VM：Web3背後的無形引擎

主要重點

• 虛擬機 (VM) 使在單一裝置上執行不同作業系統或應用程式成為可能，無需額外硬體
• 是驗證軟體、安全測試替代環境及隔離潛在有害程式的基本工具
• 以太坊虛擬機 (EVM) 作為執行智能合約與去中心化應用（DApps）之基礎架構，運作於全球去中心化網路
• 儘管提供多樣性與控制，虛擬機仍有局限：性能開銷高、資源消耗大及需專業技術

介紹

想像在MacBook上運行Windows或體驗Linux，無需更動原生系統或購買新設備。虛擬機透過隔離環境實現多個作業系統與應用程式安全共存。

這項能力已超越個人電腦。在區塊鏈網路中，虛擬機作為智能合約與去中心化應用（DApps）的推動機制，讓數千個節點能同時處理與驗證指令。

揭開虛擬機的面紗

虛擬機就像模擬電腦，設定簡單，幾個點擊即可完成，無需新增硬體。可以安裝作業系統、管理檔案、執行程式與上網——全部在主機伺服器內運作，也稱為主機機器。

伺服器系統在背後提供運算能力：CPU、記憶體（RAM）與硬碟空間。這種架構在需要特定作業系統軟體時尤為重要。

機制：虛擬機如何運作

一個稱為hypervisor的元件協調此生態系。它捕捉硬體資源——CPU、RAM、存儲空間——並分配給多個虛擬機，同時共享基礎設施。

主要有兩類hypervisor：

Type 1 (Bare-metal)： 直接安裝在硬體上，常見於資料中心與雲端平台。此架構提升性能與運作效率。

Type 2 (Hospedado)： 在傳統作業系統上運行，像一般應用程式。適用於測試與開發場景。

設定完成後，虛擬機像獨立電腦一樣啟動：安裝軟體、瀏覽網路、開發應用。

為何選擇虛擬機？

測試新環境： 評估不同作業系統，無需更動主要設備。就像安全沙箱，方便實驗。

防範惡意程式： 可隔離執行可疑檔案或未知應用。遇到惡意軟體或崩潰，主機仍安全。

復原遺留軟體： 運行為Windows XP或其他過時系統開發的程式，透過重建這些環境的虛擬機來解決相容性問題。

多平台開發： 開發者可同時在多個作業系統測試程式碼，模擬新應用在異構環境中的行為。

雲端基礎設施： AWS、Azure與Google Cloud等服務皆建立於虛擬機之上。每個雲端實例都是遠端資料中心的虛擬機，準備承載網站、應用或資料庫。

區塊鏈世界的虛擬機：Web3的核心

傳統虛擬機是隔離測試環境，而區塊鏈虛擬機則是智能合約在去中心化網路中的核心處理器。

以太坊虛擬機 (EVM) 允許開發者用Solidity、Vyper或Yul語言編碼智能合約，並部署於以太坊與兼容EVM的網路。它確保所有驗證者在處理或創建合約時遵循相同規則。

不同區塊鏈根據架構目標實作自己的虛擬機：

基於WebAssembly (WASM) 的網路： NEAR與Cosmos採用WASM虛擬機，支援多語言智能合約，提供彈性。

MoveVM： Sui實作MoveVM，運行Move語言合約，著重安全與效率。

Solana虛擬機 (SVM)： Solana使用定制的執行環境(SVM)，設計用於平行處理交易，管理大量同時活動。

虛擬機實例：實務範例

在使用DApps時，你經常與虛擬機互動，卻未察覺：

DeFi交易： 在去中心化協議中進行代幣交換，操作由EVM上的智能合約完成。

NFT鑄造： 虛擬機執行記錄數位資產所有權的程式，更新歷史，確保所有權準確。

Layer 2擴展： 第二層解決方案使用專用虛擬機。例如，zkEVM允許zk-rollup利用零知識證明執行智能合約。

虛擬機的挑戰

性能損失： 虛擬機在硬體與程式碼之間加入中介層，可能降低速度或增加資源需求。

高運營成本： 維護虛擬機（尤其在雲端或區塊鏈網路中）需細心配置、持續更新與專業技術。

相容性碎片化： 智能合約常依賴特定虛擬機環境。為不同區塊鏈（如Solana）重寫或調整程式碼，耗時耗力。

最終總結

虛擬機是現代計算的無形基石——從個人電腦到區塊鏈基礎設施。它們讓多個作業系統共存、軟體安全測試與硬體多重用途成為可能。在Web3中，虛擬機是推動智能合約與DApps的動力，支撐全球網路。

理解虛擬機的運作，有助於了解我們日常使用的DeFi平台與工具背後的技術精巧，展現去中心化的科技深度。

( 相關參考：

• 什麼是模組化區塊鏈？
• 比特幣Layer 2網路如何運作？
• 智能合約安全測試：基本指南