💻 computer science

n-VM: A Multi-VM Layer-1 Architecture with Shared Identity and Token State

Het paper introduceert n-VM, een Layer-1-architectuur die meerdere heterogene virtuele machines (zoals EVM en SVM) op een gedeelde consensus en staat laat draaien om identiteitsfragmentatie en liquiditeitsisolatie op te lossen, terwijl het een geschatte doorvoer van 16.000 tot 66.000 transacties per seconde mogelijk maakt.

Oorspronkelijke auteurs: Jian Sheng Wang

Gepubliceerd 2026-03-26

📖 5 min leestijd🧠 Diepgaand

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: Jian Sheng Wang

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer

Stel je voor dat de wereld van blockchains (de technologie achter crypto) op dit moment lijkt op een archipel van eilanden. Elk eiland heeft zijn eigen taal, zijn eigen wetten en zijn eigen munt.

Ethereum is een drukke stad met zijn eigen regels (EVM).
Solana is een snelle snelweg met een ander systeem (SVM).
Bitcoin is een oude, veilige bank met heel specifieke procedures.
Tron is weer een ander eiland.

Het probleem? Als je van het ene eiland naar het andere wilt, moet je een brug nemen. Maar deze bruggen zijn vaak onveilig, duur en traag. Je moet ook verschillende portemonnees meenemen voor elk eiland. Dat is ingewikkeld en gevaarlijk.

Dit paper introduceert n-VM: een nieuw soort "super-eiland" dat al deze verschillende werelden samenbrengt in één gebouw, zonder dat je de bruggen nodig hebt.

Hier is hoe het werkt, vertaald naar alledaagse termen:

1. De Grote Hal met Verschillende Kassa's (De Multi-VM Architectuur)

Stel je een enorm, modern winkelcentrum voor. In plaats van dat elke winkel zijn eigen ingang en eigen beveiliging heeft, hebben ze allemaal één grote ingang.

De Dispatcher (De Portier): Bij de ingang staat een slimme portier. Hij kijkt niet naar wie je bent, maar naar wat je in je hand hebt (een speciaal symbool op je ticket).
- Als je ticket een "E"-symbool heeft, stuur hij je naar de EVM-kassa (voor Ethereum-apps).
- Als je een "S"-symbool hebt, ga je naar de SVM-kassa (voor Solana-apps).
- Als je een "B"-symbool hebt, ga je naar de Bitcoin-kassa.
Het Voordeel: Het maakt niet uit welke kassa je gebruikt; je bent in hetzelfde gebouw. Er zijn geen bruggen nodig om van de ene kassa naar de andere te lopen. Alles gebeurt binnen één veilige muur.

2. De Universele Identiteitskaart (Unified Identity)

Op de huidige eilanden moet je voor Ethereum een paspoort hebben, voor Solana een ander paspoort, en voor Bitcoin weer een ander. Als je een van deze kwijtraakt, ben je je geld kwijt.

n-VM lost dit op met één "Master-Identiteit":

Je krijgt één digitale vingerafdruk (een 32-byte code) die je identiteit is.
Als je naar de EVM-kassa gaat, wordt deze vingerafdruk automatisch omgezet in een EVM-adres.
Ga je naar de Solana-kassa? Dezelfde vingerafdruk wordt omgezet in een Solana-adres.
De Magie: Je hebt maar één sleutel nodig voor alles. Als je die sleutel veilig houdt, ben je veilig op alle eilanden tegelijk. Je hoeft geen aparte portemonnees meer te beheren.

3. De Grootboek (Unified Token Ledger)

Stel je voor dat je geld in een groot, centraal kluisje ligt.

Op Ethereum noemen ze het "ERC-20".
Op Solana noemen ze het "SPL".
In werkelijkheid is het exact hetzelfde geld in dezelfde kluis.

Als je geld van de EVM-kassa naar de Solana-kassa stuurt, verandert er niets in de kluis. Het is alsof je een briefje van "€10" in je linkerzak hebt en dat verplaatst naar je rechterzak. Er is geen "lock-and-mint" proces (geen geld opsluiten en een nieuw briefje maken), wat vaak de oorzaak is van hacks bij huidige bruggen. Het geld is gewoon altijd beschikbaar, ongeacht welke taal je spreekt.

4. De Snelle Service (Parallel Execution)

In een drukke supermarkt staan mensen vaak in één lange rij. Als de ene kassa traag is, staat iedereen vast.
n-VM heeft een slimme systeem:

De manager (de scheduler) kijkt naar de mensen in de rij.
Als iemand alleen maar geld wil overmaken naar een buurman (geen ingewikkelde interactie), mag die persoon direct naar een andere kassa springen.
Ze werken parallel: terwijl de ene kassa een complexe transactie doet, doen de andere kassa's honderden simpele transacties tegelijk.
Dit maakt het systeem extreem snel: tot wel 66.000 transacties per seconde (terwijl Ethereum er nu ongeveer 15-30 haalt).

5. De "Oude" Portemonnees (Legacy Support)

Misschien heb je al een oude MetaMask- of Phantom-portemonnee en wil je niet alles opnieuw instellen.

n-VM is slim genoeg om je oude portemonnee te begrijpen.
Je kunt gewoon je oude sleutel gebruiken om in te loggen. Het systeem ziet je oude sleutel, rekent er automatisch je nieuwe "Master-Identiteit" uit, en laat je direct meedoen. Je hoeft je niet te heruitvinden.

Waarom is dit belangrijk?

Voor de gewone gebruiker betekent dit:

Geen meer bruggen: Geen risico meer op hacks via brug-systemen.
Eén portemonnee: Je beheert al je crypto (Bitcoin, Ethereum, Solana, etc.) vanuit één plek.
Snelheid: Transacties gaan veel sneller en goedkoper.
Veiligheid: Als je identiteit op één plek wordt gehackt, is dat erg, maar het systeem is ontworpen zodat een fout in één "winkel" (VM) niet het hele gebouw platlegt.

Kortom: n-VM is als het bouwen van een supermarkt waar je met je ene paspoort door de hele winkel kunt lopen, waar je met je ene portemonnee bij elke kassa kunt betalen, en waar alles tegelijkertijd wordt afgehandeld zonder files. Het maakt de complexe wereld van blockchains eindelijk begrijpelijk en veilig voor iedereen.

1. Het Probleem: Fragmentatie in Blockchain-ecosystemen

Huidige multi-chain ecosystemen lijden onder ernstige fragmentatie. Verschillende execution-omgevingen (zoals Ethereum's EVM, Solana's SVM, Bitcoin's Script en Tron's TVM) opereren als gescheiden silo's met:

Versnipperde Identiteit: Gebruikers moeten verschillende wallets en sleutelparen beheren voor elk ecosysteem.
Gescheiden Liquiditeit: Tokens kunnen niet direct worden overgedragen tussen VMs zonder tussenkomst van bridges.
Beveiligingsrisico's: Cross-chain bridges zijn historisch gezien de grootste bron van beveiligingslekken in DeFi (meer dan $2,8 miljard verloren tussen 2021 en 2024).
Subordinatie: Bestaande multi-VM oplossingen (zoals Movement Labs of Eclipse) behandelen vaak één VM als een "rollup" of compatibiliteitslaag bovenop een andere, wat leidt tot complexe trust-assumpties en geen echte eenheid.

2. Methodologie: De n-VM Architectuur

Het paper introduceert n-VM, een Layer-1 architectuur die $n$ heterogene virtuele machines (VMs) als gelijkwaardige execution-omgevingen host bovenop een gedeelde consensus en een gedeelde staat. De kerncomponenten zijn:

A. Opcode-gebaseerde Routering

Elke transactie bevat een payload waarvan het eerste byte de doel-VM bepaalt.
De 256-waarden opcode-ruimte wordt opgesplitst in $n$ disjuncte bereiken. Een dispatcher routeert transacties in $O(1)$ tijd naar de juiste VM-engine (Native, EVM, SVM, etc.) op basis van deze prefix.
Dit zorgt voor deterministische dispatching zonder overhead.

B. Unified Identity Layer (Ace-Gf Framework)

In plaats van aparte adressen per VM, wordt een enkele 32-byte identiteitscommitment (id_com) gebruikt als anker.
Afleiding: Specifieke VM-adressen worden deterministisch afgeleid van id_com via een hash-functie met een VM-specifiek label (bijv. SHA-256("evm:" || id_com)).
Scheiding: Identiteit en autorisatie worden gescheiden. Autorisatie gebruikt lichte HMAC-attestaties (CPU-efficiënt), terwijl de cryptografische binding via zero-knowledge proofs (ZK) op een niet-kritiek pad wordt verwerkt.
Legacy-ondersteuning: "Raw Chain Ingress" stelt gebruikers in staat om transacties te ondertekenen met bestaande wallets (MetaMask, Phantom, etc.), waarbij het systeem de handtekening verifieert en de gebruiker automatisch koppelt aan de id_com.

C. Unified Token Ledger

Alle token-balances worden opgeslagen in één enkel, gedeeld ledger (een built-in programma-account binnen de state tree).
Multi-interface: Dit ledger exposeert native interfaces voor verschillende VMs:
- EVM: ERC-20 interfaces die direct naar de gedeelde balans wijzen.
- SVM: SPL-token interfaces die Associated Token Addresses (ATA) oplossen naar de gedeelde balans.
Atomiciteit: Cross-VM transfers zijn atomisch omdat ze plaatsvinden binnen één transactie op één staatboom, zonder lock-mint-burn-cycli of bridges.

D. Parallelle Executie

Write-Set Detectie: De scheduler analyseert transacties om te bepalen welke accounts worden geschreven. Transacties zonder conflicterende write-sets worden parallel uitgevoerd.
Context Sharding: Transacties kunnen een optionele 16-byte context-tag dragen die hen toewijst aan een van de 64 shards. Dit maximaliseert parallelisme terwijl cross-shard transacties serieus worden verwerkt om atomiciteit te garanderen.

3. Belangrijkste Bijdragen

Generalized n-VM Architectuur: Een framework voor het hosten van $n$ co-equal VMs op één Layer-1, met een plugbare engine-interface.
Unified Identity Layer: Formele afleiding van VM-specifieke adressen vanuit één commitment, met bewezen isolatie en ondersteuning voor legacy wallets.
Unified Token Ledger: Een enkel ledger dat ERC-20 en SPL interfaces ondersteunt, wat cross-VM transfers atomisch maakt zonder bridges.
Parallelle Executie: Een schaalbaar ontwerp met write-set conflict detectie en context-based sharding.
Concrete Implementatie: Een Rust-implementation met $n=5$ VMs: Native, EVM, SVM, Bitcoin Script (BVM) en Tron (TVM). De TVM-engine demonstreert extensibiliteit door herschikking van opcodes binnen de EVM-engine.

4. Resultaten en Prestaties

Throughput: Onder analytische aannames (400ms bloktijd, 16-core hardware, 70% statisch bepaalbare write-sets) wordt een throughput bereikt van:
- ~16.000 TPS met parallelle batching.
- ~33.000 tot 66.000 TPS met context-based sharding.
Beveiliging: Het ontwerp garandeert:
- VM-isolatie: Een crash of revert in één VM beïnvloedt de staat van andere VMs niet (dankzij snapshot/rollback mechanismen).
- Identiteitsisolatie: Het compromitteren van een adres in één VM onthult geen informatie over adressen in andere VMs.
- Determinisme: Alle validators bereiken dezelfde eindstaat en receipt-lijst.

5. Betekenis en Impact

Het n-VM paper biedt een fundamentele verschuiving in hoe multi-chain interoperabiliteit wordt benaderd:

Eliminatie van Bridges: Door een gedeelde staat en identiteit te gebruiken, verdwijnt de noodzaak voor risicovolle cross-chain bridges en wrapped tokens.
Echte Interoperabiliteit: Gebruikers kunnen naadloos opereren tussen verschillende smart contract-talen en ecosystemen met één identiteit en één wallet.
Schaalbaarheid: De combinatie van heterogene VMs met parallelle execution biedt een pad naar hoge doorvoersnelheden (tot 66k TPS) op commodity hardware.
Toekomstbestendigheid: De architectuur is parametrisch; nieuwe VMs (zoals Move of WASM) kunnen eenvoudig worden toegevoegd zonder de bestaande infrastructuur aan te passen.

Samenvattend presenteert n-VM een robuuste, veilige en schaalbare oplossing voor de fragmentatie in de blockchain-industrie, waarbij het de complexiteit van multi-chain interactie reduceert tot een enkele, coherente execution-laag.