Qu'est-ce que l'EVM (Ethereum Virtual Machine)?

Comprendre le concept principal de l'EVM

La machine virtuelle Ethereum (EVM) est une machine virtuelle décentralisée et bacquée qui exécute des contrats intelligents sur la blockchain Ethereum. Il sert d'environnement d'exécution pour chaque nœud Ethereum, garantissant que toutes les transactions et exécutions de contrats sont traitées uniformément à travers le réseau. L'EVM est essentiel à la fonctionnalité d'Ethereum , permettant aux développeurs de déployer et d'exécuter un code auto-exécutant sans s'appuyer sur une autorité centralisée.

L'une des caractéristiques les plus notables de l'EVM est sa complétude Turing , ce qui signifie qu'il peut théoriquement résoudre tout problème de calcul compte tenu de suffisamment de temps et de mémoire. Cependant, en raison de contraintes pratiques telles que les limites de gaz et la taille du bloc, l'exécution du monde réel est limitée. Cet équilibre permet la flexibilité tout en maintenant la sécurité et l'efficacité du réseau.

Comment fonctionne l'EVM?

À la base, l'EVM traite ByteCode - instructions de la machine de bas niveau dérivées de langages de programmation de haut niveau comme Solidity ou Vyper. Lorsqu'un développeur écrit un contrat intelligent dans l'une de ces langues, le code est compilé en bytecode que l'EVM peut interpréter et exécuter.

Chaque nœud du réseau Ethereum exécute une instance de l'EVM. Lorsqu'une transaction est envoyée au réseau:

• La transaction est validée par les mineurs ou les validateurs.
• L'EVM interprète le bytecode associé.
• L'exécution entraîne des modifications de l'état Ethereum, telles que la mise à jour des soldes du compte ou la modification du stockage du contrat.

Ces opérations sont déterministes, ce qui signifie que, quel que soit le nœud qui les effectue, le résultat sera identique. Ce déterminisme garantit un consensus parmi les nœuds et maintient l'intégrité du grand livre Ethereum.

Le rôle du gaz dans l'exécution EVM

Le gaz est un concept fondamental dans l'écosystème EVM. Il agit comme un mécanisme de mesure qui empêche la maltraitance des ressources du réseau et compense les mineurs ou les validateurs pour leurs efforts de calcul. Chaque opération exécutée dans l'EVM consomme une quantité spécifique de gaz, déterminée par la complexité et l'intensité des ressources de l'action.

Par exemple:

• Les opérations arithmétiques simples coûtent le gaz minimal.
• Les modifications de stockage ou les appels externes à d'autres contrats consomment beaucoup plus de gaz.

Les utilisateurs doivent spécifier une limite de gaz et un prix de gaz lors de la soumission d'une transaction. Si la transaction dépasse la limite de gaz lors de l'exécution, elle est revenue, mais les frais de gaz sont toujours facturés. Ce système incite les pratiques de codage efficaces et aide à maintenir la stabilité du réseau.

Architecture EVM et gestion de la mémoire

L'EVM fonctionne avec trois types de mémoire principaux:

• Stack : une structure LIFO (dernier dans First Out) utilisée pour stocker des valeurs temporaires pendant le calcul. Chaque élément de pile est limité à 256 bits et la profondeur de pile maximale est de 1024 éléments.
• Mémoire : un tableau d'octets volatil utilisé pour la manipulation des données pendant l'exécution. Il se développe dynamiquement au besoin, mais cette expansion entraîne des coûts de gaz supplémentaires.
• Stockage : une boutique de valeur clé persistante où les données du contrat sont enregistrées entre les transactions. L'accès au stockage est coûteux en termes de gaz en raison de sa permanence.

De plus, l'EVM maintient un compteur de programmes , suit le contexte actuel de l'exécution et gère les données d'appel adoptées entre les contrats. Ces composants architecturaux garantissent une exécution transparente et sécurisée de la logique complexe entre les systèmes distribués.

Déploiement et interaction de contrat intelligent

Le déploiement d'un contrat intelligent implique l'envoi d'une transaction sans adresse de destinataire et contenant le code de création du contrat. Une fois exploité, l'EVM initialise un nouveau compte contrat, stocke le bytecode déployé et lui attribue une adresse unique.

L'interaction avec un contrat déployé implique généralement:

• Envoi d'une transaction à l'adresse du contrat avec des appels et des paramètres de fonction codés.
• Déclencher des opérations EVM internes en fonction de la logique du contrat.
• Retourner les données de sortie ou modifier l'état de la blockchain en conséquence.

Chaque interaction doit adhérer aux règles appliquées par l'EVM, y compris une vérification de signature appropriée, une disponibilité suffisante du gaz et un formatage correct des données. Les développeurs utilisent souvent des outils tels que Remix IDE , Truffle ou Hardhat pour écrire, compiler et tester les contrats intelligents avant le déploiement.

Blockchains et fourchettes compatibles EVM

En raison de la popularité et de la robustesse de l'EVM, de nombreuses autres blockchains ont adopté la compatibilité EVM pour permettre le développement multiplateforme et la migration des DAPP. Des réseaux comme Binance Smart Chain , Polygon et Avalanche C-Chain implémentent la spécification EVM, permettant aux développeurs de réutiliser des outils et des bases de code existants.

Certains projets créent même des fourches de l'EVM pour personnaliser le comportement pour des cas d'utilisation spécifiques. Bien que cela favorise l'innovation, il présente également des défis liés aux mises à niveau du réseau, aux mécanismes consensus et à l'interopérabilité. Comprendre les nuances de différentes implémentations EVM est crucial pour les développeurs visant à créer des applications décentralisées évolutives et portables.

Questions fréquemment posées

Quelles langues peuvent être utilisées pour rédiger des contrats intelligents compatibles EVM? Les langues populaires incluent Solidity , Vyper et Yul . La solidité est la plus largement adoptée en raison de son riche ensemble de fonctionnalités et de son fort soutien communautaire. Vyper met l'accent sur la simplicité et la sécurité, tandis que Yul est un langage intermédiaire de niveau inférieur adapté aux développeurs axés sur l'optimisation.

L'EVM est-il uniquement utilisé sur le MainNet Ethereum? Non, de nombreuses chaînes compatibles EVM existent, y compris la chaîne intelligente de Binance, le polygone et l'arbitrum. Ces réseaux permettent aux développeurs de déployer des contrats basés sur Ethereum sans réécrire de code, facilitant des solutions d'adoption et d'évolutivité plus larges.

Comment l'EVM gère-t-il les erreurs pendant l'exécution? Si une erreur se produit pendant l'exécution, telles que l'insuffisance de gaz ou d'utilisation d'opcode non valide, l'EVM rend toutes les modifications d'état apportées au cours de cette transaction. Cependant, le gaz consommé jusqu'à ce point n'est pas remboursé, servant de compensation pour l'effort de calcul déjà dépensé.

Puis-je exécuter un EVM localement à des fins de test? Oui, vous pouvez utiliser des environnements de développement locaux comme Ganache , HardHat Network ou Anvil (de Foundry) pour simuler un environnement EVM. Ces outils fournissent des boucles de rétroaction rapides et des capacités de débogage sans nécessiter un déploiement principal.