Що таке віртуальна машина Ethereum (EVM) і як вона працює?

Ефір (ETH), яка є другою за величиною криптовалютою за ринковою капіталізацією, популярна серед інвесторів у криптовалюту завдяки своєму рідному токену ETH. Однак його рідна мова програмування Solidity та віртуальна машина Ethereum (EVM) відіграють важливу роль у захопленні, яке він отримує від спільноти розробників. Фактично, Блокчейн Ethereum продовжує залучати децентралізований додаток (DApp) розробникам завдяки своїй гнучкості, широкому спектру доступних інструментів розробника та великій базі користувачів платформи.

Утворюючи ядро ​​архітектури блокчейну, EVM є програмою, яка виконує свій прикладний код або розумні контракти, як їх називають, забезпечуючи для них середовище виконання, яке працює поверх мережі Ethereum. Більше того, EVM повністю розроблений за Тьюрингом і, отже, може запускати будь-яку програму, закодовану на будь-якій мові програмування, що дозволяє розробникам легко створювати спеціальні смарт-контракти та DApps для швидко зростаючих Web3 просторі. 

На додаток до цих важливих функцій EVM має доступ до всіх вузлів мережі, керує виконанням смарт-контрактів і ефективно обробляє всі транзакції в блокчейні Ethereum, що робить його однією з найпотужніших віртуальних машин, які існують сьогодні.

Що таке віртуальна машина Ethereum (EVM) і як вона працює?

Розроблено програмістом у 2013 році Віталік Бутерін, мережа Ethereum завдячує своїм феноменальним успіхом як блокчейну, якому віддають перевагу розробники DApp, віртуальній машині Ethereum (EVM), розробленій Гевіном Вудом під час його роботи в Ethereum. Написаний на C++ і з використанням компілятора проекту LLVM, EVM — це спеціальний кінцевий автомат, який працює безперервно і чиї незмінні операції визначають стан кожного блоку в блокчейні Ethereum. 

EVM не тільки керує тим, що вузли можуть або не можуть робити з розподіленою книгою, яку підтримує блокчейн Ethereum, але також визначає конкретні правила зміни стану від блоку до блоку. Остання функція — це те, що забезпечує функцію смарт-контракту, якою став відомий Ethereum.

Щоб зрозуміти, що робить віртуальна машина Ethereum, потрібно розглянути кожну з різних функцій, які вона виконує для забезпечення безперебійної роботи мережі Ethereum. Для кожного вхідного сигналу, який він отримує, EVM створює вихід, який є детермінованим за своєю природою та слідує математичній функції в найпростішому сенсі. 

Працюючи як стекова машина, яка надсилає тимчасові значення в стек, що розширюється, і з нього, EVM має глибину 1024 елементів, кожен з яких є 256-бітним словом. Він також підтримує тимчасову пам’ять у формі масиву байтів, який змінюється між двома транзакціями в блокчейні Ethereum. Коди смарт-контрактів, які були скомпільовані, виконуються EVM у формі набору зі 140 стандартних кодів операцій, тоді як інші специфічні для блокчейну операції зі стеком також реалізуються ним.

Таким чином, EVM має стан машини, який є мінливим за своєю природою під час обробки будь-якої транзакції, і глобальний або всесвітній стан, який містить інформацію про різні облікові записи, які підтримуються в блокчейні Ethereum. Усі дії регулюються кодом EVM, який сам по собі пройшов кілька ітерацій з моменту запуску мережі Ethereum у 2015 році, що призвело до існування різних реалізацій EVM, які зараз використовуються.

Насправді EVM відповідає за підтримку рівня абстракції між тисячами вузлів Ethereum і кодом, що виконується, діючи як функція, яка забезпечує послідовні результати, не розголошуючи багато деталей клієнтам або вузлам.

Яке призначення віртуальної машини Ethereum (EVM)?

EVM надійно забезпечує живлення всіх додатків, що працюють у мережі Ethereum, без повідомлень про серйозні простої. Для розробників EVM діє як головна програма, яка запускає менші виконувані програми, відомі як смарт-контракти в Ethereum, надаючи їм свободу писати ці смарт-контракти в різноманітність мов програмування включаючи Solidity, Vyper, Python і Yul, серед інших.

Завдяки такій гнучкості, яку пропонує EVM, блокчейн Ethereum породив тисячі DApps у децентралізовані фінанси (DeFi) та неперевершений маркер (NFT) простір. Кожен із цих DApps і смарт-контрактів, з яких вони складаються, перетворюються на байт-код, який подається в EVM і розподіляється між усіма вузлами в мережі Ethereum. Коли смарт-контракт розгортається, EVM відповідає за зв’язок з усіма вузлами та вносить зміни в стан після досягнення консенсусу.

Можна сказати, що EVM вставляється в кожен вузол Ethereum для виконання смарт-контрактів з використанням байт-коду замість базової мови програмування, таким чином ізолюючи фізичний хост-комп’ютер від машинного коду, на якому працює Ethereum.

Переваги віртуальної машини Ethereum (EVM)

З огляду на те, як працює EVM, розробники можуть виконувати код, не турбуючись про його вплив на решту мережі або про можливість того, що він прогулює дані чи особисті файли, розміщені на будь-якому з комп’ютерів вузла. 

Крім того, вони можуть запускати складні смарт-контракти в різних обчислювальних середовищах із розподіленим консенсусом. Це гарантує, що збій одного вузла не матиме жодного негативного впливу на роботу DApp або смарт-контракту, оскільки код EVM залишається однаковим на всіх вузлах. Крім того, оскільки дані облікового запису зберігаються на глобальному рівні в EVM, розробники вважають його ідеальним для написання спеціального коду смарт-контракту та створення окремих DApps, які можуть отримувати доступ до цього глобального набору даних і створювати надійні результати. 

Святість результату – це те, що робить EVM, зокрема, і блокчейн Ethereum загалом добре підходящим для сталого розширення екосистеми DApps і смарт-контрактів Ethereum. Додайте до цього бібліотеку стандартних кодів, доступних для вибору розробників, дедалі більше EVM-сумісних блокчейни рівня 2 і велика кількість потенційних випадків використання EVM, і легко зрозуміти, чому EVM є кращою платформою для Розробка Web3.

Недоліки віртуальної машини Ethereum (EVM)

Незважаючи на численні переваги EVM, є певні недоліки, які слід враховувати розробникам і підприємцям, які створюють Ethereum. Найважливішим із них є високі комісії за транзакції або витрати на газ, пов’язані із запуском смарт-контракту в мережі Ethereum. 

Ці комісії, які сплачуються в ETH, змінюються залежно від складності контракту та завантаженості мережі на момент виконання, тому розробникам і підприємцям необхідно відповідно оцінювати свої послуги. Крім того, оскільки Solidity є найбільш популярною мовою для кодування на EVM, це означає, що розробники повинні мати достатній досвід роботи з нею та володіти невеликою кількістю технічних знань, щоб створювати ефективні смарт-контракти за її допомогою. 

Останнє є важливим, оскільки будь-які додаткові вимоги до обчислень призведуть до підвищення вартості газу та, зрештою, зашкодять успіху проекту. Якщо розробники вирішують кодувати з використанням інших мов, їм потрібно бути обережними у вирішенні будь-яких притаманних повторень у коді, оскільки EVM все одно продовжить їх компілювати. Хоча оновлення смарт-контрактів можливе на більш пізньому етапі, воно супроводжується ризиками безпеки, пов’язаними зі створенням проміжного смарт-контракту, який посилається на адресу вихідного смарт-контракту.

Майбутнє EVM

Незважаючи на революційні зміни, внесені EVM в екосистему блокчейну, ця технологія читання та виконання коду вдосконалюється низкою блокчейн-проектів. 

з взаємозалежність між ланцюгами Будучи найважливішим аспектом для розробників, багато блокчейнів, сумісних з EVM, підтримали, причому більшість із них пропонує менший обсяг газу та вищу швидкість транзакцій, ніж протокол Ethereum. У результаті ці блокчейни тепер можуть безперебійно взаємодіяти з користувачами Ethereum і полегшують перекази коштів у власні мережі за допомогою блокчейн-мости.

Однак, оскільки протокол Ethereum успішно завершив злиття у вересні 2022 року, наступна мета полягає в переході від EVM до Ethereum WebAssembly (eWASM). Розроблений як високомодульний і незалежний від платформи, eWASM рекламується як наступна зміна правил для протоколу Ethereum і може мотивувати інші блокчейни використовувати це середовище виконання для смарт-контрактів. Однак, чи замінять eWASM EVM як найбільш надійний механізм для смарт-контрактів, це питання, на яке відповість лише час.