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

Будучи основою блокчейну Ethereum, EVM надає розробникам середовище виконання для створення DApps та інших додатків.

Ефір (ETH), друга за ринковою капіталізацією криптовалюта, користується популярністю серед криптовалютних інвесторів завдяки своєму рідному токену ETH. Однак, його рідна мова програмування Solidity та віртуальна машина Ethereum (EVM) відіграють важливу роль у поклонінні, яке він отримує від спільноти розробників. Насправді, блокчейн Ethereum продовжує приваблювати розробників децентралізованих додатків (DApp) завдяки своїй гнучкості, широкому спектру доступних інструментів для розробників і великій базі користувачів платформи.

Ядром архітектури блокчейну є EVM — програма, яка виконує код додатку або смарт-контракти, як їх ще називають, забезпечуючи для них середовище виконання, яке працює над мережею Ethereum. Більше того, EVM є повною за Тьюрінгом і може запускати будь-яку програму, написану будь-якою мовою програмування, що дозволяє розробникам легко створювати власні смарт-контракти та додатки для швидкозростаючого простору Web3.

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

Створена у 2013 році програмістом Віталіком Бутеріним, мережа Ethereum завдячує своїм феноменальним успіхом як улюблений блокчейн для розробників DApp завдяки віртуальній машині Ethereum (EVM), розробленій Гевіном Вудом під час його роботи в Ethereum. Написана на C++ і використовує компілятор LLVM Project, EVM — це спеціальна машина станів, яка 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 розподіленим реєстром, який підтримується блокчейном Ethereum, але також визначає конкретні правила зміни стану від блоку до блоку. Остання функція забезпечує функціональність смарт-контрактів, завдяки якій Ethereum став відомим.

Щоб зрозуміти, що робить віртуальна машина Ethereum, потрібно розглянути кожну з різних функцій, які вона виконує для забезпечення безперебійної роботи мережі Ethereum. На кожен вхід, який вона отримує, EVM виробляє вихід, який є детермінованим за своєю природою і слідує математичній функції в найпростішому сенсі.

Працюючи як стекова машина, яка виштовхує перехідні значення в стек і з нього, EVM має глибину 1024 елементи, кожен з яких є 256-бітним словом. Він також підтримує тимчасову пам’ять у вигляді масиву байт, який змінюється між двома транзакціями в блокчейні Ethereum. Скомпільовані коди смарт-контрактів виконуються EVM у вигляді набору зі 140 стандартних опкодів, а інші специфічні для блокчейну стекові операції також реалізуються ним.

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

Фактично, EVM відповідає за підтримку рівня абстракції між тисячами вузлів Ethereum і виконуваним кодом, діючи як функція, яка забезпечує узгоджені результати, не розкриваючи багато деталей клієнтам або вузлам.

Для чого потрібна віртуальна машина Ethereum (EVM)?

EVM надійно забезпечує роботу всіх додатків, що працюють в мережі Ethereum, без будь-яких серйозних збоїв в роботі. Для розробників EVM виступає в якості загальної програми, яка запускає менші виконувані програми, відомі як смарт-контракти в Ethereum, надаючи їм свободу писати ці смарт-контракти на різних мовах програмування, включаючи Solidity, Vyper, Python і Yul, серед інших.

Віталік Бутерін: людина, яка створила Ethereum
Віталік Бутерін — російсько-канадський письменник і програміст, який бере участь у біткоїн-спільноті з 2011 року, є співзасновником і автором статей для…
Arbitrum: Посібник для початківців про рівень 2 наступного покоління для Ethereum
Криза комісії за транзакції в Ethereum (ETH) перешкоджає експоненціальному зростанню блокчейну Ethereum. Технологія Arbitrum є одним з багатьох можливих…
Як майнити Ethereum: Посібник для початківців з майнінгу ETH
Майнінг криптовалют — це процес розв’язання складних математичних задач. Майнери, по суті, є наріжним каменем багатьох криптовалютних мереж, оскільки…
Що таке альткоїн? Посібник для початківців про криптовалюти за межами біткоїна
Альткоїн — це поєднання слів alt , що означає альтернативний , і coin , що означає криптовалюта , тобто всі монети, які не є біткоїнами (BTC), є…
Що таке децентралізовані біржі і як вони працюють?
Децентралізовані біржі, також відомі як DEX, — це однорангові ринки, на яких криптовалютні трейдери здійснюють транзакції безпосередньо, не передаючи…

Завдяки такій гнучкості, яку пропонує EVM, блокчейн Ethereum породив тисячі DApps у сфері децентралізованих фінансів (DeFi) та невзаємозамінних токенів (NFT). Кожен з цих DApps і смарт-контрактів, з яких вони складаються, перетворюється в байт-код, який подається в EVM і розподіляється між усіма вузлами мережі Ethereum. Коли смарт-контракт розгорнуто, EVM відповідає за зв’язок з усіма вузлами та зміну стану після досягнення консенсусу.

Можна сказати, що EVM вставляється всередину кожного вузла 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)

Завдяки тому, як працює EVM, розробники можуть виконувати код, не турбуючись про його вплив на решту мережі або про те, що він може порушити безпеку даних або особистих файлів, розміщених на будь-якому з вузлових комп’ютерів.

Крім того, вони можуть запускати складні смарт-контракти в різних обчислювальних середовищах з розподіленим консенсусом. Це гарантує, що вихід з ладу 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 коду смарт-контракту і створення окремих DApp, які можуть отримати доступ до цього глобального набору даних і виробляти надійні результати.

Саме непорушність результату робить EVM, зокрема, і блокчейн Ethereum в цілому, добре пристосованим для сталого розширення екосистеми DApps і смарт-контрактів Ethereum. Додайте до цього бібліотеку стандартних кодів, доступних для розробників на вибір, зростаючу кількість EVM-сумісних блокчейнів другого рівня і велику кількість потенційних варіантів використання EVM, і легко зрозуміти, чому EVM є найкращою платформою для розробки Web3.

Недоліки віртуальної машини Ethereum (EVM)

Незважаючи на багато переваг, які пропонує EVM, є певні недоліки, які необхідно враховувати розробникам і підприємцям, що працюють на Ethereum. Найважливішим з них є висока комісія за транзакції або витрати на газ, пов’язані з виконанням смарт-контракту в мережі Ethereum.

Сплачувані в ETH, ці комісії варіюються в залежності від складності контракту і перевантаженості мережі на момент виконання, що змушує розробників і підприємців встановлювати відповідну ціну на свої послуги. Крім того, оскільки Solidity є найбільш бажаною мовою для кодування на EVM, це означає, що розробники повинні мати достатній досвід роботи з нею і володіти певними технічними знаннями, щоб створювати ефективні смарт-контракти з її використанням.

Останнє є важливим, оскільки будь-яка додаткова вимога до обчислень призведе до збільшення витрат на газ і, зрештою, може зашкодити успіху проекту. Якщо розробники вирішили написати код іншими мовами, вони повинні бути обережними у вирішенні будь-яких повторів у коді, оскільки EVM все одно продовжить їх компілювати. Хоча оновлення смарт-контрактів можливе на більш пізньому етапі, це пов’язано з ризиками безпеки, пов’язаними зі створенням проміжного смарт-контракту, який посилається на адресу оригінального смарт-контракту.

Майбутнє EVM

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

Оскільки взаємодія між ланцюжками є найважливішим аспектом для розробників, з’явилося багато сумісних з EVM блокчейнів, більшість з яких пропонують менший обсяг газу і вищу швидкість транзакцій, ніж протокол Ethereum. Як результат, ці блокчейни тепер можуть безперешкодно взаємодіяти з користувачами Ethereum і полегшують переказ коштів у власні мережі за допомогою блокчейн-містків.

Однак, після успішного завершення злиття протоколу Ethereum у вересні 2022 року, наступною метою є перехід від EVM до Ethereum WebAssembly (eWASM). Розроблений як високомодульний і незалежний від платформи, eWASM позиціонується як наступна зміна правил гри для протоколу Ethereum і може спонукати інші блокчейни також використовувати це середовище виконання для смарт-контрактів. Однак, чи замінить eWASM EVM як найбільш надійний механізм для смарт-контрактів — це питання, відповідь на яке дасть лише час.