Vad är en Ethereum Virtual Machine (EVM) och hur fungerar den?

Eter (ETH), som är den näst största kryptovalutan när det gäller marknadsvärde, är populär bland kryptovalutainvesterare på grund av dess inhemska ETH-token. Dess inhemska Solidity-programmeringsspråk och Ethereum Virtual Machine (EVM) är dock avgörande för hyllningen som den får från utvecklargemenskapen. Faktum är att Ethereum blockchain fortsätter att locka decentraliserad applikation (DApp) utvecklare på grund av dess flexibilitet, det stora utbudet av tillgängliga utvecklarverktyg och plattformens stora användarbas.

EVM utgör kärnan i blockkedjans arkitektur och är programmet som exekverar sin applikationskod eller smarta kontrakt, som de kallas, tillhandahåller en körtidsmiljö för dem som körs ovanpå Ethereum-nätverket. Dessutom är EVM Turing-komplett och kan därmed köra vilket program som helst kodat i vilket programmeringsspråk som helst, vilket gör det möjligt för utvecklare att enkelt skapa anpassade smarta kontrakt och DApps för det växande Web3 utrymme. 

Utöver dessa viktiga funktioner har EVM tillgång till alla noder i nätverket, hanterar smart kontraktsutförande och hanterar effektivt alla transaktioner på Ethereum blockchain, vilket gör den till en av de mest kraftfulla virtuella maskinerna som finns idag.

Vad är Ethereum Virtual Machine (EVM) och hur fungerar det?

Konceptualiserad 2013 av programmerare Vitalik Buterin, Ethereum-nätverket är skyldigt sin fenomenala framgång som den föredragna blockkedjan för DApp-utvecklare till Ethereum Virtual Machine (EVM) som designades av Gavin Wood under hans tid på Ethereum. Skrivet i C++ och med hjälp av LLVM Project-kompilatorn, är EVM en speciell tillståndsmaskin som arbetar kontinuerligt och vars oföränderliga operationer bestämmer tillståndet för varje block i Ethereum-blockkedjan. 

EVM styr inte bara vad noder kan eller inte kan göra med den distribuerade huvudboken som underhålls av Ethereum-blockkedjan utan definierar också de specifika reglerna för att ändra tillstånd från block till block. Den senare funktionen är det som möjliggör den smarta kontraktsfunktionaliteten som Ethereum har kommit att bli känt för.

För att förstå vad en Ethereum Virtual Machine gör, måste man titta på var och en av de olika funktionerna som den tjänar för att säkerställa en smidig drift av Ethereum-nätverket. För varje input som den tar emot producerar EVM en utdata som är deterministisk till sin natur och följer en matematisk funktion i enklaste bemärkelse. 

Den fungerar som en stackmaskin som skjuter övergående värden till och från en pushdown-stack, och EVM har ett djup på 1024 objekt, där var och en av dem är ett 256-bitars ord. Den upprätthåller också ett temporärt minne i form av en byte-array, som växlar mellan två transaktioner på Ethereum-blockkedjan. Smarta kontraktskoder som har kompilerats exekveras av EVM i form av en samling av 140 standardopkoder, medan andra blockkedjespecifika stackoperationer också implementeras av den.

Således har EVM ett maskintillstånd som är flyktigt till sin natur under bearbetningen av alla transaktioner och en global eller världsstat som innehåller information om de olika konton som upprätthålls på Ethereum blockchain. Alla åtgärder styrs av EVM-koden, som i sig har gått igenom flera iterationer sedan lanseringen av Ethereum-nätverket 2015, vilket leder till att det finns olika implementeringar av EVM som för närvarande används.

Faktum är att EVM är ansvarig för att upprätthålla en abstraktionsnivå mellan tusentals Ethereum-noder och den exekverande koden, och fungerar som en funktion som levererar konsekventa resultat utan att avslöja många detaljer till klienter eller noder.

Vad är syftet med Ethereum Virtual Machine (EVM)?

EVM har tillförlitligt drivit alla applikationer som körs på Ethereum-nätverket utan att några större driftstopp har rapporterats. För utvecklare fungerar EVM som det övergripande programmet som kör mindre körbara program som är kända som smarta kontrakt i Ethereum, samtidigt som de ger dem friheten att skriva dessa smarta kontrakt i en mängd olika programmeringsspråk inklusive Solidity, Vyper, Python och Yul, bland andra.

På grund av denna flexibilitet som erbjuds av EVM har Ethereum blockchain skapat tusentals DApps i decentraliserad ekonomi (DeFi) och nonfungible token (NFT) Plats. Var och en av dessa DApps och de smarta kontrakten som de är gjorda av konverteras till bytekod som matas in i EVM och distribueras mellan alla noder i Ethereum-nätverket. När ett smart kontrakt implementeras är EVM ansvarig för att kommunicera med alla noder och utföra tillståndsförändringar när en konsensus har uppnåtts.

Det kan sägas att EVM är insatt i varje Ethereum-nod för att exekvera smarta kontrakt med hjälp av bytekod istället för basprogrammeringsspråket, och på så sätt isolera den fysiska värddatorn från maskinkoden som Ethereum körs på.

Fördelarna med Ethereum Virtual Machine (EVM)

På grund av hur EVM fungerar, kan utvecklare exekvera kod utan att oroa sig för dess inverkan på resten av nätverket eller möjligheten att den leker med data eller personliga filer som finns på någon av noddatorerna. 

Dessutom kan de köra komplexa smarta kontrakt på olika datormiljöer med distribuerad konsensus. Detta säkerställer att fel på en enskild nod inte har någon negativ inverkan på driften av DApp eller smarta kontrakt, eftersom EVM-koden förblir densamma över alla noder. Dessutom, eftersom kontodata hålls på global nivå i EVM, tycker utvecklare att det är perfekt för att skriva anpassad smart kontraktskod och skapa distinkta DApps som kan komma åt denna globala datamängd och producera tillförlitliga utdata. 

Helheten i resultatet är det som gör EVM, i synnerhet, och Ethereum blockchain i allmänhet väl lämpade för den hållbara expansionen av DApps och smarta kontrakt Ethereum-ekosystemet. Lägg till detta biblioteket med standardkoder tillgängliga för utvecklare att välja mellan, ett ökande antal EVM-kompatibla lager-2 blockkedjor och ett stort antal potentiella EVM-användningsfall möjliga, och det är lätt att se varför EVM är den föredragna plattformen för Web3 utveckling.

Nackdelar med Ethereum Virtual Machine (EVM)

Trots de många fördelarna som erbjuds av EVM finns det vissa nackdelar som måste övervägas av utvecklare och entreprenörer som bygger på Ethereum. Den viktigaste av dessa är de höga transaktionsavgifterna eller gaskostnaderna förknippade med att driva ett smart kontrakt på Ethereum-nätverket. 

Betalda i ETH varierar dessa avgifter beroende på kontraktets komplexitet och nätverksöverbelastningen vid tidpunkten för genomförandet, vilket gör det absolut nödvändigt för utvecklare och entreprenörer att prissätta sina tjänster därefter. Dessutom, eftersom Solidity är det mest föredragna språket för kodning på EVM, innebär det att utvecklare måste ha tillräcklig erfarenhet av det och besitta en del teknisk expertis för att skapa effektiva smarta kontrakt genom att använda det. 

Det senare är viktigt eftersom ytterligare beräkningskrav kommer att leda till högre gaskostnader och i slutändan visa sig vara skadligt för projektets framgång. Om utvecklare väljer att koda med andra språk måste de vara försiktiga med att lösa eventuella inneboende upprepningar i koden eftersom EVM kommer att fortsätta att kompilera dem ändå. Även om det är möjligt att uppgradera smarta kontrakt i ett senare skede, kommer det med säkerhetsrisker förknippade med att skapa ett mellanhand smart kontrakt som refererar till adressen till det ursprungliga smarta kontraktet.

Framtiden för EVM

Trots de revolutionerande förändringar som EVM åstadkommer i blockkedjeekosystemet, är denna teknik för att läsa och exekvera kod håller på att förbättras av ett antal blockchain-projekt. 

Med interoperabilitet över kedjan Eftersom det är den viktigaste aspekten för utvecklare, har många EVM-kompatibla blockkedjor växt upp, där de flesta erbjuder lägre gas och snabbare transaktionshastigheter än Ethereum-protokollet. Som ett resultat kan dessa blockkedjor nu interagera med Ethereum-användare sömlöst och underlättar överföringar av pengar till sina egna nätverk med hjälp av blockchain broar.

Men med Ethereum-protokollet som framgångsrikt slutförde sammanslagningen i september 2022, nästa mål är att byta från EVM till Ethereum WebAssembly (eWASM). Designad för att vara mycket modulär och plattformsoberoende, eWASM utses som nästa spelväxlare för Ethereum-protokollet och kan motivera andra blockkedjor att använda denna runtime-miljö för smarta kontrakt också. Huruvida eWASM kommer att ersätta EVM som den mest pålitliga mekanismen för smarta kontrakt är dock en fråga som bara tiden kommer att svara på.