust لتنفيذ عقودها الذكية. يعني محرك WASM من Styllus أن المطورين في هذه الأجهزة الافتراضية البديلة يمكنهم بسهولة نقل عقودهم إلى نظام EVM البيئي والاستفادة على الفور من سيولة EVM.

3. المكتبات ذات الأغراض العامة، والتجميعات المسبقة، والبنية التحتية لتصحيح الأخطاء

ميزة أخرى لـ Stylus تسمح للمطورين باستخدام اللغات السائدة مثل Rust و C ++ لكتابة عقودهم الذكية هي أنه يمكن للمطورين الاستفادة من الكميات الهائلة من المكتبات ذات الأغراض العامة التي تدعم هذه اللغات السائدة التي تحتوي على كل شيء بدءًا من الحسابات على السلسلة إلى أساسيات التشفير إلى الإدخال/الإخراج للملف.

والأهم من ذلك، يمكن للمطورين الاستفادة من البنية التحتية المتطورة للأدوات المصممة لهذه اللغات السائدة. لا يشمل ذلك مديري الحزم المتقدمين فحسب، بل يشمل أيضًا البنية التحتية المألوفة لتصحيح الأخطاء، مثل مجموعة أدوات GDB في C/C ++. من المرجح أن يؤدي كل هذا إلى زيادة الإلمام بتطوير web3 بشكل كبير، والسماح بعملية تأهيل أبسط بكثير في تطوير بلوكتشين ومكدس EVM.

4. جلب الحوسبة عبر السلسلة إلى إنترنت الأشياء لـ DePin

مع زيادة الكفاءة التنفيذية لـ WASM، قد يفتح Stylus VM الباب لدمج الحوسبة على السلسلة مع الأجهزة المحمولة في إنترنت الأشياء (IoT) - بما في ذلك كل شيء من إشارات المرور إلى الثلاجات الذكية إلى الساعات الذكية. على الرغم من أن WASM كان مخصصًا في الأصل لبيئات المتصفحات، إلا أن بنيته المحمولة والمعيارية والتنفيذ الفعال جعلته مناسبًا تمامًا لأجهزة إنترنت الأشياء، والتي تتطلب أوقات تشغيل صغيرة وفعالة [8].

وبالتالي، يعد WASM VM من Arbitrum Stylus مناسبًا بشكل طبيعي للاتجاه المتزايد لشبكات البنية التحتية المادية اللامركزية (DePin)، التي تسعى إلى استخدام شبكات blockchain والحوافز الرمزية الجديدة للحفاظ على البنية التحتية المادية، من أنظمة WiFi إلى البطاريات التي تعمل بالطاقة الشمسية [9]. نظرًا لأن الكثير من DePin يعتمد على تكامل مكدس blockchain مع أجهزة إنترنت الأشياء، يمكن أن يعمل Arbitrum Stylus كبوابة مهمة للسماح لهذه الأجهزة بتشغيل الحسابات القائمة على WASM بكفاءة والاستفادة من سيولة EVM من خلال نظام Arbitrum البيئي [10].

الاستنتاج

خلال هذه المقالة، استكشفنا بعمق دوافع Arbitrum وتنفيذه وتأثيره. قلم. ومن خلال تمكين المطورين من كتابة العقود الذكية ونشرها في مجموعة واسعة من اللغات السائدة، تجعل Stylus تطوير بلوكتشين أكثر سهولة وفعالية، حيث تجمع بين قابلية التركيب السائدة وسيولة EVM لفتح مجموعة واسعة من التطبيقات الجديدة، خاصة تلك التي تستهلك الكثير من الذاكرة. وبالتالي، يمكن القول إن Stylus هو مشروع تاريخي في تحديد الجيل التالي من العقود الذكية القابلة للتكوين، ليصبح منصة قادرة على طمس الحدود بين تطوير web2 و web3 لإنشاء مجموعة تطوير بلوكشين أكثر كفاءة وتكاملاً وأداءً.

إخلاء المسؤولية：

1. تمت إعادة طباعة هذه المقالة من [نادي ستانفورد بلوكشين]. جميع حقوق التأليف والنشر تنتمي إلى المؤلف الأصلي [راشيل بوسفيلد؛ جاي يو]. إذا كانت هناك اعتراضات على إعادة الطبع هذه، فيرجى الاتصال بفريق Gate Learn ، وسيتعاملون معها على الفور.
2. إخلاء المسؤولية: الآراء ووجهات النظر الواردة في هذه المقالة هي فقط آراء المؤلف ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة المقالة إلى لغات أخرى بواسطة فريق Gate Learn. ما لم يُذكر ذلك، يُحظر نسخ المقالات المترجمة أو توزيعها أو سرقتها.