Что такое виртуальная машина Ethereum (EVM) и как она работает?

Эфир (ETH), которая является второй по величине криптовалютой с точки зрения рыночной капитализации, пользуется популярностью среди криптовалютных инвесторов благодаря нативному токену ETH. Тем не менее, его родной язык программирования Solidity и виртуальная машина Ethereum (EVM) играют важную роль в лести, которую он получает от сообщества разработчиков. Фактически, Ethereum blockchain продолжает привлекать децентрализованное приложение (DApp) разработчикам благодаря своей гибкости, широкому спектру доступных инструментов для разработчиков и большой пользовательской базе платформы.

Формируя ядро ​​​​архитектуры блокчейна, EVM — это программа, которая выполняет код своего приложения или умные контракты, как они называются, предоставляя им среду выполнения, работающую поверх сети Ethereum. Более того, EVM является полным по Тьюрингу и, таким образом, может запускать любую программу, закодированную на любом языке программирования, что позволяет разработчикам легко создавать собственные смарт-контракты и DApps для растущего рынка. Web3 пространстве. 

В дополнение к этим важным функциям EVM имеет доступ ко всем узлам в сети, управляет выполнением смарт-контрактов и эффективно обрабатывает все транзакции в блокчейне Ethereum, что делает ее одной из самых мощных виртуальных машин, существующих сегодня.

Что такое виртуальная машина Ethereum (EVM) и как она работает?

Концептуально в 2013 году программистом Виталик Бутерин, сеть Ethereum обязана своим феноменальным успехом в качестве предпочтительного блокчейна для разработчиков DApp виртуальной машине Ethereum (EVM), которая была разработана Гэвином Вудом во время его пребывания в Ethereum. Написанный на C++ и использующий компилятор LLVM Project, EVM представляет собой специальный конечный автомат, который работает непрерывно и чьи неизменяемые операции определяют состояние каждого блока в блокчейне Ethereum. 

EVM не только управляет тем, что узлы могут или не могут делать с распределенным реестром, поддерживаемым блокчейном Ethereum, но также определяет конкретные правила изменения состояния от блока к блоку. Последняя функциональность — это то, что обеспечивает функциональность смарт-контрактов, благодаря которой Ethereum стал известен.

Чтобы понять, что делает виртуальная машина Ethereum, нужно рассмотреть каждую из различных функций, которые она выполняет для обеспечения бесперебойной работы сети Ethereum. Для каждого входного сигнала, который он получает, EVM производит детерминированный по своей природе результат, который следует математической функции в самом простом смысле. 

Работая подобно стековой машине, которая помещает временные значения в стек и из него, EVM имеет глубину 1024 элемента, каждый из которых представляет собой 256-битное слово. Он также поддерживает временную память в виде массива байтов, который меняется между двумя транзакциями в блокчейне Ethereum. Скомпилированные коды смарт-контрактов выполняются EVM в виде набора из 140 стандартных кодов операций, в то время как другие операции стека, специфичные для блокчейна, также реализуются им.

Таким образом, EVM имеет машинное состояние, которое по своей природе изменчиво во время обработки любой транзакции, и глобальное или глобальное состояние, которое содержит информацию о различных учетных записях, поддерживаемых в блокчейне Ethereum. Все действия регулируются кодом EVM, который сам по себе претерпел несколько итераций с момента запуска сети Ethereum в 2015 году, что привело к появлению различных реализаций EVM, используемых в настоящее время.

Фактически, EVM отвечает за поддержание уровня абстракции между тысячами узлов Ethereum и исполняемым кодом, действуя как функция, которая выдает согласованные результаты, не разглашая многих деталей клиентам или узлам.

Какова цель виртуальной машины Ethereum (EVM)?

EVM надежно обеспечивает работу всех приложений, работающих в сети Ethereum, без каких-либо серьезных простоев. Для разработчиков EVM действует как всеобъемлющая программа, которая запускает более мелкие исполняемые программы, известные как смарт-контракты в Ethereum, предоставляя им свободу писать эти смарт-контракты в различные языки программирования включая Solidity, Vyper, Python и Yul, среди прочих.

Благодаря этой гибкости, предлагаемой EVM, блокчейн Ethereum породил тысячи DApps в мире. децентрализованных финансов (DeFi) и невзаимозаменяемый токен (NFT) пространство. Каждое из этих DApp и смарт-контракты, из которых они состоят, преобразуются в байт-код, который передается в EVM и распределяется между всеми узлами в сети Ethereum. Когда смарт-контракт развернут, EVM отвечает за связь со всеми узлами и изменение состояния при достижении консенсуса.

Можно сказать, что EVM вставляется в каждый узел Ethereum для выполнения смарт-контрактов с использованием байт-кода вместо базового языка программирования, таким образом изолируя физический хост-компьютер от машинного кода, на котором работает Ethereum.

Преимущества виртуальной машины Ethereum (EVM)

Благодаря тому, как работает EVM, разработчики могут выполнять код, не беспокоясь о его влиянии на остальную часть сети или о возможности его прогула с данными или личными файлами, размещенными на любом из узловых компьютеров. 

Кроме того, они могут запускать сложные смарт-контракты в различных вычислительных средах с распределенным консенсусом. Это гарантирует, что сбой одного узла не окажет негативного влияния на работу DApp или смарт-контракта, поскольку код EVM остается одинаковым на всех узлах. Более того, поскольку данные учетной записи хранятся на глобальном уровне в EVM, разработчики считают его идеальным для написания пользовательского кода смарт-контракта и создания отдельных DApp, которые могут получить доступ к этому глобальному набору данных и создавать надежные результаты. 

Неприкосновенность результата — это то, что делает EVM, в частности, и блокчейн Ethereum в целом хорошо подходящими для устойчивого расширения экосистемы DApps и смарт-контрактов Ethereum. Добавьте к этому библиотеку стандартных кодов, доступных разработчикам на выбор, растущее число EVM-совместимых блокчейны уровня 2 и большое количество возможных вариантов использования EVM, и легко понять, почему EVM является предпочтительной платформой для Web3 разработка.

Недостатки виртуальной машины Ethereum (EVM)

Несмотря на множество преимуществ, предлагаемых EVM, есть определенные недостатки, которые необходимо учитывать разработчикам и предпринимателям, использующим Ethereum. Наиболее важным из них является высокая комиссия за транзакции или затраты на газ, связанные с запуском смарт-контракта в сети Ethereum. 

Оплачиваемые в ETH, эти сборы варьируются в зависимости от сложности контракта и перегрузки сети во время исполнения, что делает обязательным для разработчиков и предпринимателей оценивайте свои услуги соответственно. Кроме того, поскольку Solidity является наиболее предпочтительным языком для кодирования в EVM, это означает, что разработчики должны иметь достаточный опыт работы с ним и обладать некоторыми техническими знаниями для создания эффективных смарт-контрактов с его использованием. 

Последнее важно, поскольку любые дополнительные требования к вычислениям приведут к более высоким затратам на газ и в конечном итоге нанесут ущерб успеху проекта. Если разработчики решат кодировать с использованием других языков, они должны быть осторожны при разрешении любых внутренних повторов в коде, поскольку EVM все равно продолжит их компилировать. Хотя обновление смарт-контрактов возможно на более позднем этапе, оно сопряжено с рисками безопасности, связанными с созданием промежуточного смарт-контракта, который ссылается на адрес исходного смарт-контракта.

Будущее электромобилей

Несмотря на революционные изменения, внесенные EVM в экосистему блокчейна, эта технология чтения и выполнения кода совершенствуется рядом блокчейн-проектов. 

Доступно межсетевое взаимодействие Будучи наиболее важным аспектом для разработчиков, многие блокчейны, совместимые с EVM, поддерживаются, причем большинство из них предлагают более низкий газ и более высокие скорости транзакций, чем протокол Ethereum. В результате эти блокчейны теперь могут беспрепятственно взаимодействовать с пользователями Ethereum и облегчают перевод средств в свои собственные сети, используя блокчейн мосты.

Однако протокол Ethereum успешно завершил слияние в сентябре 2022 года. следующая цель это перейти от EVM в Ethereum WebAssembly (eWASM). Разработанный как высокомодульный и независимый от платформы, eWASM рекламируется как следующее изменение правил игры для протокола Ethereum и может побудить другие блокчейны использовать эту среду выполнения для смарт-контрактов. Однако заменят ли eWASM EVM в качестве наиболее надежного механизма для смарт-контрактов — это вопрос, на который ответит только время.