Τι είναι μια εικονική μηχανή Ethereum (EVM) και πώς λειτουργεί;

Αιθέρας (ETH), το οποίο είναι το δεύτερο μεγαλύτερο κρυπτονόμισμα από άποψη κεφαλαιοποίησης αγοράς, είναι δημοφιλές μεταξύ των επενδυτών κρυπτονομισμάτων λόγω του εγγενούς διακριτικού ETH του. Ωστόσο, η μητρική γλώσσα προγραμματισμού Solidity και η εικονική μηχανή Ethereum (EVM) είναι καθοριστικής σημασίας για τη θαυμασμό που λαμβάνει από την κοινότητα προγραμματιστών. Στην πραγματικότητα, το Εγκάρσια αλυσίδα συνεχίζει να προσελκύει αποκεντρωμένη εφαρμογή (DApp) προγραμματιστές λόγω της ευελιξίας της, της μεγάλης γκάμα των διαθέσιμων εργαλείων προγραμματιστών και της μεγάλης βάσης χρηστών της πλατφόρμας.

Αποτελώντας τον πυρήνα της αρχιτεκτονικής του blockchain, το EVM είναι το πρόγραμμα που εκτελεί τον κώδικα εφαρμογής ή έξυπνες συμβάσεις, όπως ονομάζονται, παρέχοντας ένα περιβάλλον χρόνου εκτέλεσης για αυτούς που τρέχει πάνω από το δίκτυο Ethereum. Επιπλέον, το EVM είναι πλήρες Turing και μπορεί επομένως να εκτελέσει οποιοδήποτε πρόγραμμα κωδικοποιημένο σε οποιαδήποτε γλώσσα προγραμματισμού, επιτρέποντας έτσι στους προγραμματιστές να δημιουργούν εύκολα προσαρμοσμένα έξυπνα συμβόλαια και DApps για την ανερχόμενη Web3 χώρος. 

Εκτός από αυτές τις σημαντικές λειτουργίες, το EVM έχει πρόσβαση σε όλους τους κόμβους του δικτύου, χειρίζεται την εκτέλεση έξυπνων συμβολαίων και χειρίζεται αποτελεσματικά όλες τις συναλλαγές στο blockchain Ethereum, καθιστώντας το μια από τις πιο ισχυρές εικονικές μηχανές που υπάρχουν σήμερα.

Τι είναι το Ethereum Virtual Machine (EVM) και πώς λειτουργεί;

Δημιουργήθηκε το 2013 από προγραμματιστή Vitalik Buterin, το δίκτυο Ethereum οφείλει την εκπληκτική του επιτυχία ως το προτιμώμενο blockchain για προγραμματιστές DApp στην Εικονική Μηχανή Ethereum (EVM) που σχεδιάστηκε από τον Gavin Wood κατά τη διάρκεια της θητείας του στο Ethereum. Γραπτό σε C++ και χρησιμοποιώντας τον μεταγλωττιστή LLVM Project, το EVM είναι μια μηχανή ειδικής κατάστασης που λειτουργεί συνεχώς και του οποίου οι αμετάβλητες λειτουργίες καθορίζουν την κατάσταση κάθε μπλοκ στο blockchain Ethereum. 

Το EVM όχι μόνο διέπει τι μπορούν ή δεν μπορούν να κάνουν οι κόμβοι στο κατανεμημένο καθολικό που διατηρεί το blockchain Ethereum, αλλά καθορίζει επίσης τους συγκεκριμένους κανόνες αλλαγής κατάστασης από μπλοκ σε μπλοκ. Η τελευταία λειτουργικότητα είναι αυτή που επιτρέπει τη λειτουργία έξυπνου συμβολαίου για την οποία έγινε γνωστό το Ethereum.

Για να κατανοήσουμε τι κάνει μια Εικονική Μηχανή Ethereum, πρέπει να εξετάσουμε καθεμία από τις διαφορετικές λειτουργίες που εξυπηρετεί για τη διασφάλιση της ομαλής λειτουργίας του δικτύου Ethereum. Για κάθε είσοδο που λαμβάνει, το EVM παράγει μια έξοδο που είναι ντετερμινιστικής φύσης και ακολουθεί μια μαθηματική συνάρτηση με την απλούστερη έννοια. 

Λειτουργώντας σαν μια μηχανή στοίβας που ωθεί μεταβατικές τιμές προς και από μια στοίβα pushdown, το EVM έχει βάθος 1024 στοιχείων, με καθένα από αυτά να είναι μια λέξη 256 bit. Διατηρεί επίσης μια προσωρινή μνήμη με τη μορφή μιας συστοιχίας byte, η οποία αλλάζει μεταξύ δύο συναλλαγών στο blockchain Ethereum. Οι κώδικες έξυπνων συμβολαίων που έχουν μεταγλωττιστεί εκτελούνται από το EVM με τη μορφή μιας συλλογής 140 τυπικών κωδικών λειτουργίας, ενώ άλλες λειτουργίες στοίβας που σχετίζονται με το blockchain υλοποιούνται επίσης από αυτό.

Έτσι, το EVM έχει μια κατάσταση μηχανής που είναι εκ φύσεως ασταθής κατά την επεξεργασία οποιασδήποτε συναλλαγής και μια παγκόσμια ή παγκόσμια κατάσταση που περιέχει πληροφορίες σχετικά με τους διαφορετικούς λογαριασμούς που διατηρούνται στο blockchain Ethereum. Όλες οι ενέργειες διέπονται από τον κώδικα EVM, ο οποίος από μόνος του έχει περάσει από πολλές επαναλήψεις από την κυκλοφορία του δικτύου Ethereum το 2015, οδηγώντας στην ύπαρξη διαφορετικών υλοποιήσεων του EVM που χρησιμοποιείται αυτήν τη στιγμή.

Στην πραγματικότητα, το EVM είναι υπεύθυνο για τη διατήρηση ενός επιπέδου αφαίρεσης μεταξύ χιλιάδων κόμβων Ethereum και του κώδικα εκτέλεσης, ενεργώντας ως συνάρτηση που παρέχει συνεπή αποτελέσματα χωρίς να αποκαλύπτει πολλές λεπτομέρειες σε πελάτες ή κόμβους.

Ποιος είναι ο σκοπός της εικονικής μηχανής Ethereum (EVM);

Το EVM τροφοδοτεί με αξιοπιστία όλες τις εφαρμογές που εκτελούνται στο δίκτυο Ethereum χωρίς να έχουν αναφερθεί σημαντικές διακοπές λειτουργίας. Για τους προγραμματιστές, το EVM λειτουργεί ως το γενικό πρόγραμμα που εκτελεί μικρότερα εκτελέσιμα προγράμματα που είναι γνωστά ως έξυπνα συμβόλαια στο Ethereum, ενώ τους παρέχει την ελευθερία να γράφουν αυτά τα έξυπνα συμβόλαια στο μια ποικιλία γλωσσών προγραμματισμού συμπεριλαμβανομένων των Solidity, Vyper, Python και Yul, μεταξύ άλλων.

Λόγω αυτής της ευελιξίας που προσφέρει το EVM, το blockchain Ethereum έχει δημιουργήσει χιλιάδες DApps στο αποκεντρωμένη χρηματοδότηση (DeFi) και μη εικονικό διακριτικό (NFT) χώρος. Κάθε ένα από αυτά τα DApps και τα έξυπνα συμβόλαια από τα οποία αποτελούνται μετατρέπονται σε bytecode που τροφοδοτείται στο EVM και διανέμεται σε όλους τους κόμβους στο δίκτυο Ethereum. Όταν αναπτύσσεται ένα έξυπνο συμβόλαιο, το EVM είναι υπεύθυνο για την επικοινωνία με όλους τους κόμβους και την πραγματοποίηση αλλαγών κατάστασης όταν επιτευχθεί συναίνεση.

Μπορεί να ειπωθεί ότι το EVM εισάγεται μέσα σε κάθε κόμβο Ethereum για την εκτέλεση έξυπνων συμβάσεων χρησιμοποιώντας bytecode αντί της βασικής γλώσσας προγραμματισμού, απομονώνοντας έτσι τον φυσικό κεντρικό υπολογιστή από τον κώδικα μηχανής στον οποίο εκτελείται το Ethereum.

Πλεονεκτήματα της εικονικής μηχανής Ethereum (EVM)

Λόγω του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί το EVM, οι προγραμματιστές μπορούν να εκτελέσουν κώδικα χωρίς να ανησυχούν για τον αντίκτυπό του στο υπόλοιπο δίκτυο ή για την πιθανότητα να παίζει με δεδομένα ή προσωπικά αρχεία που φιλοξενούνται σε οποιονδήποτε από τους υπολογιστές κόμβου. 

Επιπλέον, μπορούν να εκτελούν πολύπλοκα έξυπνα συμβόλαια σε διαφορετικά υπολογιστικά περιβάλλοντα με κατανεμημένη συναίνεση. Αυτό διασφαλίζει ότι η αποτυχία ενός μεμονωμένου κόμβου δεν έχει αρνητικό αντίκτυπο στη λειτουργία του DApp ή του έξυπνου συμβολαίου, καθώς ο κώδικας EVM παραμένει ο ίδιος σε όλους τους κόμβους. Επιπλέον, δεδομένου ότι τα δεδομένα λογαριασμού διατηρούνται σε παγκόσμιο επίπεδο στο EVM, οι προγραμματιστές το βρίσκουν ιδανικό για τη σύνταξη προσαρμοσμένου κώδικα έξυπνου συμβολαίου και τη δημιουργία ξεχωριστών DApps που μπορούν να έχουν πρόσβαση σε αυτό το παγκόσμιο σύνολο δεδομένων και να παράγουν αξιόπιστα αποτελέσματα. 

Η ιερότητα του αποτελέσματος είναι αυτό που κάνει το EVM, ειδικότερα, και το blockchain Ethereum γενικά να ταιριάζουν στη βιώσιμη επέκταση του οικοσυστήματος DApps και έξυπνων συμβολαίων Ethereum. Προσθέστε σε αυτό τη βιβλιοθήκη τυπικών κωδικών που διατίθενται για προγραμματιστές, έναν αυξανόμενο αριθμό συμβατών με EVM στρώση-2 blockchains και είναι δυνατός ένας μεγάλος αριθμός πιθανών περιπτώσεων χρήσης EVM, και είναι εύκολο να καταλάβει κανείς γιατί το EVM είναι η προτιμώμενη πλατφόρμα για Ανάπτυξη Web3.

Μειονεκτήματα της εικονικής μηχανής Ethereum (EVM)

Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα που προσφέρει το EVM, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη από τους προγραμματιστές και τους επιχειρηματίες που χτίζουν στο Ethereum. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι οι υψηλές χρεώσεις συναλλαγών ή το κόστος φυσικού αερίου που σχετίζονται με την εκτέλεση ενός έξυπνου συμβολαίου στο δίκτυο Ethereum. 

Καταβάλλονται σε ETH, αυτές οι χρεώσεις ποικίλλουν ανάλογα με την πολυπλοκότητα της σύμβασης και τη συμφόρηση δικτύου κατά τη στιγμή της εκτέλεσης, καθιστώντας επιτακτική ανάγκη για τους προγραμματιστές και τους επιχειρηματίες να τιμολογούν τις υπηρεσίες τους ανάλογα. Επιπλέον, δεδομένου ότι η Solidity είναι η πιο προτιμώμενη γλώσσα για την κωδικοποίηση στο EVM, σημαίνει ότι οι προγραμματιστές πρέπει να έχουν επαρκή εμπειρία με αυτό και να διαθέτουν λίγη τεχνική εξειδίκευση για να δημιουργήσουν αποτελεσματικά έξυπνα συμβόλαια χρησιμοποιώντας το. 

Το τελευταίο είναι σημαντικό, καθώς οποιαδήποτε πρόσθετη απαίτηση υπολογισμού θα οδηγήσει σε υψηλότερο κόστος φυσικού αερίου και τελικά θα αποδειχθεί επιζήμια για την επιτυχία του έργου. Εάν οι προγραμματιστές επιλέξουν να κωδικοποιήσουν χρησιμοποιώντας άλλες γλώσσες, πρέπει να είναι προσεκτικοί στην επίλυση τυχόν εγγενών επαναλήψεων στον κώδικα, καθώς το EVM θα προχωρήσει στη μεταγλώττιση τους ούτως ή άλλως. Ενώ η αναβάθμιση έξυπνων συμβολαίων είναι δυνατή σε μεταγενέστερο στάδιο, συνοδεύεται από κινδύνους ασφαλείας που σχετίζονται με τη δημιουργία ενός ενδιάμεσου έξυπνου συμβολαίου που αναφέρεται στη διεύθυνση του αρχικού έξυπνου συμβολαίου.

Το μέλλον των EVM

Παρά τις επαναστατικές αλλαγές που επέφερε το EVM στο οικοσύστημα blockchain, αυτή η τεχνολογία για την ανάγνωση και την εκτέλεση κώδικα βελτιώνεται από μια σειρά έργων blockchain. 

Με διαλειτουργικότητα μεταξύ αλυσίδων Όντας η πιο σημαντική πτυχή για τους προγραμματιστές, πολλές blockchain συμβατές με EVM έχουν στηριχθεί, με τις περισσότερες να προσφέρουν χαμηλότερο φυσικό αέριο και μεγαλύτερες ταχύτητες συναλλαγών από το πρωτόκολλο Ethereum. Ως αποτέλεσμα, αυτές οι αλυσίδες μπλοκ είναι πλέον σε θέση να αλληλεπιδρούν απρόσκοπτα με τους χρήστες του Ethereum και διευκολύνουν τις μεταφορές κεφαλαίων στα δικά τους δίκτυα χρησιμοποιώντας γέφυρες blockchain.

Ωστόσο, με το πρωτόκολλο Ethereum να ολοκληρώνει με επιτυχία τη συγχώνευση τον Σεπτέμβριο του 2022, ο επόμενος στόχος είναι να μετατοπιστεί από EVM σε Ethereum WebAssembly (eWASM). Σχεδιασμένο για να είναι εξαιρετικά αρθρωτό και ανεξάρτητο από πλατφόρμα, το eWASM διαφημίζεται ως το επόμενο παιχνίδι αλλαγής για το πρωτόκολλο Ethereum και θα μπορούσε να παρακινήσει άλλα blockchain να χρησιμοποιήσουν αυτό το περιβάλλον χρόνου εκτέλεσης και για έξυπνες συμβάσεις. Ωστόσο, εάν τα eWASM θα αντικαταστήσουν το EVM ως τον πιο αξιόπιστο μηχανισμό για έξυπνα συμβόλαια είναι ένα ερώτημα που μόνο ο χρόνος θα απαντήσει.