Runtime VerificaTIon （RV）很自豪的發(fā)布了他們第一個(gè)版本的IELE，區(qū)塊鏈的一個(gè)新虛擬機(jī)。

什么是IELE？

IELE是 LLVM 的一個(gè)變種，專(zhuān)門(mén)用于在區(qū)塊鏈上執(zhí)行智能合約。它的設(shè)計(jì)、定義以及實(shí)現(xiàn)都是在最高的數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)下完成的，遵循語(yǔ)義優(yōu)先的方式，以驗(yàn)證智能合約為主要目標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，我們使用 K 架構(gòu)定義了IELE正式的語(yǔ)法和語(yǔ)義，這不僅給我們提供了一系列的程序分析工具包括程序驗(yàn)證器，還提供了一個(gè)可執(zhí)行的參考模型。K 是由我們的團(tuán)隊(duì)在過(guò)去15年中創(chuàng)建出來(lái)的，它將語(yǔ)言設(shè)計(jì)，語(yǔ)義和形式化方法融入了現(xiàn)代藝術(shù)。 IELE的設(shè)計(jì)是建立一定的經(jīng)驗(yàn)之上的，該經(jīng)驗(yàn)就是我們用 K 正式定義了幾十種語(yǔ)言，特別是用 K 語(yǔ)言正式定義了兩種其他虛擬機(jī)的近期經(jīng)驗(yàn)，即：

KEVM，我們 EVM 的語(yǔ)義

KLLVM，我們 LLVM 的語(yǔ)義；LLVM語(yǔ)義的最新版本會(huì)在LLVM完成并發(fā)布后公布，不過(guò)早期版本在這里可獲取

與基于棧的EVM不同，IELE是基于寄存器的機(jī)器，就像LLVM。它支持無(wú)限的寄存器以及無(wú)界整數(shù)。為了感受一下IELE程序看起來(lái)是什么樣子的，這里有兩個(gè)程序（這些還沒(méi)有被驗(yàn)證，可能會(huì)改變）：

erc20.iele — 一個(gè)ERC20代幣 IELE的實(shí)現(xiàn)

forwardingWallet.iele — 一個(gè)可以創(chuàng)建和調(diào)用其他合約的錢(qián)包實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)原理

以下是推動(dòng) IELE設(shè)計(jì)的因素：

想成為將高級(jí)語(yǔ)言的智能合約翻譯并執(zhí)行的統(tǒng)一、低級(jí)平臺(tái)。合約可以使用ABI的方法進(jìn)行交互。ABI是IELE的核心元素，而不僅僅只是個(gè)公約。無(wú)界整數(shù)和無(wú)限的寄存器應(yīng)該可以讓高級(jí)語(yǔ)言的編譯更加的直接和優(yōu)雅，并且看看LLVM的成功，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更加的高效。事實(shí)上，LLVM的很多優(yōu)化將會(huì)繼續(xù)下去。因此，IELE會(huì)盡可能的跟隨LLVM的設(shè)計(jì)選擇和表現(xiàn)。團(tuán)隊(duì)還包括了來(lái)自Illinois大學(xué)（LLVM的創(chuàng)造地）的LLVM專(zhuān)家。

為所有語(yǔ)言提供一個(gè)統(tǒng)一的gas模型。IELE中g(shù)as計(jì)算的一般思想是“沒(méi)有限制，但是你消耗多少就需要支付多少”。例如，一個(gè)IELE程序使用的寄存器越多，gas消耗的也會(huì)越多。或者在運(yùn)行期計(jì)算的數(shù)字越大，消耗的gas越多。使用的內(nèi)存越多，根據(jù)位置和存儲(chǔ)在位置上數(shù)據(jù)的大小，消耗的gas也越多，等等。

為了讓編寫(xiě)安全的智能合約更加的簡(jiǎn)單。這包括編寫(xiě)智能合約必須要遵守的需求規(guī)范，同樣也使得開(kāi)發(fā)自動(dòng)化技術(shù)更加的容易，該自動(dòng)化技術(shù)以數(shù)學(xué)方式驗(yàn)證/證明智能合約就此類(lèi)規(guī)范是正確的。例如，在當(dāng)前智能合約的規(guī)范下，將一個(gè)可能計(jì)算的數(shù)字壓入棧中，然后跳轉(zhuǎn)到它的地址，這樣讓驗(yàn)證變得非常的困難，從而也使得安全性變?nèi)?。IELE和LLVM一樣，命名了標(biāo)簽，跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句只能跳轉(zhuǎn)到這些標(biāo)簽。而且，它還避免了使用有界的堆棧，因此就不用擔(dān)心堆棧和算術(shù)溢出問(wèn)題，這讓智能合約的規(guī)范和驗(yàn)證變得容易了很多。

就像 KEVM 一樣，我們之前定義的EVM的正式語(yǔ)義，是使用 K 架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估的，IELE的設(shè)計(jì)也同樣使用 K 架構(gòu)且基于語(yǔ)義的風(fēng)格。加上目前還在開(kāi)發(fā)的快速執(zhí)行 K 后端，預(yù)計(jì)從IELE語(yǔ)義中自動(dòng)獲得的解釋器將會(huì)成為IELE實(shí)現(xiàn)的有效參考。

下一步是什么？

為了充分發(fā)揮 IELE的潛力，我們計(jì)劃下一步該做的事情：

K 的高效后端。然后是 K 的語(yǔ)義，包括IELE，都可以在一個(gè)可接收的性能下被執(zhí)行。正如我們?cè)贙EVM白皮書(shū)討論的那樣，當(dāng)前版本的 K 可以執(zhí)行EVM的語(yǔ)義，性能與C++實(shí)現(xiàn)的EVM參考的性能在一個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)。如果能做到的話(huà)，那么就沒(méi)有動(dòng)機(jī)以特殊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)IELE：K 可執(zhí)行的IELE語(yǔ)義也會(huì)成為它的實(shí)現(xiàn)，所以它的構(gòu)建是正確的，因此VM本身的實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)就不能被利用了。并且，IELE本身會(huì)更容易維護(hù)一點(diǎn)，未來(lái)版本也更容易部署一點(diǎn)。

從Solidity和Plutus到IELE的編譯器/翻譯器。直接在IELE中編寫(xiě)智能合約比直接在EVM中編寫(xiě)智能合約的可行性要稍微高一點(diǎn)，因?yàn)?IELE是跟隨LLVM IR的，LLVM IR的設(shè)計(jì)是人類(lèi)可讀的，但是 IELE 的代碼仍然是低級(jí)語(yǔ)言的，因此容易出錯(cuò)。為了正確的測(cè)試IELE并獲得對(duì)其整體設(shè)計(jì)和功能的信心，我們將會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)從Solidity到IELE的編譯器/翻譯器，也是使用K。因?yàn)镻lutus在智能合約的函數(shù)式編程語(yǔ)言中成為明星，而且我們也定義了Plutus正式語(yǔ)義，所以Plutus到IELE 的編譯器會(huì)在Solidity之后立即開(kāi)發(fā)。

基于語(yǔ)義的編譯。除了提升 K 的性能之外，我們還計(jì)劃實(shí)現(xiàn)一個(gè)工具，該工具建立在 K 之上，我們稱(chēng)它為基于語(yǔ)義的編譯器。請(qǐng)看我們前一篇博客文章了解更多細(xì)節(jié)。它的思想就是使用一個(gè)編程語(yǔ)言語(yǔ)義L和用L編程的程序P，然后生成（使用大量符號(hào)執(zhí)行）一個(gè)新的語(yǔ)言語(yǔ)義L’，L‘就是P的專(zhuān)用L。我們預(yù)期性能至少有一個(gè)數(shù)量級(jí)的增加。更重要的是，這會(huì)讓我們擁有一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)制將任何擁有K語(yǔ)義的程序語(yǔ)言的任何程序翻譯成IELE，因此讓IELE和 K 成為使用任何語(yǔ)言執(zhí)行智能合約的通用平臺(tái)。