Rocket Protocol虛擬機技術（一）：優化並兼容EVM

2021-05-18 21:05:56

區塊鏈系統中的虛擬化代表着一個關鍵階段 – 從公鏈到商業邏輯的开發和遷移服務。在這個關鍵階段中，大多數正在开發運行的區塊鏈項目都在使用現有的公共账本。然而，很多項目需要的是定制化解決方案，用以確保業務產品和服務的靈活性以及安全性。

當前行業缺陷

區塊鏈技術的驗證機制要求礦工驗證各個區塊中的數據。比特幣的去中心化數據庫通常被稱為“账本”，在比特幣網絡中，所有礦工必須驗證“账本”中的交易明細以及呈現在各個地址中的結果。而在以太坊網絡中，由於智能合約的存在，礦工除了要驗證以太坊账本，礦工還需要根據智能合約代碼來驗證智能合約計算結果。這些智能合約的代碼需要一個系統來運行它，這個系統就是“虛擬機”。以太坊智能合約計算器是以太坊虛擬機（EVM）。隨着虛擬機的使用變得越來越普遍，區塊鏈領域已經开始從比特幣帳戶共識過渡到智能合約過程共識的時代。

然而，以太坊虛擬機（EVM）只是實現智能合約的一種方法，盡管它現在已經為業界所普遍認可，但是運行智能合約的其他方法也客觀存在，並且可能是更好的選擇。因此，以太坊網絡不是基於以虛擬機為中心的區塊鏈技術。也正因如此，虛擬機的體系結構相對簡單且效率低下。我們來詳細解釋一下原因。

由於區塊鏈虛擬機技術本身比較難以實現，因此與傳統虛擬機相比，當前的EVM運行效率比較低下。EVM遺留了其運行模型中的許多功能和關鍵組件未執行，迫使了語言設計人員去手動實現它們。 EVM放棄了標准VM的定義特徵，例如調度、代碼自省和提供標准庫，這導致執行環境昂貴、緩慢且不安全。

顯然，這只是以太坊虛擬機面臨的問題之一。除此之外，EVM還缺少標准庫支持，並且缺少適當的工具集。但是，本文主要關注EVM設計框架以及Rocket Protocol（中文名：火箭協議）如何對此提出解決方案。

EVM設計框架存在的問題

EVM設計框架中的缺陷導致其運行智能合約的效率低下。硬件運行代碼時，需要將文字格式的代碼逐步轉換為硬件可以理解的二進制代碼。

EVM使用的機器代碼長度為32個字節。與4–8字節的Java虛擬機相比，32字節的EVM的機器代碼運行速度會相對較慢；EVM本身不支持小數點計算，使得其計算精度較低，無法實現更多需要更高精確度的功能；EVM使用哈佛計算機結構，這意味着：每當虛擬機需要驗證智能合約結果時，它都必須在开始計算之前臨時檢索並調取區塊中的智能合約代碼以及用於計算的數據。如果可以有類似內存的空間來存放智能合約的代碼，虛擬機將不需要在每次計算之前重復請求和讀取數據，在這種情況下，它的運行效率會大幅度提高。

Rocket Protocol解決方案

EVM兼容

Rocket Protocol將兼容並優化現有以太坊虛擬機的性能，以優化智能合約的編寫難度以及運算能力。

Rocket Protocol已經與EVM的Solidity語言完全兼容。Solidity目前已成為以太坊編程語言的事實標准。許多優秀的FT（Fungible Tokens，同質化通證），NFT（Non-Fungible Tokens，非同質化通證），DeFi（去中心化金融）以及其他相關合約都是基於EVM智能合約發展出來的。Rocket Protocol理所應當去傳承這些區塊鏈技術的優質基因。

在Rocket Protocol中，我們認為應用級兼容性包括兩個方面：

代碼兼容
數據兼容

代碼兼容意味着當前的开發者無需學習掌握更多新的代碼知識。相反，他們可以使用已經部署到Rocket Protocol的現有代碼庫，包括現有的智能合約和前端應用程序代碼。數據兼容意味着已經在以太坊上運行的合約中的數據（ERC20和ERC-721標准）可以遷移到Rocket Protocol中。

EVM兼容的技術部署已接近尾聲，最快將在今年第三季度通過Rocket Protocol的跨鏈解決方案實現。

REVM

Rocket Protocol的另一個解決方案 – Rocket Ethereum VM（REVM）將Rocket Protocol及其EVM兼容這一技術特性提升到了新的高度：REVM允許原始的以太坊合約直接遷移到Rocket Protocol上，無需重新編譯即可使用。與以太坊开發工具鏈一樣，Rocket Protocol也提供工具鏈，例如Remix（用於开發、調試以及部署Solidity合約的瀏覽器內部編輯器）以及MetaMask（用於與以太坊區塊鏈交互的加密貨幣錢包），以支持开發、編寫和部署智能合約。

REVM在與EVM兼容的同時，也將跨鏈和NFT協議之類的操作進行抽象化並寫入智能合約成為新的智能合約關鍵字。它引入了Rocket Protocol自定義關鍵字來完成Rocket Protocol功能，例如只需一句代碼即可完成跨鏈和NFT協議。在智能合約中使用這些關鍵字的开發者可以享受Rocket Protocol帶來的獨特的可組合性和可操作性。

REVM用於編譯使用這些關鍵字生成可用字節碼的Rocket Protocol智能合約。智能合約的遷移基於交易和ABI（應用程序二進制接口）系統，該系統定義了如何在機器代碼中訪問資產協議或計算程序。此外，在Rocket Protocol中，執行智能合約所需的GAS費可以通過多方進行支付：合約調用方或合約發行方。

結論

目前，EVM設計框架缺陷導致許多問題產生，導致用戶體驗不佳和效率低下，且無法迅速解決。在總結以太坊經驗教訓的基礎上，Rocket Protocol更加重視為开發者提供更快、更安全的體驗。Rocket Protocol是一個區塊鏈基礎設施，不僅與EVM的Solidity語言完全兼容，也將跨鏈和NFT協議抽象為新的智能合約關鍵字，以實現更好的可組合性和可操作性。但是，由於它繼承了Solidity語言，因此難以避免在Rocket Protocol內部也附帶Solidity語言的缺陷，例如缺乏標准庫支持。在下面的文章中，我們將介紹REVM如何解決由Solidity引起的問題。

關於Rocket Protocol

Rocket Protocol是由MixMarvel孵化的面向未來虛擬世界的區塊鏈基礎設施。目前，Rocket Protocol已升級到2.0版本。作為可以實現EVM體系多鏈合約級互操作的高性能鏈群，Rocket Protocol 2.0融合了跨鏈協議、NFT協議以及EVM協議，並在此基礎上進行了擴展，使得开發者能夠自由地創建適配各種場景的復雜去中心化應用，同時給予用戶近似互聯網應用般的體驗。