Wat is een virtuele machine?

Wat zijn virtuele machines (VM's)?

Virtuele machines (VM's) creëren een geïsoleerde, softwarematige computer binnen je bestaande apparaat. Ze laten je verschillende besturingssystemen of applicaties draaien zonder nieuwe hardware te installeren.

In de wereld van blockchain zijn VM's de motoren die smart contracts aandrijven, en zorgen ze ervoor dat elke transactie correct en consequent over het netwerk wordt verwerkt. VM's begrijpen is essentieel om te zien hoe ontwikkelaars software veilig bouwen en testen en hoe gedecentraliseerde applicaties (dApps) betrouwbaar werken.

Hoe virtuele machines werken

De magie achter VM's is een stuk software dat een hypervisor heet. Deze fungeert als manager en verdeelt de bronnen van je hostmachine—zoals CPU-kracht, geheugen (RAM) en opslag—over één of meerdere virtuele machines.

Elke VM werkt alsof het een aparte fysieke machine is. Je kunt een besturingssysteem installeren, applicaties draaien en verbinding maken met internet, allemaal binnen een sandbox-omgeving die volledig geïsoleerd is van je hoofd systeem.

Twee hoofdtypen hypervisors

• Bare-metal hypervisors (Type 1): Geïnstalleerd rechtstreeks op de hardware, gericht op efficiëntie en prestaties en veelvoorkomend in datacenters en cloudinfrastructuur.
• Hosted hypervisors (Type 2): Draaien bovenop een regulier besturingssysteem en zijn handig voor ontwikkeling, testen en persoonlijk gebruik.

Veelvoorkomende toepassingen voor VM's

Virtuele machines zijn populair omdat ze flexibiliteit, veiligheid en gemak bieden. Ze zijn nuttig in uiteenlopende scenario's, van persoonlijk testen tot grootschalige cloudservices.

• Probeer verschillende besturingssystemen: test een nieuw OS zonder je hoofdomgeving te veranderen.
• Contain risicovolle software: draai onbekende bestanden of apps in isolatie zodat eventuele schade binnen de VM blijft.
• Draai legacyprogramma's: recreateer oudere omgevingen voor software die niet meer op huidige systemen draait.
• Versnel ontwikkeling en testen: bouw en test applicaties over meerdere OS-configuraties zonder aparte machines.
• Voed de cloud: veel cloudservers bieden gebruikers VM's on-demand om websites, apps en databases te hosten.

Blockchain-virtuele machines: hoe smart contracts werken

Blockchains vertrouwen op gespecialiseerde VM's om on-chain programma's genaamd smart contracts uit te voeren. Een blockchain-VM handhaaft een enkel uitvoermodel zodat elke node contractcode op dezelfde manier verwerkt, wat zorgt voor een consistente staat over het netwerk.

Populaire blockchain-VM-architecturen

• EVM (Ethereum Virtual Machine): De oorspronkelijke en meest gebruikte standaard; de EVM draait smart contracts geschreven in talen zoals Solidity. Het ontwerp garandeert deterministische uitvoering over duizenden nodes.
• WASM-gebaseerde VM's: Wasm is een high-performance formaat dat ontwikkelaars toestaat smart contracts te schrijven in bekende talen zoals Rust, C++ en Go, en biedt meer flexibiliteit en snelheid.
• Taal-specifieke VM's: Sommige ketens bouwen hun eigen VM's vanaf nul en stemmen ze af op specifieke functies zoals verhoogde veiligheid of hoge transactiesnelheid.

Verschillende blockchains ontwerpen hun VM's met concurrerende doelen: sommige geven prioriteit aan ontwikkelaarsflexibiliteit, anderen aan transactiedoorvoer of veiligheid. Layer-2-oplossingen en rollups kunnen ook aangepaste VM's gebruiken, zoals zk-vriendelijke runtimes, om schaalbaarheid te combineren met cryptografische bewijzen.

Waar je blockchain-VM's tegenkomt

Je komt virtuele machines vaker tegen dan je denkt. Wanneer je een DeFi-app gebruikt om tokens te swappen, een digitale collectible mint of met een Layer-2-rollup interacteert, draait de logica die die acties verifieert en registreert binnen een blockchain-VM. Die runtime zorgt ervoor dat statuswijzigingen volgens de regels van het netwerk verlopen en dat hetzelfde resultaat optreedt ongeacht welke node de transactie verifieert.

Afwegingen bij het gebruik van VM's

Hoewel VM's gemak en veiligheid toevoegen, zijn ze niet perfect. Veelvoorkomende beperkingen zijn:

• Prestatie-overhead: Virtualisatie introduceert een extra laag, wat de snelheid kan verminderen of het resourceverbruik kan verhogen vergeleken met draaien op directe hardware.
• Operationele complexiteit: Het uitrollen en onderhouden van VM's—vooral op schaal—vereist tooling, updates en deskundig beheer.
• Compatibiliteitshobbels: Code geschreven voor één VM-omgeving moet mogelijk herschreven worden om op een andere runtime te draaien, wat extra ontwikkelingsinspanning vraagt voor cross-chain of cross-platform implementaties.

Belangrijkste conclusies

Virtuele machines maken het mogelijk meerdere omgevingen op dezelfde hardware te draaien en bieden een veilige plek om software te testen en legacy-apps uit te voeren. In blockchain zijn VM's de uitvoeringslaag die smart contracts draaien en gedecentraliseerde apps consistent houdt over het netwerk. De sterke en zwakke punten van VM's kennen helpt je prestaties, veiligheid en draagbaarheid te evalueren bij het bouwen of gebruiken van software.