Co to jest maszyna wirtualna Ethereum (EVM) i jak działa?

Eter (ETH.), która jest drugą co do wielkości kryptowalutą pod względem kapitalizacji rynkowej, jest popularna wśród inwestorów kryptowalutowych ze względu na natywny token ETH. Jednak jego natywny język programowania Solidity i maszyna wirtualna Ethereum (EVM) odgrywają kluczową rolę w uwielbieniu, jakie otrzymuje od społeczności programistów. W rzeczywistości Ethereum blockchain nadal przyciąga zdecentralizowana aplikacja (DApp) programistom ze względu na swoją elastyczność, szeroką gamę dostępnych narzędzi programistycznych i dużą bazę użytkowników platformy.

Tworząc rdzeń architektury łańcucha bloków, EVM to program, który wykonuje swój kod aplikacji lub inteligentne kontrakty, jak się je nazywa, zapewniając im środowisko wykonawcze, które działa na szczycie sieci Ethereum. Co więcej, EVM jest w pełni zgodne z Turingiem, dzięki czemu może uruchamiać dowolny program zakodowany w dowolnym języku programowania, umożliwiając w ten sposób programistom łatwe tworzenie niestandardowych inteligentnych kontraktów i DApps dla rozwijających się Web3 miejsca. 

Oprócz tych ważnych funkcji, EVM ma dostęp do wszystkich węzłów w sieci, obsługuje realizację inteligentnych kontraktów i skutecznie obsługuje wszystkie transakcje na blockchainie Ethereum, co czyni go jedną z najpotężniejszych istniejących obecnie maszyn wirtualnych.

Co to jest maszyna wirtualna Ethereum (EVM) i jak działa?

Opracowany w 2013 roku przez programistę Vitalik Buterin, sieć Ethereum zawdzięcza swój fenomenalny sukces jako preferowany blockchain dla programistów DApp do maszyny wirtualnej Ethereum (EVM), która została zaprojektowana przez Gavina Wooda podczas jego kadencji w Ethereum. Napisany w C++ i przy użyciu kompilatora LLVM Project, EVM jest specjalną maszyną stanów, która działa w sposób ciągły i której niezmienne operacje określają stan każdego bloku w blockchainie Ethereum. 

EVM nie tylko reguluje, co węzły mogą, a czego nie mogą robić z rozproszoną księgą obsługiwaną przez blockchain Ethereum, ale także definiuje szczegółowe zasady zmiany stanu z bloku na blok. Ta ostatnia funkcjonalność umożliwia funkcjonalność inteligentnych kontraktów, z której słynie Ethereum.

Aby zrozumieć, co robi maszyna wirtualna Ethereum, należy przyjrzeć się każdej z różnych funkcji, które pełni ona w celu zapewnienia płynnego działania sieci Ethereum. Dla każdego otrzymanego sygnału wejściowego EVM generuje wynik, który ma charakter deterministyczny i jest zgodny z funkcją matematyczną w najprostszym tego słowa znaczeniu. 

Działając jak maszyna stosowa, która wypycha wartości przejściowe do i ze stosu, EVM ma głębokość 1024 elementów, z których każdy jest 256-bitowym słowem. Utrzymuje również pamięć tymczasową w postaci tablicy bajtów, która zmienia się między dwiema transakcjami w łańcuchu bloków Ethereum. Skompilowane kody inteligentnych kontraktów są wykonywane przez EVM w postaci zbioru 140 standardowych opcodów, podczas gdy inne operacje stosu specyficzne dla łańcucha bloków są przez nią realizowane.

Tak więc EVM ma stan maszyny, który z natury jest niestabilny podczas przetwarzania dowolnej transakcji oraz stan globalny lub światowy, który zawiera informacje dotyczące różnych kont utrzymywanych w łańcuchu blokowym Ethereum. Wszystkie działania są regulowane przez kod EVM, który sam w sobie przeszedł kilka iteracji od czasu uruchomienia sieci Ethereum w 2015 roku, co doprowadziło do istnienia różnych implementacji obecnie używanego EVM.

W rzeczywistości EVM jest odpowiedzialny za utrzymanie poziomu abstrakcji między tysiącami węzłów Ethereum a wykonującym się kodem, działając jako funkcja, która dostarcza spójne wyniki bez ujawniania wielu szczegółów klientom lub węzłom.

Jaki jest cel maszyny wirtualnej Ethereum (EVM)?

EVM niezawodnie zasila wszystkie aplikacje działające w sieci Ethereum bez żadnych poważnych przestojów. Dla programistów EVM działa jako nadrzędny program, który uruchamia mniejsze programy wykonywalne, znane jako inteligentne kontrakty w Ethereum, zapewniając im jednocześnie swobodę pisania tych inteligentnych kontraktów w różne języki programowania w tym między innymi Solidity, Vyper, Python i Yul.

Dzięki tej elastyczności oferowanej przez EVM, blockchain Ethereum zrodził tysiące DApps w zdecentralizowane finanse (DeFi) i token niewymienny (NFT) przestrzeń. Każda z tych DApps i inteligentne kontrakty, z których są wykonane, są konwertowane na kod bajtowy, który jest wprowadzany do EVM i dystrybuowany do wszystkich węzłów w sieci Ethereum. Po wdrożeniu inteligentnego kontraktu EVM odpowiada za komunikację ze wszystkimi węzłami i wprowadzanie zmian stanu po osiągnięciu konsensusu.

Można powiedzieć, że EVM jest umieszczany w każdym węźle Ethereum w celu wykonywania inteligentnych kontraktów przy użyciu kodu bajtowego zamiast podstawowego języka programowania, izolując w ten sposób fizyczny komputer hosta od kodu maszynowego, na którym działa Ethereum.

Korzyści z maszyny wirtualnej Ethereum (EVM)

Ze względu na sposób działania EVM programiści mogą wykonywać kod bez obaw o jego wpływ na pozostałą część sieci lub możliwość wagarowania z danymi lub plikami osobistymi hostowanymi na którymkolwiek z komputerów węzłowych. 

Ponadto mogą uruchamiać złożone inteligentne kontrakty w różnych środowiskach komputerowych z rozproszonym konsensusem. Gwarantuje to, że awaria pojedynczego węzła nie będzie miała negatywnego wpływu na działanie DApp lub smart kontraktu, ponieważ kod EVM pozostaje taki sam we wszystkich węzłach. Co więcej, ponieważ dane konta są utrzymywane na poziomie globalnym w EVM, programiści uważają je za idealne do pisania niestandardowego kodu inteligentnej umowy i tworzenia odrębnych DApps, które mogą uzyskiwać dostęp do tego globalnego zestawu danych i generować niezawodne dane wyjściowe. 

Nieskazitelność wyniku sprawia, że ​​w szczególności EVM i ogólnie blockchain Ethereum dobrze nadają się do zrównoważonej ekspansji ekosystemu DApps i smart kontraktów Ethereum. Dodaj do tego bibliotekę standardowych kodów dostępnych dla programistów do wyboru, coraz większą liczbę kodów kompatybilnych z EVM łańcuchy bloków warstwy 2 i duża liczba potencjalnych przypadków użycia EVM, i łatwo zrozumieć, dlaczego EVM jest preferowaną platformą Programowanie Web3.

Wady maszyny wirtualnej Ethereum (EVM)

Pomimo wielu zalet oferowanych przez EVM, istnieją pewne wady, które muszą wziąć pod uwagę programiści i przedsiębiorcy budujący na Ethereum. Najważniejsze z nich to wysokie opłaty transakcyjne czy koszty gazu związane z prowadzeniem smart kontraktu w sieci Ethereum. 

Płatne w ETH, opłaty te różnią się w zależności od złożoności umowy i przeciążenia sieci w momencie realizacji, co sprawia, że ​​deweloperzy i przedsiębiorcy muszą odpowiednio wycenić swoje usługi. Ponadto, ponieważ Solidity jest najbardziej preferowanym językiem do kodowania na EVM, oznacza to, że programiści muszą mieć odpowiednie doświadczenie z nim i posiadać odrobinę wiedzy technicznej, aby tworzyć wydajne inteligentne kontrakty przy jego użyciu. 

To ostatnie jest ważne, ponieważ wszelkie dodatkowe wymagania obliczeniowe doprowadzą do wyższych kosztów gazu i ostatecznie okażą się szkodliwe dla powodzenia projektu. Jeśli programiści zdecydują się na kodowanie przy użyciu innych języków, muszą być ostrożni w rozwiązywaniu wszelkich nieodłącznych powtórzeń w kodzie, ponieważ EVM i tak przystąpi do ich kompilacji. Chociaż aktualizacja inteligentnych kontraktów jest możliwa na późniejszym etapie, wiąże się to z zagrożeniami bezpieczeństwa związanymi z tworzeniem pośredniczącej inteligentnej umowy, która odwołuje się do adresu pierwotnej inteligentnej umowy.

Przyszłość EVM

Niezależnie od rewolucyjnych zmian wprowadzonych przez EVM do ekosystemu blockchain, ta technologia do odczytu i wykonywania kodu jest udoskonalany przez wiele projektów blockchain. 

Z interoperacyjność międzyłańcuchowa będąc najważniejszym aspektem dla programistów, wiele łańcuchów bloków kompatybilnych z EVM zostało podpartych, z których większość oferuje niższy gaz i szybsze prędkości transakcji niż protokół Ethereum. W rezultacie te łańcuchy bloków mogą teraz bezproblemowo wchodzić w interakcje z użytkownikami Ethereum i ułatwiają transfery środków do ich własnych sieci za pomocą mosty blockchain.

Jednak po pomyślnym zakończeniu fuzji protokołu Ethereum we wrześniu 2022 r. następny cel jest przejść z EVM do Ethereum WebAssembly (eWASM). Zaprojektowany jako wysoce modułowy i niezależny od platformy, eWASM jest reklamowany jako kolejny przełom w protokole Ethereum i może zmotywować inne łańcuchy bloków do wykorzystania tego środowiska wykonawczego również dla inteligentnych kontraktów. Jednak to, czy eWASM zastąpią EVM jako najbardziej zaufany mechanizm inteligentnych kontraktów, to pytanie, na które odpowiedź przyniesie tylko czas.