Drei Fallstudien zeigen, was Revive und Polkadot Hub erreichen können!

Dieser Artikel wurde von PolkaWorld aus dem Vortrag von Parity auf der Sub0-Konferenz zusammengestellt.

In den vergangenen Jahren hat sich Polkadot zu einem leistungsstarken und flexiblen modularen System entwickelt. Es gibt jedoch ein offensichtliches Problem: Viele Kernfunktionen sind auf verschiedene Chains verteilt.

Zum Beispiel:

• Smart-Contract-Engines befinden sich nur auf bestimmten Parachains; 
• Governance, Staking, native Token und andere Systeme befinden sich wiederum auf anderen Parachains oder Systemchains. 

Diese Verteilung bringt erhebliche Komplexität mit sich. Selbst ein sehr einfacher Anwendungsprozess kann Interaktionen über mehrere Chains hinweg erfordern und ist auf asynchrone Kommunikation angewiesen, um abgeschlossen zu werden.

Polkadot Hub wird diese Situation grundlegend verändern und alles erheblich vereinfachen!

Polkadot Hub: Alle Funktionen an einem Ort vereint

Ich stelle mich kurz vor: Ich bin Torsten und leite das Smart-Contract-Team bei Parity. Heute werde ich über den Polkadot Hub und seine integrierte Smart-Contract-Ausführungsengine sprechen und darüber, wie diese neuen Fähigkeiten die Art und Weise, wie Anwendungen auf Polkadot entwickelt werden, neu definieren werden.

Werfen wir zunächst einen Blick auf die bisherigen Schwierigkeiten im alten Architekturmodell:

• Smart Contracts konnten nur auf Parachains bereitgestellt werden; 
• Native Token, Staking, Governance und andere Logiken waren auf der Relay Chain oder Systemchains verteilt. 

Das bedeutete, dass jede Anwendung, die eine Kombination dieser Systeme benötigte, auf XCM und komplexe asynchrone Nachrichtenströme angewiesen war.

Das führte dazu, dass:

• Entwickler nicht wussten, auf welcher Chain die Anwendung bereitgestellt werden sollte;
• Der gesamte Prozess fragmentiert war und die Toolchains nicht einheitlich waren;
• Die Betriebsweise der verschiedenen Chains unterschiedlich war, was zu einer sehr zersplitterten Entwicklungserfahrung führte. 

Doch jetzt steht alles vor einer Veränderung, denn der Polkadot Hub steht kurz vor dem Start!

Polkadot Hub ist das neue "Application Center" im Polkadot-Ökosystem. Er vereint alle zuvor verteilten Schlüsselfunktionen:

• Assets 
• Native Token 
• Stablecoins 
• Staking 
• Governance 
• Smart Contracts 

Alles wird in einer einzigen Umgebung zusammengeführt.

Mit dem Aufkommen des Hubs werden die bisherigen Grenzen zwischen den Chains aufgehoben, was bedeutet: Künftige Polkadot-Anwendungen werden auf völlig neue Weise entwickelt und bereitgestellt.

Smart Contracts im Zeitalter der Dual-Engine: Revive wird die Anwendungsschicht von Polkadot neu gestalten

Kommen wir zum für mich wichtigsten Teil – der Smart-Contract-Ausführungsengine des Hubs.

Diese Engine heißt Revive. Ihr größtes Highlight: Revive verfügt über zwei integrierte Ausführungsumgebungen und kann zwei Arten von Smart-Contract-Systemen ausführen.

• Zum einen die bekannte EVM, die direkt EVM-Verträge ausführen kann, die in Solidity geschrieben wurden; 
• Zum anderen die modernere PVM, die sowohl Solidity als auch Rust unterstützt. 

Das Besondere ist, dass EVM und PVM keine isolierten Welten sind, sondern im selben Adressraum laufen und sich gegenseitig aufrufen können. Das bedeutet, Smart Contracts des einen Systems sind vollständig interoperabel mit denen des anderen Systems. Sie können sich gegenseitig aufrufen, ohne zu wissen, ob das Gegenüber ein PVM- oder EVM-Smart Contract ist.

Außerdem ermöglicht Revive über Precompiles den direkten Zugriff von Smart Contracts auf Kernfunktionen der Runtime, wie Staking, Governance, Asset-Management und XCM. Diese Komponenten sind nahtlos mit Revive verbunden.

Als Nächstes erkläre ich kurz, wie man Anwendungen auf Revive bereitstellt. Derzeit kann man zwischen zwei Sprachen wählen: Solidity oder Rust.

Wenn du Solidity verwendest, kannst du den traditionellen Solidity-Compiler nutzen, um den Code in EVM-Bytecode zu kompilieren und auf der EVM-Engine von Revive auszuführen. Du kannst aber auch den von Parity entwickelten Resource C-Compiler verwenden, der Solidity-Code in PVM-Bytecode übersetzt und dann auf der PVM-Engine bereitstellt. Egal ob EVM- oder PVM-Code – sie können sich gegenseitig aufrufen. 

Wenn du Rust verwendest, genügt der Rust-Compiler, um den Code zu kompilieren und als PVM-Smart Contract bereitzustellen. Auch diese Verträge können direkt mit den Runtime-Komponenten interagieren. 

Jetzt erkläre ich, warum Revive zwei Ausführungsengines benötigt und welche Vorteile sie jeweils bieten.

PVM: Hochleistungsfähige, moderne Ausführungsengine

PVM ist eine völlig neue Smart-Contract-Ausführungsumgebung, die eine deutlich höhere Rechenleistung als die traditionelle EVM bietet. Das bedeutet:

• Du kannst größere und komplexere Smart Contracts bereitstellen 
• Du kannst neue Anwendungstypen entwickeln, die bisher kaum möglich waren 

PVM basiert auf dem RISC-V-Befehlssatz. Auch Ethereum diskutiert RISC-V für die Zukunft, aber Revive setzt diese Technologie schon jetzt ein und ermöglicht Entwicklern den sofortigen Zugriff darauf.

Revive unterstützt zwei Ausführungsmodi:

• Interpretierter Modus (aktuell, durchschnittliche Performance) 
• JIT-Just-in-Time-Kompilierung (ab nächstem Jahr verfügbar, volle Performance) 

Im JIT-Modus kannst du sehr rechenintensive Aufgaben in Smart Contracts ausführen, wie zum Beispiel:

• Komplexe mathematische Berechnungen 
• Kryptographische Algorithmen (auf EVM nahezu unmöglich) 

Wenn du auf der EVM einen neuen kryptographischen Primitive hinzufügen willst, musst du eine Precompile für die gesamte Chain einführen – sehr aufwendig. In der PVM kannst du deine eigene "Precompile" direkt im Smart Contract implementieren, da genügend Rechenleistung zur Verfügung steht.

Warum brauchen wir trotzdem die EVM?

Weil die EVM auch klare Vorteile hat:

• Du kannst Protokolle, die ursprünglich auf Ethereum oder anderen EVM-Chains laufen, direkt auf Revive migrieren
• Der Code muss nicht geändert werden 
• Die Tools bleiben gleich 
• Foundry, Hardhat können weiterhin genutzt werden 
• Bereitstellung ist sofort möglich 

Und EVM- und PVM-Verträge können weiterhin nahtlos miteinander interagieren.

Ich betone das besonders, weil Protokolle, die mit älteren Solidity-Compilern kompiliert wurden, möglicherweise nicht auf der PVM laufen, aber auf der EVM-Engine von Revive problemlos funktionieren.

Deshalb brauchen wir weiterhin die EVM-Engine – sie garantiert vollständige EVM-Kompatibilität.

Allerdings gibt es einen entscheidenden Unterschied zwischen unserer EVM-Engine und dem Standard-Ethereum: Die Behandlung von Gas und Ressourcen ist unterschiedlich.

Normalerweise berechnen alle EVM-Chains Gas auf die gleiche Weise, aber das funktioniert bei Polkadot nicht. Denn Polkadot verwendet ein völlig anderes Ressourcenmanagementsystem auf niedriger Ebene:

• Polkadot-Ressourcen heißen weights (Gewichte), sie sind zweidimensional, das heißt, es müssen zwei verschiedene Ressourcen berechnet werden; 
• Außerdem hat die Smart-Contract-Engine von Revive eine dritte Ressource hinzugefügt: storage deposit (Speicherpfand). 

Das heißt, intern müssen tatsächlich drei Ressourcen verwaltet werden.

Wir möchten aber nach außen hin die gleiche Nutzung wie bei der Ethereum-Toolchain ermöglichen, daher werden diese Ressourcen als eine "gasähnliche" Ressource abgebildet. Mit anderen Worten: Ethereum-Wallets verstehen diese internen Polkadot-Ressourcen nicht, also simulieren wir das Ethereum-Gas-Modell. Intern werden die drei Ressourcen deterministisch auf "Gas" abgebildet.

Obwohl das System komplexer ist und es einige kleine Unterschiede zu Ethereum gibt, werden diese in der Praxis keine Auswirkungen haben, solange Entwickler auf korrekte Gas-Schätzungen setzen und keine festen Werte hartkodieren.

Mit diesem Mechanismus können wir sowohl die Kompatibilität mit Ethereum wahren als auch sicherstellen, dass Smart Contracts über den notwendigen DOS-Schutz verfügen.

Drei Beispiele, was Revive und Polkadot Hub ermöglichen

Kommen wir zurück zum gesamten Polkadot Hub.

Hier muss ein wichtiges Projekt erwähnt werden: Asset Hub Migration. Es hat die Grundlage für den Polkadot Hub geschaffen, sodass Staking, Balances, Assets und Governance in einer einheitlichen Umgebung laufen können.

Asset Hub Migration wurde kürzlich abgeschlossen, vermutlich vor ein paar Wochen.

Jetzt ist alles bereit, und Revive kann in dieser Umgebung seine volle Leistungsfähigkeit entfalten.

Das ist die ideale Umgebung, die wir für Revive entworfen haben, und der beste Ort, um künftig Smart Contracts im Polkadot Hub auszuführen.

Im Folgenden möchte ich drei Beispiele nennen, was Revive und der Polkadot Hub ermöglichen.

Es sollte jetzt klar sein: In dieser einheitlichen Umgebung können Smart Contracts:

• Direkt auf Governance und Staking zugreifen 
• Direkt auf native Balances und andere Assets zugreifen 
• Alle Operationen können synchron ausgeführt werden, asynchrone Cross-Chain-Kommunikation ist nicht mehr nötig 

Erstes Beispiel: Smart Contracts können direkt den Governance-Status auslesen, auf Änderungen bei Governance-Vorschlägen reagieren und sogar eigene Logik basierend auf Governance-Ereignissen auslösen. All das kann im selben System sofort erledigt werden.

Ein weiteres Beispiel: PVM ermöglicht komplexere Workloads. Wie bereits erwähnt, wird der JIT-Modus der PVM nächstes Jahr eingeführt, dann wird die volle Rechenleistung freigesetzt.

Mit der PVM kannst du komplexe mathematische Berechnungen on-chain ausführen, was auf der EVM wegen der begrenzten Rechenleistung nicht möglich ist. Ein DeFi-Protokoll (wie ein Lending-Protokoll) muss oft viele komplexe Berechnungen durchführen: Risikobewertungen, Aktualisierung von Positionen, Reaktion auf Marktveränderungen usw. Früher konnten diese Logiken nicht on-chain laufen und mussten off-chain verarbeitet werden; off-chain-Berechnungen sind jedoch nicht überprüfbar, nicht dezentralisiert und erfordern Vertrauen in Dritte. Die PVM bringt diese Logik zurück on-chain, wo sie dezentral und vertrauenslos ausgeführt werden kann.

Solche Protokolle können sogar Simulationen on-chain durchführen. Wenn du eine Simulation laufen lassen und sehen willst, was in einem bestimmten Szenario passiert, kannst du das jetzt direkt on-chain tun. Simulationen sind oft sehr rechenintensiv, besonders bei Schleifen – das war früher unmöglich.

Ich habe zuvor Kryptographie erwähnt. Jetzt kannst du komplexe kryptographische Algorithmen direkt im Smart Contract ausführen – diese Algorithmen sind sehr rechenintensiv, aber die PVM ist dafür bestens geeignet. Ein besonders wichtiger Bereich in der Kryptographie sind Zero-Knowledge-Anwendungen. Zero-Knowledge-Proofs sind derzeit sehr beliebt, konnten aber wegen des hohen Rechenaufwands bisher nicht wirklich in Smart Contracts laufen. Mit der PVM können diese Zero-Knowledge-Anwendungen endlich in Smart Contracts umgesetzt werden.

Als nächstes möchte ich kurz auf die Produktstrategie von Parity eingehen.

Ihr habt sicher schon gehört, dass wir viele neue Produkte entwickeln werden, und Revive sowie der Polkadot Hub werden die Grundlage für diese Produkte bilden. Natürlich gibt es noch andere Basisschichten, aber sobald es um Smart-Contract-Engines geht, werden sie auf Revive und Polkadot Hub laufen.

Strukturell kann man es so verstehen:

• Die äußerste Schicht ist der Polkadot Hub, darin läuft Revive;
• Je nach Projektanforderung kannst du EVM oder PVM für die Entwicklung wählen;
• Darüber liegen die verschiedenen Endnutzerprodukte.

Polkadot Hub startet offiziell im Dezember

Abschließend möchte ich einen kurzen Ausblick geben.

Wenn du auf Revive und Polkadot Hub entwickeln möchtest, kannst du folgendermaßen starten.

Wenn du weiterhin deine gewohnte Entwicklungsweise nutzen möchtest – zum Beispiel hast du bereits einen etablierten Workflow oder verwendest Foundry, Hardhat und andere Ethereum-Tools – kannst du direkt die EVM wählen, die Engine ist sofort einsatzbereit.

Natürlich kannst du auch die PVM wählen. Für die PVM bieten wir Tools, die Foundry und Hardhat ähneln, allerdings können die Standardversionen nicht direkt verwendet werden, da sie die PVM nicht unterstützen und keinen PVM-Compiler haben. Wir stellen jedoch eigene angepasste Versionen bereit, deren Nutzung im Grunde identisch ist.

Außerdem kannst du über Precompiles mit anderen Kernfunktionen des Polkadot Hub interagieren.

Zum Launch-Termin: Polkadot Hub und alle zugehörigen Komponenten werden im November auf Kusama bereitgestellt, das kommt sehr bald. Im Dezember erfolgt dann der offizielle Start auf dem Polkadot-Mainnet.

Wie bereits erwähnt, sind alle grundlegenden Arbeiten für Revive abgeschlossen.

Weitere fortgeschrittene Funktionen werden im nächsten Jahr schrittweise eingeführt, besonders hervorheben möchte ich die JIT-Engine der PVM.

Wir erforschen auch weitere fortschrittliche Technologien, wie die Unterstützung neuer Smart-Contract-Sprachen in der Zukunft – dazu später mehr, bleibt dran!

Wenn du auf Polkadot Hub und Revive entwickeln möchtest, kannst du diesen QR-Code scannen.

Willkommen als Teil der Zukunft von Parity und Polkadot! Vielen Dank an alle!