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虚拟机之战：WASM与EVM | 万向区块链小课堂

万向区块链

什么是EVM（Ethereum Virtual Machine，以太坊虚拟机）？

以太坊虚拟机是一种轻量级虚拟机，用于在以太坊网络上运行各种智能合约。EVM的功能不同于传统的操作系统，例如一次只能在一台机器上运行的Windows。EVM是现有操作系统的“镜像”，用以模拟本地操作系统，但它又是独立运行的，不会对真正的系统产生影响。

使用EVM，同一平台可以在许多不同的操作系统和硬件架构上运行。这样的特性使得虚拟机适用于如以太坊这样的分布式网络。EVM可以模拟在物理CPU上完成的功能，并实现以太坊网络上的大部分功能。

EVM具有如下特点：

确定的：一个确定的程序能够向同一组输入提供相同的输出，而与它执行相同代码的次数无关。在以太坊网络中，DAPP一次能够处理数百万美元的交易，不同的用户需要知道代码在执行的每个阶段是如何反应的。

隔离的：智能合约需要在完全隔离的环境中运行，以确保如果智能合约发生黑客攻击或bug，而不会影响底层协议的其余部分。

可终止的：以太坊智能合约是图灵完备的。因此，只要有足够的时间和资源，它理论上能够解决任何问题。智能合约应该附带终止机制，因为很难确定合约是否会在给定的时间限制内完成所有操作。以太坊使用gas限额来终止超出执行额度的智能合约。

EVM的功能：

它是以太坊网络的去中心化式处理单元，每个交互、交易和智能合约执行都只能在这里发生。
获取并执行指令，然后通过给定的指令分派器对操作数进行解码。
负责所有数据结构，如操作数、数据处理和指令。
跟踪网络组件，如存储状态、块信息和世界状态。
负责为以太坊网络上不同的智能合约创建运行环境。

EVM面临的挑战：

EVM的速度并不快，它可以处理很多不同的操作，但是它的操作码规范还没有发展到可以处理不同的需求。
支持的语言有限。

什么是WASM（WebAssembly）？

WASM是一种可以在现代浏览器上执行的新型代码，此新代码由万维网联盟（W3C）创建和定义。本质上，WASM（通常称为以太坊2.0）具有EVM的所有功能，并附带额外功能。

为网络而构建：

WASM由来自谷歌、微软和苹果等大型科技公司的各种工程师所组成的开发团队构建。因此，这些工程师得确保WASM与他们的引擎和协议相兼容。

设计时考虑到一系列特定的目标：

快速、高效、可移植：通过利用常见的硬件能力，WASM代码在不同平台上能够以接近本地速度运行。

可读、可调试：WASM是一门低阶语言，但是它有一种人类可读的文本格式，这允许通过人工来写代码、看代码以及调试代码。

保持安全：WASM被限制运行在一个安全的沙箱执行环境中。像其他网络代码一样，它遵循浏览器的同源策略和授权策略。

不破坏网络：WASM的设计原则是与其他网络技术和谐共处并保持向后兼容。

EVM vs WASM

速度

简单地说，EVM是一个万事通，但不是一个大师。EVM如何处理编译就是一个很好的例子。本机引擎难以找到执行某些操作的最佳路径，最终影响EVM的总体吞吐量。EVM只能处理256位字节码，这意味着小于256位的字节码必须先转换为256位格式，然后才能反馈给EVM。EVM的可扩展性问题很明显。

WASM直接转换为编译代码，这使它能够更快地加载，同时增加每个块处理的交易数。

预编译

EVM依赖于预编译（预编译合约）。当发出预编译调用时，EVM将执行预定义的本机代码，然后显示结果。这些预编译是特定于某个协议的基本操作，如签名方案和哈希。尽管预编译可以在不消耗大量gas的情况下提高密码计算的效率，但也会带来一些问题。新预编译的引入通常要求网络进行系统范围的硬分叉。

WASM消除了以太坊对预编译合约的依赖。因为WASM非常高效，开发者可以创建高效快速的智能合约，而不用担心潜在的硬分叉。

灵活性/互操作性

WASM支持更多的语言，并且提供了比EVM更广泛的工具集。WASM支持传统的语言，如Rust、C和C++。WASM还受到本机JavaScript引擎的支持，如Google的V8引擎（Node.js和基于Chromium的浏览器）、Microsoft的Chakra引擎（Microsoft Edge）、Mozilla的Spidermonkey引擎（Thunderbird和Firefox）。

EVM与WASM互相调用？

如上所述，EVM和WASM具有不同的特点，如果能实现两者的相互调用，将对开发者更为友好。

万向区块链推出的“万纳链”，支持EVM虚拟机和WASM虚拟机的相互调用，同时对WASM进行了创新优化。万纳链支持WASM虚拟机意味着开发智能合约不再局限于Solidity一门语言，同时可以使用多种高级语⾔，例如：C/C++/Rust等来编写智能合约，最后编译成WASM字节码就可以在万纳链上运行，极大地降低了入门门槛和开发成本，同时也提高了智能合约的安全性。

万纳链支持隐私计算，隐私合约同样支持高级语言开发，编译成「llvm ir」中间语言执行。隐私合约的输入数据保存在数据节点本地，由数据节点在链下以安全多方计算方式进行隐私计算，并提交计算结果到链上。

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参考资料：

The Virtual machines wars: WASM vs. EVM:

https://hackernoon.com/the-virtual-machines-wars-wasm-vs-evm