区块链、硬件与面向服务的架构，WASM 即将迎来大爆发？

区块链、硬件与面向服务的架构，WASM 即将迎来大爆发？

在上一篇文章中我们探讨了WASM在服务端的巨大潜力。这篇文章将从技术角度出发，以将 Rust 程序、C 程序编译成 WASM 的实例来深入解读 WebAssembly（Wasm），并探讨了 WASM 在区块链、硬件以及面向服务的架构（SOA)的实现。

本文作者： Second State 的研究员、开源核心开发 Tim McCallum。

以下为正文：

本文不仅仅是对 Wasm 的技术探讨，还在更广义的范围内讨论 了Wasm 未来的潜力。

技术示例1：把一个简单的 Rust 程序编译成Wasm，并部署到一个独立的 Wasm 虚拟机（称为WAVM）上。

技术示例2：编写一个 C 程序，然后将其编译为 Wasm 并部署在 x86_64 硬件（macOS Catalina）上。在这个示例中，我们将使用 Fastly 的本地 WebAssembly 编译器和称为 Lucet 的运行时来执行。

本文还将讨论：

• Wasm在区块链（全球去中心化计算）中的应用实现
• 硬件实现（可移植binary ）
• 面向服务的架构（SOA） 实现

什么是 Wasm？

---

WASM 是一种接近机器的、独立于平台的、低级的、类似于汇编的语言（Reiser and Bläser，2017）。 Wasm 让 Web 有了安全、快速、可移植的低级代码（Rossberg等，2018）。

Wasm 计算模型基于堆栈机器（译者注：一种计算模型），指令通过隐式的操作数栈控制值，使用（出栈）参数值并产生或返回（入栈）结果值（webassembly.github.io，2019）。

Wasm 得到了极大的发展

下图是过去几年“ WebAssembly”学术论文的数量。

可以看出， 与“ WebAssembly” 相关的学术论文急剧增加，同时包含关键词“ WebAssembly”和“ Blockchain”两个词的论文数量也呈上升趋势。

本文将分别讨论浏览器内 Wasm 的实现和区块链中的 Wasm 实现。

浏览器内 Wasm 实现

---

WASM 的设计实现了渐进式 Web 开发（Webassembly.org，2019）。 Wasm 在浏览器中有许多让人眼前一亮的实现。

案例之一：在线 Wasm 迷宫游戏。

在编译后，这个网页版游戏的大小不超过2048字节！

浏览器内 Wasm 实现的案例之二：同样抓人眼球的 wasm-flate 的压缩/解压缩软件。

Wasm-flate 是当前浏览器中速度最快的压缩和解压软件。这种浏览器内的 Wasm 执行使 Web 开发者有机会将强大的新功能无缝集成到其 Web 应用程序中。这样的 Wasm 开发意味着最终用户不需要安装第三方系统级应用，也无需在第三方系统级应用之间切换。

浏览器中的像 Wasm-flate 这样的 Wasm 应用程序能否最终取代传统的系统级竞品应用程序，如WinZip？

Wasm 在区块链中的实现

---

比特币和以太坊使用基于堆栈的架构，该架构与 WebAssembly 基于堆栈的架构相似。

当然，每个独特的基于堆栈的虚拟机都有一些差异。例如，在 Wasm 中找不到类似大家熟知的堆栈项目重复操作的功能，例如比特币的 OP_DUP 操作码和以太坊的 DUP1 至 DUP16 操作码。

以太坊黄皮书中的复制操作。

幸好，Wasm 为每个 Wasm 函数提供了固定数量的局部变量。这些变量将信息存储在该特定函数本地的单个索引空间内。更值得关注的是，还有其他方法可以模拟特定堆栈行为。

另一个重要的差异是每次操作可入栈的项目数量。仔细查看以太坊黄皮书（上图），能够注意到两列标记为 δ 和 α 的列。

标记为 δ 的列表示要从堆栈中删除的项目数。标记为 α 的下一列代表要放置在堆栈上的其它项目的数量。以太坊虚拟机（EVM）上的每个操作都可以将许多项目入栈。在上面的示例中，DUP16 能够将17个项目入栈。

但是，在当前版本的 Wasm 中，一条指令只能将一个结果值入栈（webassembly.github.io，2019）。

还有许多像这样的细微差别。

毫无疑问，构建能将任何高级区块链智能合约源代码转换为可执行的 Wasm 式代码的编译器，这样的工作非常复杂且繁重。

但 Second State 的开发者最近构建了一个名为 SOLL 的编译器（点击此处有视频demo），这是第一个允许在 Ewasm 测试网上进行以太坊 Solidity 智能合约的编译、部署、交互的编译器。

诸如此类的开拓性工作，标志着去中心化网络中数字价值和数据的交换，以及设备之间基于规则的交互开始了。将基于浏览器的设备编织到已经去中心化的区块链架构中，可以使无需许可、抗审查、没有边界、安全并基于Web的交易成为主流。

在今年的Devcon5（以太坊开发者大会）上，与以太坊的开发者进行交流后，Second State 也正在考虑构建从以太坊的中间语言Yul 到 LLVM 到 Ewasm 的编译器。

这项新增的工作可能促成用C ++，Rust，Vyper等语言编写的智能合约，得以部署到以太坊的 Wasm 区块链实现中。

很快，大家会意识到，引入新语言（跨编译器工具链的不同部分）会在多语言协作方面带来无穷的可能性。

这是 Wasm 潜在的巨大益处。

Wasm——更接近硬件

---

Wasm不仅仅是Web浏览器或区块链虚拟机的字节码。这个你们知道吗？
图片出处：Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0（Wikimedia Commons）

Web 跑在不同的浏览器、不同类型的设备、机器体系结构和操作系统上。针对Web的代码必须独立于硬件和平台，这样一来，应用程序在不同类型的硬件上运行，可以执行相同的结果（Rossber