Custom Virtual Machine (Custom VM)

Apa Itu Custom Virtual Machine?

Custom Virtual Machine, atau Custom VM, adalah lingkungan eksekusi blockchain yang dirancang dengan aturan tersendiri untuk memproses transaksi, menjalankan program, mengelola state, dan mengukur sumber daya komputasi.

Sederhananya, Custom VM adalah bagian dari blockchain yang menentukan apa yang dapat dilakukan program dan bagaimana setiap transaksi valid mengubah state blockchain.

Sebuah tim dapat membangun Custom VM alih-alih menggunakan lingkungan yang sudah ada, seperti Ethereum Virtual Machine, jika membutuhkan fitur performa, keamanan, pemrograman, privasi, atau aplikasi yang berbeda.

Kata “custom” berarti lingkungan eksekusi tersebut dibuat, dimodifikasi, atau dioptimalkan sesuai kebutuhan blockchain, rollup, application chain, atau sistem proof tertentu.

Custom VM dapat memiliki instruction set, struktur akun, aturan penyimpanan, format transaksi, model biaya, fungsi sistem, dan bahasa smart contract tersendiri.

Custom VM juga dapat memodifikasi virtual machine yang sudah ada, alih-alih merancang semuanya dari awal.

Sebagai contoh, dokumentasi eksekusi program resmi Solana menjelaskan sBPF sebagai varian khusus bytecode eBPF yang disesuaikan untuk runtime blockchain-nya.

Custom VM penting karena node blockchain harus mengeksekusi transaksi dengan cara yang persis sama agar mencapai kesepakatan mengenai saldo, kontrak, kepemilikan, dan state aplikasi.

Jika dua node yang berfungsi dengan benar mengeksekusi transaksi yang sama dan menghasilkan keluaran berbeda, jaringan dapat terpecah atau menolak blok tersebut.

Karena itu, VM blockchain harus deterministik, aman, memiliki batas sumber daya, dan spesifikasinya harus didefinisikan secara tepat.

Apa Fungsi Virtual Machine Blockchain?

Virtual machine blockchain berfungsi sebagai komputer terkendali yang dapat dijalankan ulang oleh setiap node validator.

VM menerima transaksi atau instruksi program, lalu menerapkannya pada state blockchain saat ini.

VM memeriksa apakah transaksi mengikuti aturan protokol, apakah pengirim memiliki otoritas yang diperlukan, dan apakah sumber daya yang tersedia cukup untuk eksekusi.

VM kemudian menjalankan operasi yang diizinkan, seperti mentransfer token, mengubah penyimpanan kontrak, mencetak NFT, memperbarui posisi pinjaman, atau memberikan suara dalam tata kelola.

Setelah eksekusi, VM menghasilkan state baru yang dapat diverifikasi secara independen oleh node lain.

Dokumentasi Ethereum Virtual Machine menjelaskan EVM sebagai lingkungan virtual terdesentralisasi yang mengeksekusi kode secara konsisten di seluruh node Ethereum.

Custom VM memiliki tujuan umum yang sama, tetapi dapat menggunakan arsitektur dan aturan eksekusi yang berbeda.

VM biasanya tidak bertanggung jawab atas seluruh bagian blockchain.

Konsensus menentukan cara node menyepakati urutan dan penerimaan blok, sedangkan VM menentukan dampak transaksi yang telah diurutkan.

Data availability menentukan apakah data transaksi yang diperlukan untuk verifikasi dapat diakses.

Settlement menentukan tempat hasil, proof, atau sengketa memperoleh pengakuan final dalam sistem modular.

Custom VM secara khusus merupakan bagian dari execution layer, meskipun desainnya dapat memengaruhi semua layer lainnya.

Mengapa Blockchain Membangun Custom VM?

Blockchain membangun Custom VM ketika lingkungan eksekusi serbaguna tidak menyediakan performa atau fitur yang dibutuhkan oleh aplikasi yang dituju.

Blockchain yang dirancang untuk trading frekuensi tinggi mungkin membutuhkan eksekusi transaksi paralel, biaya yang dapat diprediksi, dan akses state yang cepat.

Game blockchain mungkin membutuhkan aset digital native, tindakan berbiaya rendah, izin akun, dan penyimpanan objek game yang efisien.

Blockchain yang berfokus pada privasi mungkin membutuhkan state rahasia, dukungan zero-knowledge proof, dan akses data yang terbatas.

Rollup mungkin membutuhkan lingkungan eksekusi yang mudah dibuktikan dengan kriptografi zero-knowledge.

Blockchain khusus aplikasi mungkin hanya membutuhkan sejumlah kecil operasi yang dikendalikan dengan cermat, bukan platform smart contract serbaguna sepenuhnya.

Custom VM memungkinkan developer mengoptimalkan blockchain sesuai tujuan-tujuan tersebut.

Konsekuensinya, tim harus membangun dan memelihara lebih banyak infrastruktur sendiri.

Tim mungkin memerlukan compiler, wallet, debugger, blockchain explorer, perangkat keamanan, software development kit, dan dokumentasi developer khusus.

VM yang sangat dioptimalkan dapat memberikan performa yang sangat baik, tetapi mungkin kesulitan menarik developer jika tool-nya sulit digunakan.

Custom VM vs Ethereum Virtual Machine

Ethereum Virtual Machine, atau EVM, adalah lingkungan eksekusi yang digunakan untuk smart contract Ethereum dan telah menjadi target kompatibilitas yang banyak diadopsi di industri kripto.

Developer umumnya menulis kontrak EVM menggunakan Solidity atau Vyper, lalu mengompilasinya menjadi bytecode EVM.

EVM menggunakan arsitektur berbasis stack dan mengukur eksekusi dengan gas.

Ekosistem developernya yang besar mencakup wallet, library, framework pengujian, perangkat keamanan, dan standar kontrak yang matang.

Custom VM dapat berbeda dari EVM dalam hampir setiap keputusan desain utama.

Custom VM dapat menggunakan register alih-alih stack, mendukung eksekusi paralel, memakai model akun yang berbeda, atau mengenakan biaya sumber daya melalui compute unit atau weight alih-alih gas EVM.

Custom VM juga dapat mendukung bahasa pemrograman yang biasanya tidak digunakan untuk kontrak EVM.

Keunggulan utama menggunakan EVM adalah kompatibilitas.

Keunggulan utama Custom VM adalah kebebasan untuk mengoptimalkan lingkungan eksekusi bagi tujuan tertentu.

Namun, kompatibilitas EVM dan eksekusi khusus tidak selalu bertolak belakang sepenuhnya.

Beberapa jaringan menggunakan VM inti khusus, sekaligus menambahkan interpreter atau lapisan kompatibilitas untuk bytecode EVM.

Sebagai contoh, dokumentasi resmi EraVM menjelaskan arsitektur yang menggunakan VM yang dioptimalkan untuk ZK sebagai lingkungan eksekusi inti, sementara interpreter EVM mendukung bytecode bergaya Ethereum.

Pendekatan ini dapat memberikan sebagian kompatibilitas ekosistem tanpa mengorbankan seluruh manfaat eksekusi khusus.

Custom VM vs Custom Blockchain Runtime

Istilah Custom VM dan custom blockchain runtime terkadang digunakan seolah-olah memiliki arti yang persis sama, tetapi perbedaannya dapat menjadi penting.

Virtual machine biasanya mengeksekusi bytecode berdasarkan instruction set yang telah ditentukan.

Runtime adalah istilah yang lebih luas untuk logika yang memproses transaksi dan menentukan transisi state blockchain.

Sejumlah blockchain menggunakan VM tradisional tempat developer menerapkan bytecode smart contract yang berdiri sendiri.

Blockchain lain mengompilasi sebagian besar logika bisnisnya ke dalam satu runtime, alih-alih menyediakan VM smart contract tanpa batasan.

Dokumentasi node dan runtime Polkadot SDK menjelaskan runtime sebagai logika transisi state blockchain yang dikompilasi ke WebAssembly agar dapat dieksekusi secara independen dari platform.

Dokumentasi arsitektur Cosmos SDK menjelaskan aplikasi blockchain sebagai state machine yang dirangkai dari modul-modul untuk menentukan logika bisnis dan memproses transaksi.

Sistem-sistem ini menyediakan eksekusi khusus, meskipun developer dapat menyebut hasilnya sebagai runtime, state machine aplikasi, atau lingkungan eksekusi, bukan Custom VM.

Karena itu, istilah Custom VM terkadang digunakan secara longgar dalam diskusi kripto.

Pengguna sebaiknya memeriksa arsitektur sebenarnya dan tidak hanya mengandalkan label yang digunakan.

Komponen Utama Custom VM

Instruction Set

Instruction set menentukan operasi tingkat rendah yang dapat dijalankan program.

Instruksi dapat melakukan operasi aritmetika, membaca memori, menulis data, membandingkan nilai, memverifikasi tanda tangan, memanggil kontrak lain, atau mengembalikan data.

Instruction set yang lebih kecil dapat lebih mudah dianalisis dan dibuktikan, sedangkan instruction set yang lebih besar dapat menyediakan fungsi yang lebih langsung.

Perancang Custom VM harus memastikan bahwa setiap instruksi memiliki makna yang jelas dan deterministik.

Model State

Model state menentukan cara blockchain merepresentasikan akun, saldo, kontrak, token, objek, dan data tersimpan.

Beberapa VM menggunakan state akun global yang mirip dengan Ethereum.

VM lain menggunakan unspent transaction output, objek independen, penyimpanan key-value, atau catatan khusus aplikasi.

Model state sangat memengaruhi eksekusi transaksi paralel, desain wallet, izin kontrak, dan pengalaman developer.

Memori dan Penyimpanan

Memori biasanya mengacu pada data sementara yang digunakan dalam satu eksekusi, sedangkan penyimpanan mengacu pada data permanen yang tetap ada setelah transaksi berakhir.

Penyimpanan blockchain permanen mahal karena node validator harus mengulangi atau memverifikasi perubahannya.

Custom VM dapat menerapkan tata letak penyimpanan khusus untuk mengurangi biaya atau meningkatkan efisiensi pembuatan proof.

Aturan penyimpanan harus mencegah kontrak mengubah data milik kontrak lain tanpa otorisasi.

Pengukuran Sumber Daya

Pengukuran sumber daya membatasi jumlah komputasi, memori, penyimpanan, dan bandwidth yang dapat digunakan suatu transaksi.

Tanpa batas sumber daya, penyerang dapat mengirim program yang berjalan tanpa henti atau menggunakan begitu banyak sumber daya sehingga node tidak dapat memproses transaksi lain.

EVM menggunakan gas, sedangkan lingkungan eksekusi lain dapat menggunakan compute unit, weight, cycle, atau kategori sumber daya terpisah.

Jadwal penggunaan sumber daya harus membebankan biaya yang cukup untuk operasi mahal agar penyalahgunaan dapat dicegah tanpa membuat aplikasi yang sah menjadi tidak praktis.

Host Function dan System Call

Custom VM kerap menyediakan host function atau system call yang dapat digunakan program untuk mengakses fitur khusus blockchain.

Fungsi-fungsi ini dapat memverifikasi tanda tangan kriptografis, membaca informasi blok, memanggil program lain, membuat aset, mengeluarkan event, atau mengakses data eksternal yang disetujui.

Referensi syscall Solana mendokumentasikan fungsi runtime untuk kriptografi, pencatatan log, operasi memori, pemanggilan antarprogram, dan tindakan blockchain lainnya.

System call dapat meningkatkan efisiensi, tetapi setiap system call menambah bagian sistem yang harus dirinci, diuji, dan diamankan.

Cara Transaksi Berjalan di dalam Custom VM

Transaksi biasanya masuk ke blockchain melalui node atau endpoint RPC.

Jaringan memeriksa karakteristik dasar seperti format, tanda tangan, biaya, dan perlindungan replay.

Perangkat lunak konsensus atau produksi blok menentukan posisi transaksi relatif terhadap transaksi lain.

Custom VM kemudian memuat transaksi, state yang relevan, dan program yang perlu dieksekusi.

VM memverifikasi izin dan menginisialisasi konteks eksekusi.

VM memproses instruksi sambil melacak penggunaan sumber daya.

Jika eksekusi berhasil, perubahan state yang dihasilkan diterapkan.

Jika eksekusi gagal, VM biasanya membatalkan sebagian atau seluruh perubahan state sesuai aturan protokol.

Transaksi mungkin tetap dikenai biaya karena node telah menggunakan sumber daya komputasi untuk memproses upaya yang gagal.

Setiap node validator harus menghasilkan hasil akhir yang sama dari state awal dan transaksi terurut yang sama.

Persyaratan ini disebut eksekusi deterministik.

Determinisme dalam Custom VM

Determinisme berarti masukan yang identik harus menghasilkan keluaran yang identik di setiap node yang berfungsi dengan benar.

Persyaratan ini mencegah validator berbeda pendapat mengenai state blockchain yang benar.

Aplikasi komputer biasa dapat menggunakan jam lokal, data acak dari sistem operasi, perhitungan floating-point, atau permintaan internet yang mungkin menghasilkan keluaran berbeda di setiap mesin.

VM blockchain harus membatasi atau mendefinisikan sumber ketidakpastian ini secara cermat.

Biasanya, randomness harus berasal dari sumber yang disetujui protokol, bukan dengan meminta komputer menghasilkan angka acak secara langsung.

Informasi eksternal biasanya masuk melalui oracle atau pesan terverifikasi, bukan permintaan web tanpa batasan.

Perilaku aritmetika harus didefinisikan secara tepat, termasuk overflow, pembagian, pembulatan, dan batas numerik.

Custom VM yang gagal mempertahankan determinisme dapat menyebabkan kegagalan konsensus, pemisahan chain, atau proof yang tidak benar.

Sandboxing dan Isolasi

Custom VM biasanya menjalankan program di dalam sandbox yang membatasi aksesnya ke sistem operasi node.

Smart contract seharusnya tidak dapat membaca file pribadi validator, membuka koneksi jaringan tanpa batasan, atau mengambil alih mesin host.

Sandbox menentukan area memori, penyimpanan, dan host function yang dapat diakses program.

Sandbox juga membatasi kedalaman pemanggilan, ukuran stack, pertumbuhan memori, dan waktu eksekusi.

Isolasi yang kuat melindungi validator dari program berbahaya yang diunggah pengguna.

Isolasi juga melindungi kontrak dari akses tidak sah oleh kontrak lain.

Sandbox escape dapat menjadi masalah keamanan jaringan yang serius karena validator mungkin menjalankan kode yang dikirim penyerang saat memproses blok.

Karena itu, implementasi Custom VM memerlukan audit yang cermat, fuzz testing, peninjauan dependensi, dan desain compiler yang aman.

Custom VM Berbasis Stack dan Register

VM berbasis stack menjalankan banyak operasi dengan menambahkan nilai ke stack, lalu menghapusnya saat instruksi memerlukan masukan.

EVM merupakan virtual machine berbasis stack yang dikenal luas.

VM berbasis register menyimpan nilai yang sedang diproses di register bernama atau bernomor.

Desain berbasis register dapat mengurangi jumlah instruksi yang diperlukan untuk sejumlah perhitungan dan mungkin menghasilkan performa yang lebih dapat diprediksi.

Dokumentasi arsitektur resmi FuelVM menjelaskan FuelVM sebagai virtual machine berbasis register yang dirancang untuk eksekusi blockchain.

Tidak ada satu arsitektur yang otomatis lebih baik untuk semua blockchain.

Sistem berbasis stack mungkin memiliki bytecode yang lebih sederhana dan tool yang sudah mapan.

Sistem berbasis register mungkin menawarkan keunggulan eksekusi atau compiler untuk beban kerja tertentu.

Pilihan terbaik bergantung pada target performa, sistem proof, bahasa developer, sasaran keamanan, dan kompleksitas implementasi.

Custom VM dan Eksekusi Paralel

Eksekusi paralel memungkinkan blockchain memproses beberapa transaksi yang tidak saling bertentangan secara bersamaan.

Eksekusi sekuensial tradisional memproses satu transaksi setelah transaksi lain, bahkan ketika transaksi tersebut memengaruhi akun yang tidak terkait.

Custom VM dapat dirancang untuk mengidentifikasi state yang dibaca atau ditulis oleh setiap transaksi.

Transaksi yang tidak saling bertentangan kemudian dapat dijalankan di beberapa inti prosesor.

Hal ini dapat meningkatkan throughput untuk aplikasi dengan banyak pengguna independen.

Eksekusi paralel menjadi lebih sulit ketika kontrak dapat mengakses bagian mana pun dari state global tanpa menyatakan dependensinya.

Custom VM dapat mengharuskan transaksi mengidentifikasi akun atau objek terkait sebelum eksekusi.

Custom VM juga dapat menggunakan eksekusi optimistis dan mengulangi transaksi ketika konflik terdeteksi.

Paralelisme hanya meningkatkan performa jika penjadwalan, deteksi konflik, dan komitmen state tetap benar.

Developer harus memahami model konkurensi karena dua transaksi yang berjalan terpisah mungkin berperilaku berbeda ketika bersaing mengakses state yang sama.

Custom VM dan Bahasa Smart Contract

Custom VM biasanya membutuhkan satu atau beberapa bahasa pemrograman yang dikompilasi ke bytecode atau format executable yang didukung.

VM dapat mendukung Rust, C, C++, Move, bahasa yang kompatibel dengan WebAssembly, atau bahasa smart contract yang dirancang khusus.

Bahasa memengaruhi keamanan, produktivitas developer, ukuran kontrak, dan kompleksitas compiler.

Bahasa dengan aturan tipe dan kepemilikan yang kuat dapat mencegah sejumlah jenis bug sebelum deployment.

Bahasa yang sudah dikenal dapat menarik lebih banyak developer, tetapi mungkin juga memiliki fitur yang sulit didukung secara deterministik.

Compiler menjadi bagian dari rantai keamanan karena menerjemahkan kode yang dapat dibaca manusia menjadi instruksi yang dijalankan VM.

Bug compiler dapat menyebabkan bytecode yang telah di-deploy berperilaku berbeda dari kode sumber developer.

Ekosistem yang serius memerlukan build yang dapat direproduksi, verifikasi sumber, pelacakan versi compiler, dan peninjauan keamanan independen.

Custom VM dan WebAssembly

WebAssembly, yang umum disebut Wasm, adalah format instruksi biner portabel yang dapat digunakan sebagai fondasi untuk eksekusi blockchain.

Blockchain dapat mengompilasi runtime atau smart contract ke Wasm dan menjalankannya dalam lingkungan terkendali.

Wasm mendukung beberapa bahasa sumber dan menyediakan format eksekusi yang independen dari platform.

Polkadot SDK menyimpan logika runtime blockchain sebagai biner Wasm dan dapat meningkatkan runtime tersebut melalui prosedur tata kelola on-chain.

Dokumentasi peningkatan runtime resmi menjelaskan bahwa desain ini dapat menambahkan fungsi atau memperbaiki masalah tanpa memerlukan hard fork tradisional yang berlaku di seluruh jaringan.

Blockchain yang menggunakan Wasm tetap merupakan sistem khusus jika menetapkan host function, biaya sumber daya, aturan state, dan perilaku transaksi khusus blockchain.

Wasm menyediakan fondasi eksekusi, tetapi aturan runtime lain di chain menentukan cara fondasi tersebut berfungsi dalam konteks kripto.

Custom VM dan Blockchain Khusus Aplikasi

Blockchain khusus aplikasi dirancang untuk satu aplikasi, pasar, atau kategori aktivitas.

Alih-alih menggunakan VM serbaguna bersama aplikasi yang tidak terkait, chain dapat membangun aturan eksekusi khusus untuk penggunanya sendiri.

Ikhtisar resmi Cosmos SDK menjelaskan bahwa developer dapat menggabungkan modul yang telah ditentukan dan membuat modul khusus sesuai kebutuhan aplikasi.

Application chain yang berfokus pada trading dapat mencakup pencocokan order dan kontrol risiko native.

Chain game dapat mencakup pembuatan item native, akun pemain, dan tindakan berulang berbiaya rendah.

Chain identitas dapat membatasi perubahan state pada kredensial terverifikasi dan penerbit yang berwenang.

Eksekusi khusus aplikasi dapat meningkatkan efisiensi karena operasi umum menjadi fitur protokol, bukan smart contract yang kompleks.

Kekurangannya adalah fleksibilitas yang lebih terbatas jika developer di masa mendatang ingin membangun aplikasi yang tidak diperkirakan dalam runtime awal.

Custom VM dalam Rollup

Rollup mengeksekusi transaksi di luar blockchain dasar dan mengirimkan data, komitmen, atau proof ke settlement layer.

Karena rollup mengendalikan perangkat lunak eksekusinya, rollup dapat menggunakan Custom VM alih-alih menyalin VM base layer secara persis.

Custom VM dapat mengurangi biaya proof, mendukung model akun yang berbeda, atau menyediakan fitur aplikasi khusus.

Namun, eksekusi khusus dapat mempersulit kompatibilitas dengan wallet, kontrak, dan perangkat developer yang sudah ada.

Developer mungkin membutuhkan bridge atau interpreter untuk mendukung aset dan aplikasi dari ekosistem lain.

Rollup juga harus menentukan cara settlement layer memverifikasi hasil Custom VM-nya.

Optimistic rollup dapat menggunakan fraud proof atau dispute game.

Zero-knowledge rollup dapat mengirimkan validity proof yang menunjukkan bahwa Custom VM mengikuti aturannya.

Sovereign rollup mungkin lebih bergantung pada node dan konsensus sosialnya sendiri untuk memastikan kebenaran eksekusi.

Karena itu, Custom VM menjadi bagian dari model keamanan dan interoperabilitas rollup.

Custom VM dan Blockchain Modular

Desain blockchain modular memisahkan eksekusi, konsensus, data availability, dan settlement ke dalam komponen yang berbeda.

Pemisahan ini memberi tim rollup lebih banyak keleluasaan untuk memilih atau membangun Custom VM.

Dokumentasi data availability Celestia menjelaskan bahwa beberapa execution layer dapat menggunakan infrastruktur data availability dan settlement bersama.

Satu execution layer dapat menggunakan EVM, sedangkan yang lain dapat menggunakan Wasm, zkVM, atau state machine khusus aplikasi.

Fleksibilitas ini merupakan salah satu manfaat utama arsitektur modular.

Namun, tim harus menentukan cara Custom VM memperoleh data, memverifikasi pesan, berkomunikasi dengan bridge, dan menghasilkan keluaran yang dapat dipercaya sistem lain.

VM berperforma tinggi tidak membuat chain modular aman jika datanya tidak tersedia atau bridge-nya dapat diretas.

Custom VM dan Zero-Knowledge Proof

Zero-knowledge virtual machine, atau zkVM, mengeksekusi program sekaligus menghasilkan proof kriptografis bahwa eksekusi tersebut benar.

Proof sering kali dapat diverifikasi dengan lebih efisien daripada mengulangi seluruh komputasi.

Dokumentasi RISC Zero zkVM menjelaskan sistem yang membuktikan eksekusi kode Rust arbitrer secara benar.

Spesifikasi teknisnya menyatakan bahwa VM tersebut menerapkan instruction set RISC-V 32-bit.

zkVM merupakan jenis khusus Custom VM jika dirancang atau diadaptasi untuk komputasi yang dapat dibuktikan.

Desain zkVM khusus dapat mengoptimalkan instruksi, akses memori, hashing, dan aritmetika untuk menghasilkan proof secara efisien.

Hal ini dapat membantu rollup memverifikasi eksekusi dalam jumlah besar dengan proof ringkas.

Namun, pembuatan proof dapat membutuhkan sumber daya komputasi yang besar, perangkat keras khusus, dan kriptografi yang diaudit dengan cermat.

Pengguna tidak seharusnya menyamakan validitas zero-knowledge proof dengan keamanan aplikasi secara menyeluruh.

Proof dapat menunjukkan bahwa VM mematuhi aturannya, meskipun aturan aplikasi memiliki desain ekonomi yang merugikan atau kesalahan pemrograman.

Custom VM dan Kompatibilitas EVM

Custom VM dapat kompatibel dengan EVM tanpa identik dengannya.

Kompatibilitas EVM biasanya berarti developer dapat men-deploy kontrak Solidity atau menggunakan tool bergaya Ethereum yang sudah dikenal dengan sedikit perubahan.

Kesetaraan EVM merupakan klaim yang lebih kuat, yaitu bahwa perilaku eksekusinya sangat mirip dengan EVM Ethereum.

Compiler khusus dapat menerjemahkan Solidity ke instruction set yang berbeda.

Interpreter dapat menjalankan bytecode EVM di dalam Custom VM.

Lapisan kompatibilitas dapat meniru API Ethereum dengan state internal atau sistem proof yang berbeda.

Setiap metode memiliki konsekuensi terkait performa, perilaku gas, debugging, asumsi kontrak, dan kompleksitas upgrade.

Developer sebaiknya tidak berasumsi bahwa chain yang kompatibel dengan EVM berperilaku persis seperti Ethereum dalam setiap kasus khusus.

Perbedaan opcode, precompile, informasi blok, biaya, finalitas, dan urutan transaksi dapat memengaruhi aplikasi.

Manfaat Custom Virtual Machine

Manfaat pertama Custom VM adalah performa khusus aplikasi.

VM dapat mengoptimalkan operasi umum alih-alih memaksa setiap aplikasi menggunakan model eksekusi serbaguna.

Manfaat kedua adalah model state yang fleksibel.

Developer dapat memilih akun, objek, UTXO, modul, atau model lain yang sesuai dengan tujuan penggunaan.

Manfaat ketiga adalah eksekusi paralel yang lebih baik.

VM dapat menampilkan dependensi transaksi sehingga operasi yang tidak saling bertentangan dapat berjalan bersamaan.

Manfaat keempat adalah keamanan khusus.

Instruction set yang terbatas atau runtime aplikasi yang dibatasi dapat mengurangi tindakan yang bisa dicoba penyerang.

Manfaat kelima adalah pembuktian kriptografis yang efisien.

Custom VM dapat menggunakan instruksi dan tata letak memori yang dirancang untuk sistem zero-knowledge proof.

Manfaat keenam adalah pengalaman pengguna yang lebih baik.

VM dapat menyertakan pemulihan akun native, transaksi bersponsor, izin sesi, atau biaya yang dapat diprediksi.

Manfaat ketujuh adalah fungsionalitas tingkat protokol.

Fitur seperti aset native, order book, aturan privasi, atau tata kelola dapat dibangun langsung ke dalam lingkungan eksekusi.

Risiko dan Keterbatasan Custom VM

Risiko pertama adalah kesalahan implementasi.

VM baru memiliki pengujian dunia nyata yang lebih sedikit daripada lingkungan eksekusi matang yang digunakan banyak jaringan.

Risiko kedua adalah tool developer yang kurang memadai.

Developer mungkin tidak memiliki compiler, debugger, framework pengujian, pemindai keamanan, dan library kontrak yang andal.

Risiko ketiga adalah kompatibilitas ekosistem yang terbatas.

Kontrak, wallet, dan infrastruktur yang sudah ada mungkin tidak berfungsi tanpa modifikasi.

Risiko keempat adalah kompleksitas spesifikasi.

Setiap instruksi, biaya sumber daya, aturan state, dan fungsi sistem harus didokumentasikan secara tepat.

Risiko kelima adalah sentralisasi upgrade.

Jika satu tim dapat mengubah VM tanpa kontrol tata kelola yang kuat, pengguna harus memercayai tim tersebut agar tidak memperkenalkan perilaku yang merugikan.

Risiko keenam adalah ekosistem keamanan yang belum matang.

Auditor mungkin kurang berpengalaman dengan format bytecode atau model eksekusi yang baru.

Risiko ketujuh adalah penetapan harga ekonomi yang keliru.

Biaya sumber daya yang tidak tepat dapat membuat serangan denial-of-service menjadi murah atau membuat aplikasi yang sah terlalu mahal.

Risiko kedelapan adalah fragmentasi.

Terlalu banyak Custom VM yang tidak kompatibel dapat memecah developer, likuiditas, tool, dan pengguna ke berbagai ekosistem yang terisolasi.

Persyaratan Keamanan Custom VM

Custom VM yang aman harus mengeksekusi program secara deterministik di berbagai implementasi node dan lingkungan perangkat keras.

Custom VM harus mengisolasi program yang tidak tepercaya dari sistem operasi validator.

Custom VM harus mencegah akses tanpa izin ke penyimpanan kontrak, saldo pengguna, dan hak istimewa sistem.

Setiap sumber daya yang dapat dihabiskan penyerang harus diukur dan dibatasi.

VM harus menangani batas bilangan bulat, batas memori, rekursi, pemanggilan kontrak, dan kondisi kegagalan dengan aman.

VM harus menentukan cara perubahan state dibatalkan ketika eksekusi gagal.

VM harus mencegah replay tanda tangan di antara transaksi, chain, atau domain.

VM harus melindungi host function istimewa dan system contract dari pemanggil yang tidak berwenang.

Compiler dan bytecode verifier harus menolak program yang cacat atau tidak aman.

Proses upgrade harus mencakup peninjauan, pengujian, perencanaan darurat, dan tata kelola yang jelas.

Pengujian keamanan sebaiknya mencakup unit test, integration test, differential testing, fuzzing, property testing, dan simulasi ekonomi adversarial.

Jika memungkinkan, beberapa implementasi independen dapat membantu menemukan kesalahan spesifikasi yang mungkin tidak terlihat dalam satu codebase.

Upgrade Custom VM

Custom VM mungkin memerlukan upgrade untuk memperbaiki bug keamanan, menambahkan instruksi, meningkatkan performa, atau mendukung kriptografi baru.

Perubahan aturan VM sangat sensitif karena setiap node harus mulai menggunakan aturan baru pada titik yang tepat di chain.

Upgrade yang keliru dapat memecah jaringan jika sebagian node menerima transaksi yang ditolak node lainnya.

Beberapa blockchain mengoordinasikan upgrade VM melalui rilis perangkat lunak terjadwal dan hard fork.

Blockchain lain menyimpan runtime yang dapat di-upgrade secara on-chain dan mengotorisasi perubahan melalui tata kelola.

Rollup dapat menggunakan settlement contract yang dapat di-upgrade, dewan keamanan, multisig, atau timelock tata kelola.

Pengguna sebaiknya memahami pihak yang berwenang menyetujui upgrade Custom VM dan apakah ada jeda sebelum perubahan berlaku.

VM yang tidak dapat diubah mengurangi risiko tata kelola, tetapi mempersulit perbaikan darurat.

VM yang mudah di-upgrade dapat merespons dengan cepat, tetapi menimbulkan kepercayaan yang lebih besar terhadap otoritas upgrade.

Cara Developer Mengevaluasi Custom VM

Developer sebaiknya terlebih dahulu memeriksa bahasa pemrograman VM dan kematangan compilernya.

Developer perlu meninjau dokumentasi tentang instruction set, model akun, penyimpanan, biaya, dan siklus transaksi.

Developer perlu memeriksa apakah kontrak dapat diverifikasi berdasarkan kode sumber yang dipublikasikan.

Developer perlu meninjau tool debugging, pengujian lokal, testnet, deployment, dan pemantauan.

Developer perlu memahami cara VM menangani reentrancy, pemanggilan antar-kontrak, konkurensi, dan transaksi yang gagal.

Developer perlu meninjau audit keamanan VM dan toolchain compilernya.

Developer perlu menguji dukungan jaringan terhadap wallet, tool kustodian, indexer, dan infrastruktur yang sudah ada.

Developer perlu menghitung apakah klaim performa berlaku untuk aplikasi realistis, bukan hanya transaksi benchmark sederhana.

Developer juga perlu mempelajari otoritas upgrade karena program yang aman tetap dapat terdampak oleh perubahan pada lingkungan eksekusinya.

Cara Pengguna Kripto Mengevaluasi Chain Custom VM

Pengguna biasa tidak perlu membaca setiap opcode VM, tetapi perlu memahami asumsi kepercayaan utama.

Pengguna perlu memeriksa apakah Custom VM telah beroperasi di lingkungan produksi dalam jangka waktu yang berarti.

Pengguna perlu memeriksa apakah chain memublikasikan audit, spesifikasi teknis, laporan insiden, dan pemberitahuan upgrade.

Pengguna perlu memahami apakah wallet menampilkan detail transaksi yang mudah dibaca.

Pengguna perlu memeriksa apakah aset bergantung pada bridge ketika dipindahkan antara chain Custom VM dan jaringan lain.

Pengguna perlu memahami biaya transaksi, aturan finalitas, model sequencer, dan proses penarikan chain.

Pengguna sebaiknya tidak berasumsi bahwa throughput transaksi yang tinggi otomatis berarti desentralisasi atau keamanan yang kuat.

Pengguna sebaiknya mencoba jaringan dan aplikasi yang belum dikenal dengan jumlah kecil sebelum mentransfer aset bernilai besar.

Custom VM dapat menyediakan fitur yang bermanfaat, tetapi pengguna tetap menghadapi risiko smart contract, bridge, wallet, tata kelola, dan pasar.

Kasus Penggunaan Umum Custom VM

Custom VM digunakan pada jaringan smart contract berthroughput tinggi yang membutuhkan eksekusi paralel.

Custom VM digunakan pada application chain yang membutuhkan logika bisnis native dan jenis transaksi terkendali.

Custom VM digunakan pada game blockchain yang membutuhkan banyak pembaruan state berbiaya rendah.

Custom VM digunakan pada sistem keuangan terdesentralisasi yang membutuhkan pemrosesan order atau perhitungan risiko khusus.

Custom VM digunakan pada sistem privasi yang mengeksekusi program rahasia atau zero-knowledge.

Custom VM digunakan pada rollup yang membutuhkan validity proof yang efisien.

Custom VM digunakan pada jaringan perusahaan atau jaringan berizin dengan kebutuhan identitas dan kontrol akses.

Custom VM digunakan pada lapisan interoperabilitas yang perlu memverifikasi pesan lintas blockchain secara efisien.

Custom VM juga digunakan dalam riset blockchain eksperimental terkait model state, bahasa pemrograman, dan mekanisme biaya transaksi baru.

Kesalahpahaman Umum tentang Custom VM

Salah satu kesalahpahaman adalah bahwa setiap blockchain non-EVM memiliki Custom VM tradisional.

Beberapa chain justru menggunakan runtime yang dikompilasi atau state machine khusus aplikasi tanpa mendukung bytecode yang dapat di-deploy pengguna secara umum.

Kesalahpahaman lainnya adalah bahwa Custom VM otomatis lebih cepat daripada EVM.

Performa bergantung pada akses state, perangkat keras node, jaringan, konsensus, data availability, beban kerja, dan kualitas implementasi.

Kesalahpahaman ketiga adalah bahwa eksekusi khusus otomatis meningkatkan keamanan.

VM khusus dapat mengurangi beberapa risiko sekaligus menimbulkan risiko baru terkait implementasi dan tool.

Kesalahpahaman keempat adalah bahwa kompatibilitas EVM berarti perilaku Ethereum yang persis sama.

Sistem yang kompatibel dapat memiliki perbedaan dalam eksekusi, biaya, precompile, finalitas, dan infrastruktur.

Kesalahpahaman kelima adalah bahwa zkVM menjamin keamanan setiap aplikasi.

zkVM membuktikan bahwa aturan eksekusi yang ditentukan telah diikuti, tetapi tidak membuktikan bahwa desain ekonomi aplikasi atau keputusan pengguna sudah tepat.

Kesalahpahaman keenam adalah bahwa pengguna tidak perlu memedulikan VM yang digunakan sebuah chain.

VM dapat memengaruhi dukungan wallet, biaya transaksi, keamanan kontrak, standar aset, aktivitas developer, dan persyaratan bridge.

Masa Depan Custom Virtual Machine

Custom VM semakin penting seiring perkembangan kripto menuju rollup, blockchain modular, chain khusus aplikasi, dan eksekusi zero-knowledge.

Sejumlah sistem masa depan mungkin mendukung beberapa lingkungan eksekusi dalam satu jaringan.

Satu lingkungan dapat menjalankan kontrak EVM, sedangkan lingkungan lain menangani program Wasm, RISC-V, atau program khusus aplikasi secara native.

Interpreter dan lapisan compiler dapat memudahkan pemindahan aplikasi di antara VM yang berbeda.

Peningkatan zero-knowledge proof dapat memungkinkan program yang lebih umum diverifikasi secara efisien.

Riset eksekusi paralel dapat meningkatkan throughput untuk aplikasi yang akses statenya dapat diprediksi dengan aman.

Sistem akun khusus dapat mendukung pemulihan, batas pengeluaran, Passkey, izin sesi, dan biaya bersponsor langsung di execution layer.

Tantangan jangka panjangnya adalah menyeimbangkan spesialisasi dan interoperabilitas.

VM yang sangat terspesialisasi dapat menjalankan satu tugas dengan sangat baik, tetapi pengguna kripto juga membutuhkan wallet, aset, likuiditas, standar, dan perangkat keamanan bersama.

Ekosistem Custom VM yang paling kuat kemungkinan akan menggabungkan keunggulan teknis dengan tool matang, spesifikasi jelas, audit kuat, dan bridge yang andal.

FAQ

Apa itu Custom Virtual Machine dalam kripto?

Custom Virtual Machine adalah lingkungan eksekusi blockchain yang dirancang dengan aturan sendiri untuk menjalankan program, memproses transaksi, mengelola state, dan mengenakan biaya sumber daya komputasi.

Apa arti Custom VM?

Custom VM berarti virtual machine yang dibuat atau dimodifikasi untuk kebutuhan khusus blockchain, rollup, application chain, atau sistem proof.

Apakah Custom VM sama dengan EVM?

Tidak. EVM adalah lingkungan eksekusi tertentu, sedangkan Custom VM dapat menggunakan instruksi, model state, bahasa, biaya, dan aturan keamanan yang berbeda.

Mengapa blockchain menggunakan Custom VM?

Blockchain dapat menggunakan Custom VM untuk meningkatkan performa, mendukung eksekusi paralel, menambahkan fitur aplikasi native, memperkuat privasi, atau mengurangi biaya zero-knowledge proof.

Apakah Custom VM dapat mendukung Solidity?

Ya. Custom VM dapat mendukung Solidity melalui compiler khusus, interpreter EVM, atau lapisan kompatibilitas, meskipun perilakunya mungkin tidak sepenuhnya sama dengan Ethereum.

Apakah runtime blockchain sama dengan VM?

Tidak selalu. Runtime secara luas menentukan logika transisi state, sedangkan VM biasanya mengeksekusi bytecode berdasarkan instruction set yang telah ditentukan.

Apa itu zkVM?

zkVM adalah virtual machine yang mengeksekusi program dan menghasilkan proof kriptografis yang menunjukkan bahwa eksekusi mengikuti aturan yang ditentukan.

Apakah Custom VM lebih cepat daripada EVM?

Beberapa Custom VM dapat lebih cepat untuk beban kerja tertentu, tetapi performa nyata juga bergantung pada konsensus, penyimpanan, jaringan, perangkat keras, dan desain aplikasi.

Apakah Custom VM aman?

Custom VM dapat aman jika bersifat deterministik, terisolasi dalam sandbox, diaudit, memiliki pengukuran sumber daya yang tepat, dan didukung toolchain matang, tetapi VM yang lebih baru mungkin memiliki lebih sedikit pengujian produksi.

Bahasa pemrograman apa yang dapat digunakan Custom VM?

Custom VM dapat mendukung Solidity, Rust, C, C++, Move, bahasa yang kompatibel dengan Wasm, atau bahasa smart contract yang dirancang khusus.

Bisakah Custom VM mengeksekusi transaksi secara paralel?

Ya. Custom VM dapat mendukung eksekusi paralel jika mampu mengidentifikasi transaksi yang mengakses akun, objek, atau area penyimpanan yang independen.

Apakah Custom VM memerlukan gas?

Custom VM membutuhkan suatu bentuk kontrol sumber daya, tetapi dapat menggunakan gas, compute unit, weight, cycle, atau model pengukuran lainnya.

Apakah Custom VM dapat di-upgrade?

Ya. Banyak Custom VM dapat di-upgrade melalui hard fork, tata kelola, penggantian runtime, atau kontrak rollup yang dapat di-upgrade.

Apa kekurangan utama Custom VM?

Kekurangan utamanya adalah developer harus membangun dan mengamankan ekosistem eksekusi baru dengan compiler, wallet, tool, standar, dan dokumentasinya sendiri.

Apakah Custom VM berdampak pada pengguna kripto?

Ya. Custom VM dapat memengaruhi biaya transaksi, dukungan wallet, finalitas, keamanan kontrak, ketersediaan aplikasi, standar aset, dan persyaratan bridge.

Kesimpulan

Custom Virtual Machine adalah lingkungan eksekusi blockchain khusus yang menentukan cara transaksi, kontrak, dan perubahan state diproses.

Custom VM memberi developer blockchain kendali lebih besar atas performa, bahasa pemrograman, model state, biaya sumber daya, privasi, eksekusi paralel, dan pembuktian kriptografis.

Custom VM sangat penting khususnya bagi rollup, blockchain modular, chain khusus aplikasi, jaringan berperforma tinggi, dan sistem zero-knowledge.

Fleksibilitasnya dapat mendukung fitur yang sulit atau tidak efisien diterapkan dalam lingkungan serbaguna.

Namun, eksekusi khusus juga menciptakan tanggung jawab baru.

Tim harus membangun compiler yang aman, aturan deterministik, pengukuran sumber daya, sandbox, tool developer, dukungan wallet, proses audit, dan sistem upgrade yang aman.

Custom VM tidak seharusnya dinilai hanya berdasarkan klaim kecepatan transaksi.

Developer dan pengguna juga perlu mengevaluasi riwayat keamanan, model state, kompatibilitas, desentralisasi, tata kelola, sistem proof, data availability, dan infrastruktur pendukungnya.

Custom VM terbaik menggabungkan peningkatan teknis yang bermakna dengan dokumentasi yang jelas dan praktik keamanan yang matang.

Seiring arsitektur kripto menjadi lebih modular dan khusus aplikasi, Custom VM akan tetap menjadi bagian penting dalam cara blockchain bersaing, berkembang, dan mendukung jenis aplikasi terdesentralisasi yang baru.