Arbitrum Stylus: Tiêu chuẩn mới về khả năng kết hợp hợp đồng thông minh
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Arbitrum Stylus: Tiêu chuẩn mới về khả năng kết hợp hợp đồng thông minh
Arbitrum Stylus nhằm tạo ra tiêu chuẩn mới cho khả năng tổ hợp hợp đồng thông minh bằng cách thống nhất môi trường thực thi EVM và môi trường thực thi WASM.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Rachel Bousfield, Jay Yu
Biên dịch: TechFlow
Ghi chú: Bài viết này xuất phát từ Stanford Blockchain Review. TechFlow là đối tác của Stanford Blockchain Review và được độc quyền cấp phép biên dịch và đăng tải.
Giới thiệu
Từ xử lý bytecode trên Etherscan đến phòng tránh các lỗ hổng mã trong Solidity, công nghệ EVM dùng trong phát triển blockchain có sự khác biệt lớn so với công nghệ Web2 quen thuộc với nhiều lập trình viên (như Rust, C++ hoặc Python), tạo nên một "khoảng cách" giữa hệ sinh thái Solidity-EVM và các ngôn ngữ phổ biến. Khi lĩnh vực blockchain không ngừng phát triển, nhu cầu thu hẹp khoảng cách dành cho nhà phát triển ngày càng trở nên cấp thiết để hướng tới phát triển Web3 mang tính tổ hợp cao hơn.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu dự án mới nhất của Offchain Labs - Arbitrum Stylus, lần đầu tiên ra mắt tại hội nghị Blockchain Applications Stanford Summit (BASS) trong khuôn khổ Tuần lễ Blockchain Stanford. Arbitrum Stylus là một dự án mang tính bước ngoặt nhằm thiết lập tiêu chuẩn tổ hợp hợp đồng thông minh mới bằng cách thống nhất môi trường thực thi EVM và WASM. Trước tiên, chúng tôi sẽ thảo luận về những động lực đằng sau dự án, sau đó đi sâu vào chi tiết triển khai và cuối cùng phân tích tác động của nó trong lĩnh vực Web3.
Động lực phía sau Arbitrum Stylus
Arbitrum Stylus được phát triển nhằm giải quyết hai vấn đề then chốt trong phát triển blockchain: (1) khả năng tiếp cận phát triển blockchain và (2) hiệu suất thực thi hợp đồng thông minh.
Làm cho việc phát triển blockchain dễ dàng hơn
Theo báo cáo nhà phát triển của Electric Capital, hiện nay số lượng nhà phát triển blockchain hoạt động hàng tháng khoảng 20.000 người. Mặc dù con số này đã tăng mạnh trong vài năm qua, nhưng vẫn còn rất xa so với hàng triệu (thậm chí hàng chục triệu) lập trình viên sử dụng các ngôn ngữ phổ biến như Rust hay C++. Khi lĩnh vực blockchain tiếp tục mở rộng, cần đơn giản hóa quá trình thu hút hàng triệu nhà phát triển hợp đồng thông minh mới.
Một trong những phương pháp tốt nhất là tích hợp quy trình phát triển hợp đồng thông minh với các ngôn ngữ phổ biến sẵn có như Rust hoặc C++. Nhiều hệ sinh thái phi EVM như Solana và Cosmos đã áp dụng cách tiếp cận này, khiến Rust trở thành ngôn ngữ hợp đồng thông minh thực tế trên các hệ sinh thái này. Tuy nhiên, cho đến nay, hệ sinh thái EVM chủ yếu phụ thuộc vào ngôn ngữ lập trình riêng biệt của mình là Solidity để viết hợp đồng thông minh. Arbitrum Stylus nhằm thay đổi điều này bằng cách cho phép các nhà phát triển blockchain viết hợp đồng thông minh bằng các ngôn ngữ phổ biến như Rust rồi triển khai trên các chuỗi tương thích EVM.
Làm cho việc thực thi hợp đồng thông minh hiệu quả hơn
Trong vài năm gần đây, cùng với sự phổ biến của các ứng dụng phi tập trung, nhu cầu tính toán trên chuỗi gia tăng đáng kể, đặc biệt trên mạng Ethereum. Nhu cầu mạng tăng vọt dẫn đến phí Gas cao. Điều này thúc đẩy sự đổi mới trong việc nâng cao thông lượng giao dịch của blockchain công cộng, và Arbitrum là một trong những dự án nổi bật nhất trong lĩnh vực này. Bao gồm chuỗi L2 chủ lực Arbitrum One và nền tảng công nghệ Arbitrum Nitro.
Arbitrum Stylus là bước phát triển tự nhiên tiếp theo và cũng là giải pháp mới nhất trong bộ công cụ của Arbitrum. Khác với các giải pháp trước đây tập trung tối ưu hiệu quả giữa các giao dịch (ví dụ như xử lý giao dịch theo lô qua Rollups), Stylus tập trung tối ưu ở cấp độ thực thi bên trong mỗi giao dịch, đặc biệt là cách thức thực thi từng giao dịch. Bằng cách cho phép hợp đồng thực thi trong WebAssembly (WASM), hợp đồng Stylus thực thi nhanh hơn, hứa hẹn mức phí Gas thấp hơn, và chi phí truy cập bộ nhớ rẻ hơn từ 100 đến 500 lần so với việc dùng EVM.
Stylus: Mang lại khả năng tổ hợp WASM + EVM
WebAssembly và Arbitrum Nitro
Để hiểu vì sao Stylus hiệu quả và tổ hợp tốt hơn động cơ EVM truyền thống, trước tiên cần hiểu vai trò của WebAssembly hay WASM. WASM là một ngôn ngữ lắp ráp, nghĩa là về cơ bản nó là mã nhị phân máy đọc được, chứ không phải ngôn ngữ con người đọc được như Rust hay C++. Những ngôn ngữ dễ đọc này cần một "trình biên dịch" để chuyển đổi chúng sang ngôn ngữ lắp ráp "máy đọc được" trước khi thực thi.
Đặc biệt, WASM là một ngôn ngữ lắp ráp được tối ưu cho trình duyệt web, nhằm tăng tốc độ thực thi các ứng dụng web chủ yếu dựa trên Javascript. Với tư cách là ngôn ngữ lắp ráp di động, mô-đun hóa và dễ thực thi, WASM cho phép các nhà phát triển viết trực tiếp các đoạn mã trong nhiều ngôn ngữ phổ biến như Rust hay C++.
Với nâng cấp Nitro của Arbitrum, tất cả các tranh chấp trên chuỗi đều được thực thi trong WASM, nghĩa là Nitro có hệ thống gian lận hợp lệ cho mọi WASM tùy ý. Vì Arbitrum Nitro có thể cung cấp bằng chứng gian lận cho bất kỳ mã WASM nào, điều đó có nghĩa là nó có thể cung cấp bằng chứng gian lận cho bất kỳ chương trình nào được biên dịch sang WASM.
Arbitrum Stylus chủ yếu bổ sung thêm một động cơ thực thi WASM lên nền tảng bằng chứng gian lận WASM mà Arbitrum Nitro kế thừa, dựa trên một trong những động cơ WASM chính là Wasmer, động cơ này thực thi mã nhanh hơn nhiều so với Geth thực thi bytecode EVM. Với động cơ thực thi và động cơ bằng chứng, điều này cho phép hợp đồng thông minh được viết hoàn toàn, thực thi và xác minh trong WASM. Vì nhiều ngôn ngữ phổ biến (như Rust và C++) có thể biên dịch trực tiếp sang WASM, đây cũng là cách Arbitrum Stylus cho phép các nhà phát triển blockchain viết, triển khai và thực thi hợp đồng thông minh bằng nhiều ngôn ngữ phổ biến đa năng khác nhau.
Tính nhất quán giữa động cơ EVM +
Arbitrum Stylus cung cấp cho các nhà phát triển lựa chọn bổ sung là viết hợp đồng bằng Rust và các ngôn ngữ tương thích WASM khác mà không cần từ bỏ khả năng viết và thực thi hợp đồng thông minh bằng Solidity. Với hai động cơ thực thi song song EVM và WASM, Stylus cũng cho phép nhà phát triển sử dụng Solidity ở một phần ứng dụng và Rust ở phần khác.
Tuy nhiên, điều này đặt ra một câu hỏi: Stylus VM quản lý tính nhất quán giữa hai động cơ khác nhau như thế nào? Nó biết khi nào cần chuyển đổi giữa EVM và WASM VM?
Trước hết, Solidity và các hợp đồng dựa trên EVM khác được biên dịch thành bytecode giống nhau, sau đó được thực thi như trong động cơ EVM thuần túy. Các hợp đồng thông minh dựa trên WASM, ví dụ như viết bằng Rust, sẽ có thêm một "tiêu đề" bổ sung ở đầu hợp đồng. Do đó, khi gọi các hợp đồng này, Stylus VM có thể nhận diện hợp đồng nào cần động cơ EVM, hợp đồng nào cần động cơ WASM. Thiết kế này cũng đảm bảo mức độ tương tác rất cao, hợp đồng được viết dưới dạng WASM có thể gọi hợp đồng viết bằng Solidity và ngược lại. Đây cũng là điểm khác biệt chính giữa Stylus và các blockchain khác sử dụng động cơ thực thi WASM: Stylus đảm bảo hợp đồng WASM hoàn toàn tổ hợp và tương tác được với hợp đồng EVM, cho phép khả năng tương thích ngược cũng như cho phép hợp đồng WASM tận dụng thanh khoản EVM.
Xét từ một góc nhìn khác về động cơ kép EVM và WASM của Stylus, ta có thể xem blockchain như một "máy trạng thái thế giới", trải qua các chuyển đổi trạng thái cụ thể dựa trên các giao dịch trạng thái được định nghĩa trong EVM. Trên Ethereum, trạng thái trên chuỗi được biểu diễn bằng cấu trúc Trie, một dạng cây dữ liệu dùng để lưu trữ và truy xuất dữ liệu hiệu quả. Cả động cơ EVM và WASM của Stylus đều sử dụng cùng cấu trúc Trie để đọc và ghi dữ liệu vào "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 nằm ở cách chúng tính toán sự thay đổi trạng thái đó.
Tiết kiệm chi phí từ động cơ EVM +
Như đã đề cập trước đó, việc sử dụng động cơ thực thi WASM mang lại tiết kiệm chi phí đáng kể nhờ hiệu suất thực thi cao hơn. Giờ hãy xem điều này đạt được như thế nào. Để làm rõ, hãy xét một lệnh ADD đơn giản, ví dụ 2 + 3.
Trong EVM, ta cần thực hiện các bước sau:
-
Trả phí Gas, yêu cầu tra cứu bảng bộ nhớ nhiều lần;
-
Xem xét theo dõi, ngay cả khi bị tắt;
-
Lấy ra hai phần tử từ ngăn xếp mô phỏng;
-
Cộng chúng lại;
-
Đẩy kết quả lên.
Ta thấy rằng chỉ bước 4 thực sự liên quan đến phép cộng hai số nguyên, còn tất cả các bước khác đều là các "lệnh mẫu" bên trong hệ thống EVM, tiêu tốn phí Gas cao so với phép tính thực tế.
Ngược lại, giả sử ta dùng WASM để thực hiện phép cộng ADD đơn giản này. Ta chỉ cần một bước:
-
Thực thi lệnh ADD x86 hoặc ARM đơn.
Ta thấy rằng phép cộng này rẻ hơn 150 lần so với EVM. Nhờ tất cả những tiết kiệm Gas này, Stylus VM thậm chí giới thiệu một đơn vị con "Gas" mới gọi là "ink", hiện đang được định nghĩa mặc định là 1/10.000 Gas, và thậm chí có thể được cấu hình bởi chủ sở hữu chuỗi.
Tuy nhiên, tất cả những tiết kiệm Gas này có một giới hạn: cần Gas để kích hoạt Stylus VM, hiện được đặt ở mức cố định 114.000.000 Gas. Ngoài ra, việc gọi chương trình Stylus hiện tại cần khoảng 128-2048 Gas. Do đó, việc kích hoạt môi trường WASM chỉ để tối ưu một phép cộng ADD duy nhất giữa hai số nguyên có thể không hiệu quả về mặt kinh tế. Tuy nhiên, đối với các hợp đồng thông minh đòi hỏi nhiều bộ nhớ, tất cả những tiết kiệm này sẽ bù trừ lẫn nhau, vượt qua được "chi phí kích hoạt" này. Ví dụ, một lệnh cấp phát 3,8 MB RAM trên EVM sẽ tốn khoảng 32 triệu Gas, trong khi trên Stylus WASM VM chỉ cần 64.000 Gas, tiết kiệm được 500 lần. Một hệ quả liên quan là các ứng dụng đòi hỏi nhiều bộ nhớ về cơ bản không khả thi trên EVM thuần túy vì nhanh chóng chạm đến các giới hạn Gas khác nhau. Tuy nhiên, trong Stylus VM, với thời gian chạy WASM, điều này trở nên hoàn toàn khả thi vì việc sử dụng RAM với thời gian chạy WASM có chi phí thấp.
Các trường hợp sử dụng mới được mở ra nhờ Stylus
-
Ứng dụng đòi hỏi nhiều bộ nhớ
Như đã nói ở trên, một trong những phần thú vị nhất của Arbitrum Stylus là khả năng cho phép các ứng dụng đòi hỏi nhiều bộ nhớ chạy trên chuỗi. Điều này mở ra cánh cửa cho các loại ứng dụng hoàn toàn mới, chẳng hạn như NFT AI tạo sinh, giao dịch tần suất cao và trò chơi trên chuỗi. Trên thực tế, Stylus VM có thể là công nghệ mang tính bước ngoặt, cho phép AI (nổi tiếng với nhu cầu bộ nhớ cao) có hiệu năng tính toán trên chuỗi và tương tác hoàn toàn với hợp đồng EVM.
-
Tính tổ hợp giữa Alt-VM và thanh khoản EVM
Hơn nữa, khả năng tương thích EVM của Stylus cùng với việc cho phép hợp đồng dựa trên WASM tương tác với hợp đồng Solidity gốc có nghĩa là các hợp đồng WASM này có thể tận dụng tối đa thanh khoản khổng lồ và cộng đồng người dùng trên EVM. Nhắc lại, trước đây chúng tôi đã đề cập rằng nhiều máy ảo thay thế như Solana và Cosmos sử dụng các ngôn ngữ hỗ trợ WASM như Rust để thực thi hợp đồng thông minh. Động cơ WASM của Stylus có nghĩa là các nhà phát triển trên các máy ảo thay thế này có thể dễ dàng di chuyển hợp đồng của họ sang hệ sinh thái EVM và ngay lập tức tận dụng thanh khoản EVM.
-
Thư viện tổng quát, tiền biên dịch và hạ tầng gỡ lỗi
Một lợi thế khác khi Stylus cho phép các nhà phát triển sử dụng các ngôn ngữ phổ biến như Rust và C++ để viết hợp đồng thông minh là họ có thể tận dụng kho thư viện tổng quát phong phú hỗ trợ các ngôn ngữ này, bao gồm mọi thứ từ tính toán trên chuỗi đến các nguyên thủy mã hóa đến I/O tệp.
Hơn nữa, các nhà phát triển có thể hưởng lợi từ hạ tầng công cụ phức tạp được xây dựng cho các ngôn ngữ phổ biến này. Điều này không chỉ bao gồm các trình quản lý gói tiên tiến mà còn bao gồm hạ tầng gỡ lỗi quen thuộc như bộ công cụ GDB trong C/C++. Tất cả những điều này có thể nâng cao đáng kể sự quen thuộc trong phát triển Web3 và làm cho quá trình bắt đầu với phát triển blockchain và ngăn xếp EVM trở nên đơn giản hơn.
-
Đưa tính toán trên chuỗi vào Internet vạn vật (IoT) phục vụ DePIN
Do hiệu suất thực thi WASM được cải thiện, Stylus VM có thể mở ra cánh cửa tích hợp tính toán trên chuỗi với các thiết bị di động trong Internet vạn vật (IoT), bao gồm mọi thứ từ đèn giao thông đến tủ lạnh thông minh đến đồng hồ thông minh. Mặc dù WASM ban đầu được thiết kế cho môi trường trình duyệt, kiến trúc nhỏ gọn, mô-đun và hiệu suất thực thi cao của nó khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị IoT, vốn cần thời gian chạy nhỏ gọn và hiệu quả.
Do đó, WASM VM của Arbitrum Stylus là lựa chọn tự nhiên cho xu hướng ngày càng tăng của mạng cơ sở hạ tầng vật lý phi tập trung (DePIN), các mạng này nhằm mục đích sử dụng mạng blockchain và các cơ chế khuyến khích token sáng tạo để duy trì cơ sở hạ tầng vật lý từ hệ thống WiFi đến pin năng lượng mặt trời. Vì nhiều khía cạnh của DePIN phụ thuộc vào việc tích hợp ngăn xếp blockchain với thiết bị IoT, Arbitrum Stylus có thể trở thành cổng vào quan trọng, cho phép các thiết bị này vừa thực hiện tính toán dựa trên WASM một cách hiệu quả, vừa truy cập thanh khoản EVM thông qua hệ sinh thái Arbitrum.
Kết luận
Trong bài viết này, chúng tôi đã đi sâu vào động lực, triển khai và tác động của Arbitrum. Bằng cách cho phép các nhà phát triển viết và triển khai hợp đồng thông minh bằng nhiều ngôn ngữ phổ biến, Stylus giúp việc phát triển blockchain trở nên dễ tiếp cận và hiệu quả hơn, kết hợp khả năng tổ hợp phổ thông với thanh khoản EVM để mở khóa nhiều ứng dụng mới, đặc biệt là các ứng dụng đòi hỏi nhiều bộ nhớ. Do đó, Stylus có thể được coi là một dự án mang tính mốc son định nghĩa thế hệ tiếp theo của hợp đồng thông minh tổ hợp, trở thành một nền tảng xóa nhòa ranh giới giữa phát triển web2 và Web3, tạo ra một ngăn xếp phát triển blockchain hiệu quả hơn, tích hợp hơn và hiệu suất cao hơn.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
Stanford Blockchain Club
