Was ist die EVM (Virtual Machine Ethereum)?

Verständnis des Kernkonzepts von EVM

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine dezentrale, sandboxierte virtuelle Maschine, die intelligente Verträge auf der Ethereum -Blockchain ausführt. Es dient als Laufzeitumgebung für jeden Ethereum -Knoten und stellt sicher, dass alle Transaktionen und Vertragsausführungen im gesamten Netzwerk einheitlich verarbeitet werden. Das EVM ist für die Funktionalität von Ethereum von entscheidender Bedeutung und ermöglicht es Entwicklern, selbst zu extrahieren, ohne sich auf eine zentralisierte Behörde zu verlassen.

Eines der bemerkenswertesten Merkmale der EVM ist die Turing-Vervollständigung , was bedeutet, dass es theoretisch jedes Rechenproblem lösen kann, wenn er genügend Zeit und Speicher hat. Aufgrund praktischer Einschränkungen wie Gasgrenzen und Blockgröße ist die Ausführung der realen Welt jedoch begrenzt. Dieses Gleichgewicht ermöglicht Flexibilität und die Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit und -Effizienz.

Wie funktioniert die EVM?

Im Kern verarbeitet der EVM-Bytecode-Machine-Anweisungen mit niedriger Ebene, die aus hochrangigen Programmiersprachen wie Solidität oder Vyper stammen. Wenn ein Entwickler in einer dieser Sprachen einen intelligenten Vertrag schreibt, wird der Code in Bytecode zusammengestellt, den die EVM interpretieren und ausführen kann.

Jeder Knoten im Ethereum -Netzwerk führt eine Instanz des EVM aus. Wenn eine Transaktion an das Netzwerk gesendet wird:

• Die Transaktion wird von Bergleuten oder Validatoren validiert.
• Das EVM interpretiert den zugehörigen Bytecode.
• Die Ausführung führt zu Änderungen des Ethereum -Staates, wie z. B. Aktualisierung von Kontosträgern oder Änderungen des Vertragsspeichers.

Diese Operationen sind deterministisch, was bedeutet, dass das Ergebnis unabhängig davon, welcher Knoten sie ausführt, identisch sein wird. Dieser Determinismus sorgt für den Konsens zwischen Knoten und hält die Integrität des Ethereum -Hauptbuchs auf.

Die Rolle von Gas bei der EVM -Ausführung

Gas ist ein grundlegendes Konzept im EVM -Ökosystem. Es fungiert als Messmechanismus, der den Missbrauch von Netzwerkressourcen verhindert und Bergleute oder Validatoren für ihre Rechenbemühungen kompensiert. Jeder im EVM ausgeführte Vorgang verbraucht eine bestimmte Menge an Gas, die durch die Komplexität und Ressourcenintensität der Aktion bestimmt wird.

Zum Beispiel:

• Einfache arithmetische Operationen kosten minimales Gas.
• Speicheränderungen oder externe Anrufe an andere Verträge verbrauchen wesentlich mehr Gas.

Benutzer müssen bei der Einreichung einer Transaktion ein Gaslimit und einen Gaspreis angeben. Wenn die Transaktion die Gasgrenze während der Ausführung überschreitet, wird sie zurückgekehrt, die Gasgebühren werden jedoch weiterhin belastet. Dieses System leistet effiziente Codierungspraktiken an und trägt zur Aufrechterhaltung der Netzwerkstabilität bei.

EVM -Architektur und Speicherverwaltung

Das EVM arbeitet mit drei primären Speicherarten:

• Stack : Eine LIFO -Struktur (zuletzt in der ersten Out), die zum Speichern von temporären Werten während der Berechnung verwendet wird. Jeder Stapelartikel ist auf 256 Bit begrenzt und die maximale Stapeltiefe beträgt 1024 Artikel.
• Speicher : Ein flüchtiges Byte -Array, das zur Datenmanipulation während der Ausführung verwendet wird. Es erweitert sich nach Bedarf dynamisch, aber diese Expansion verursacht zusätzliche Gaskosten.
• Speicherung : Ein anhaltender Schlüsselwertspeicher, in dem Vertragsdaten zwischen den Transaktionen gespeichert werden. Der Speicherzugriff ist aufgrund seiner Beständigkeit teuer.

Darüber hinaus unterhält das EVM einen Programmzähler , verfolgt den aktuellen Kontext der Ausführung und verwaltet die zwischen Verträgen übergebenen Anrufdaten. Diese architektonischen Komponenten sorgen für eine nahtlose und sichere Ausführung komplexer Logik über verteilte Systeme.

Bereitstellung und Interaktion intelligenter Vertrag

Bei der Bereitstellung eines intelligenten Vertrags werden eine Transaktion ohne Empfängeradresse und die Aufnahme des Vertragserstellungscodes gesendet. Nach dem Abbau initialisiert das EVM ein neues Vertragskonto, speichert den bereitgestellten Bytecode und weist es eine eindeutige Adresse zu.

Die Interaktion mit einem eingesetzten Vertrag beinhaltet normalerweise:

• Senden einer Transaktion an die Adresse des Vertrags mit codierten Funktionsaufrufen und Parametern.
• Auslösen interner EVM -Operationen basierend auf der Logik des Vertrags.
• Ausgabedaten zurückgeben oder den Blockchain -Status entsprechend ändern.

Jede Wechselwirkung muss die vom EVM ersetzten Regeln einhalten, einschließlich der ordnungsgemäßen Signaturüberprüfung, ausreichender Gasverfügbarkeit und der korrekten Datenformatierung. Entwickler verwenden häufig Tools wie Remix -IDE , TRUFFL oder Hardhat , um vor der Bereitstellung intelligente Verträge zu schreiben, zu kompilieren und zu testen.

EVM-kompatible Blockchains und Gabeln

Aufgrund der Popularität und Robustheit der EVM haben viele andere Blockchains die Kompatibilität von EVM übernommen, um die plattformübergreifende Entwicklung und Migration von DAPPs zu ermöglichen. Netzwerke wie Binance Smart Chain , Polygon und Avalanche C-Kette implementieren die EVM-Spezifikation, sodass Entwickler bestehende Ethereum-Tools und -Codebasen wiederverwenden können.

Einige Projekte erstellen sogar Gabeln des EVM, um das Verhalten für bestimmte Anwendungsfälle anzupassen. Während dies Innovation fördert, wird auch Herausforderungen im Zusammenhang mit Netzwerk -Upgrades, Konsensmechanismen und Interoperabilität eingeführt. Das Verständnis der Nuancen verschiedener EVM -Implementierungen ist für Entwickler von entscheidender Bedeutung, die darauf abzielen, skalierbare und tragbare dezentrale Anwendungen aufzubauen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Sprachen können verwendet werden, um EVM-kompatible intelligente Verträge zu schreiben? Beliebte Sprachen sind Solidität , Vyper und Yul . Solidität ist aufgrund seiner reichhaltigen Funktionen und der starken Unterstützung in der Gemeinschaft am weitesten verbreitet. Vyper betont Einfachheit und Sicherheit, während YUL eine untergeordnete Sprache auf niedrigerer Ebene ist, die für optimierungsorientierte Entwickler geeignet ist.

Wird das EVM nur für das Ethereum Mainnet verwendet? Nein, es gibt viele EVM-kompatible Ketten , einschließlich Binance-Smart-Kette, Polygon und Arbitrum. Diese Netzwerke ermöglichen es Entwicklern, Ethereum-basierte Verträge ohne Umschreiben von Code einzusetzen, was eine breitere Akzeptanz- und Skalierbarkeitslösungen erleichtert.

Wie geht das EVM während der Ausführung mit Fehlern um? Wenn während der Ausführung ein Fehler auftritt, wie z. B. unzureichendes Gas oder ungültige Opcode -Verwendung, weist die EVM alle während dieser Transaktion vorgenommenen Zustandsänderungen zurück. Das bis zu diesem Zeitpunkt konsumierte Gas wird jedoch nicht erstattet und dient als Entschädigung für die bereits ausgegebenen Rechenaufwand.

Kann ich ein EVM lokal zu Testzwecken ausführen? Ja, Sie können lokale Entwicklungsumgebungen wie Ganache , Hardhat -Netzwerk oder Ambossen (von Foundry) verwenden, um eine EVM -Umgebung zu simulieren. Diese Tools bieten schnelle Feedback -Schleifen und Debugging -Funktionen, ohne dass die Bereitstellung von Mainnets erforderlich ist.