虛擬機：從傳統系統到區塊鏈生態系統

主要條款

• 虛擬機創建隔離的計算環境，允許多個操作系統在同一物理硬件上同時運行
• VM 是一個安全的沙箱，用於與未知軟件的安全工作、測試和開發，而不必擔心損壞主系統
• 在區塊鏈中，虛擬機作爲智能合約的執行者，確保在整個節點網路中代碼的一致執行。
• VM的優勢(靈活性、隔離)與缺點相權衡：額外的資源負擔、復雜的配置和代碼兼容性問題

介紹

想象一下這樣的情況：您需要嘗試另一種操作系統，但又不想更換計算機上的當前系統或購買新設備。或者需要測試未知的應用程序，但又擔心病毒和系統崩潰。虛擬機解決了這兩個問題，在主操作系統內創建一個受保護的環境。

在密碼學和去中心化網路中，VM 具有了不同的意義。它們成爲了智能合約和去中心化應用的基礎，確保在多個獨立計算機上可靠且透明地執行代碼。

定義和基本概念

VM——這是對物理計算機的程序模擬。它像一臺獨立的機器在您的主設備內運行，擁有自己的操作系統、文件系統、網路訪問和安裝的應用程序。同時，所有的過程與主機系統完全隔離。

物理計算機 (主機) 爲虛擬機提供所需的資源：處理器週期、內存、磁盤空間。因此，VM 獨立運行，但不需要單獨的硬件。

技術機制：虛擬機監控程序與資源管理

虛擬機的工作由專門的軟件——虛擬機監控器負責。它的任務是分配計算機的物理資源，以便多個虛擬機能夠同時無衝突地運行。

超監視器分爲兩類：

第一類虛擬機監控程序 (裸機) 直接安裝在物理設備上，繞過操作系統。這種方法確保了最大效率和性能，因此第一類虛擬機監控器在數據中心和雲基礎設施中廣泛應用。

第二類虛擬機 (托管) 它們作爲現有操作系統之上的普通應用程序運行。它們對資源的要求較低，更適合在個人計算機上進行本地測試和開發。

實際應用：五個主要場景

試驗其他操作系統

VM可以安全地探索替代操作系統——無論是其他版本的Windows，macOS，還是各種Linux發行版——而不會對當前系統造成任何影響。這對希望擴展知識的用戶來說是理想的選擇。

惡意軟件和未知程序的保護

如果需要打開不明來源的文件或嘗試來自不可靠來源的程序，在虛擬機中運行將保護主設備。即使病毒感染了虛擬機，主機系統也將保持完好無損。

使用過時的應用程序

針對舊版操作系統(Windows XP和舊版Linux)的程序，可以在虛擬機中運行，該虛擬機重建了所需環境。這可以保持關鍵遺留軟件的可用性。

跨平台開發

開發人員使用虛擬機同時在不同操作系統上測試應用程序，檢查代碼在不同環境中的兼容性和行爲。

雲計算

大型雲服務提供商在遠程數據中心部署虛擬機。客戶可以獲得用於托管網站、數據庫、移動應用程序的虛擬機——無需擁有和維護物理設備。

區塊鏈中的虛擬機：重新定義概念

在區塊鏈生態系統中，虛擬機的角色發生了根本性的變化。如果傳統的虛擬機是用於操作系統的隔離環境，那麼在加密網路中的虛擬機則是智能合約的解釋器和執行者。

以太坊虛擬機 (EVM)

EVM — 是最被認可的例子之一。它允許開發者使用 Solidity、Vyper 和 Yul 語言編寫智能合約，然後將其部署到以太坊網路或其他兼容 EVM 的網路中。

至關重要的一點：EVM確保網路中的每個節點以相同的方式執行相同的代碼。這爲真正的去中心化創造了條件——沒有任何單獨的節點可以根據自己的利益改變計算結果。

在替代區塊鏈中的VM多樣性

不同的網路根據自己的優先級選擇各自的虛擬機：

• NEAR 和 Cosmos 使用基於 WebAssembly 的虛擬機，支持多種編程語言的智能合約開發
• Sui 使用 MoveVM 執行用專門設計的語言 Move 編寫的合約，確保資產操作的安全性
• Solana 實現了自己的執行環境 (SVM)，能夠並行處理交易，並應對極端的網路負載

虛擬機如何在用戶的日常交互中工作

當您與去中心化應用程式交互時，虛擬機在後臺運行:

通過 DeFi 協議進行交易 當您在去中心化交易所進行代幣交換時，運行在 EVM 內部的智能合約處理交易，檢查餘額，執行交換並更新區塊鏈狀態。

在處理非同質化代幣時 當NFT被創建或轉讓時，虛擬機執行控制數字資產所有權的代碼。虛擬機更新帳本，反映所有權的變化。

在使用第二層解決方案時 二級卷展簿通常使用專門的虛擬機(，例如zkEVM)，在主鏈之外處理多個交易，同時通過零知識證明保持安全保證。

虛擬機的限制與挑戰

性能降低

VM在硬件和執行代碼之間添加了額外的抽象層。這可能導致延遲增加或相比在物理機器上直接執行消耗更多的處理器週期。

管理難度

部署、配置和維護虛擬機需要專業知識。在大規模基礎設施中，這種維護變得能源密集和成本高昂。

代碼可移植性問題

智能合約通常是針對特定的虛擬機開發的。爲EVM編寫的代碼在沒有重大重構和適配的情況下無法在SVM或MoveVM上運行。開發人員必須爲每個平台創建單獨的版本。

結論

虛擬機是一項基礎技術，扮演着雙重角色。在傳統計算機上，它們提供靈活性、安全性和高效的硬件利用。在區塊鏈中，它們轉變爲智能合約的執行者，確保在整個去中心化網路中代碼的一致性和透明執行。

即使您不是程序員，理解虛擬機的工作原理有助於更好地了解DeFi協議的架構、與區塊鏈的交互機制以及生態系統中各種優化解決方案出現的原因。