EVM（Ethereum Virtual Machine）とは何ですか？

EVMのコア概念を理解する

Ethereum Virtual Machine（EVM）は、 Ethereumブロックチェーンでスマートコントラクトを実行する分散型のサンドボックス型仮想マシンです。すべてのイーサリアムノードのランタイム環境として機能し、すべてのトランザクションと契約実行がネットワーク全体で均一に処理されるようにします。 EVMは、 Ethereumの機能にとって重要であり、開発者は集中権限に依存せずに自己実行コードを展開および実行できるようにします。

EVMの最も注目すべき機能の1つは、そのチューリングの完全性です。つまり、十分な時間とメモリが与えられた計算上の問題を理論的に解決できることを意味します。ただし、ガスの制限やブロックサイズなどの実際的な制約により、実世界の実行が境界が付けられています。このバランスにより、ネットワークのセキュリティと効率を維持しながら、柔軟性が可能になります。

EVMはどのように動作しますか？

そのコアでは、EVMはBytecodeを処理します。これは、SolidityやVyperなどの高レベルのプログラミング言語から派生した低レベルのマシン命令です。開発者がこれらの言語のいずれかでスマートコントラクトを作成すると、コードはEVMが解釈して実行できるBytecodeにコンパイルされます。

Ethereumネットワーク内の各ノードは、EVMのインスタンスを実行します。トランザクションがネットワークに送信されたとき：

• トランザクションは、鉱夫またはバリデーターによって検証されます。
• EVMは、関連付けられたバイテコードを解釈します。
• 実行により、アカウントの残高の更新や契約ストレージの変更など、イーサリアム状態の変更が生じます。

これらの操作は決定論的です。つまり、どのノードがそれらを実行するかに関係なく、結果は同一になります。この決定論は、ノード間のコンセンサスを保証し、イーサリアム元帳の完全性を支持します。

EVM実行におけるガスの役割

ガスは、EVMエコシステムの基本的な概念です。それは、ネットワークリソースの乱用を防ぎ、鉱夫またはバリデーターが計算努力を補償する計量メカニズムとして機能します。 EVM内で実行されるすべての操作は、アクションの複雑さとリソース強度によって決定される特定の量のガスを消費します。

例えば：

• 単純な算術操作には最小限のガスがかかります。
• 他の契約へのストレージの変更または外部呼び出しは、大幅に多くのガスを消費します。

ユーザーは、取引を提出するときにガス制限とガス価格を指定する必要があります。取引が実行中にガス制限を超えた場合、それは戻ってきますが、ガス料金はまだ請求されます。このシステムは、効率的なコーディングプラクティスを奨励し、ネットワークの安定性を維持するのに役立ちます。

EVMアーキテクチャとメモリ管理

EVMは、3つの主要なタイプのメモリで動作します。

• スタック：計算中に一時的な値を保存するために使用されるLIFO（最初のアウトで最後）構造。各スタックアイテムは256ビットに制限されており、最大スタックの深さは1024アイテムです。
• メモリ：実行中のデータ操作に使用される揮発性バイト配列。必要に応じて動的に拡張しますが、この拡張には追加のガスコストが発生します。
• ストレージ：トランザクション間で契約データが保存される永続的なキー価値ストア。ストレージアクセスは、その永続性のため、ガスの点で高価です。

さらに、EVMはプログラムカウンターを維持し、実行の現在のコンテキストを追跡し、契約間で渡されたコールデータを管理します。これらのアーキテクチャコンポーネントにより、分散システム全体で複雑なロジックのシームレスで安全な実行が保証されます。

スマートコントラクトの展開と相互作用

スマート契約の展開には、受信者アドレスなしでトランザクションを送信し、契約作成コードを含めることが含まれます。採掘されると、EVMは新しい契約アカウントを初期化し、展開されたバイトコードを保存し、一意のアドレスを割り当てます。

展開された契約との対話は通常、次のことを伴います。

• エンコードされた関数呼び出しとパラメーターを使用して、契約のアドレスにトランザクションを送信します。
• 契約のロジックに基づいて内部EVM操作をトリガーします。
• 出力データを返したり、それに応じてブロックチェーン状態を変更したりします。

各相互作用は、適切な署名検証、十分なガスの可用性、正しいデータの形式を含む、EVMによって施行されたルールに準拠する必要があります。開発者は、多くの場合、 Remix IDE 、 Truffle 、 Hardhatなどのツールを使用して、展開前にスマートコントラクトを書き、コンパイルし、テストします。

EVM互換のブロックチェーンとフォーク

EVMの人気と堅牢性により、他の多くのブロックチェーンは、DAPPのクロスプラットフォーム開発と移行を可能にするためにEVM互換性を採用しています。 Binance Smart Chain 、 Polygon 、 Avalanche C-ChainなどのネットワークはEVM仕様を実装し、開発者が既存のイーサリアムツールとコードベースを再利用できるようにします。

一部のプロジェクトでは、特定のユースケースの動作をカスタマイズするために、EVMのフォークを作成することもあります。これはイノベーションを促進しますが、ネットワークのアップグレード、コンセンサスメカニズム、および相互運用性に関連する課題も導入します。さまざまなEVM実装のニュアンスを理解することは、スケーラブルでポータブルな分散型アプリケーションを構築することを目的とした開発者にとって重要です。

よくある質問

EVM互換のスマートコントラクトを作成するために使用できる言語は何ですか？人気のある言語には、 Solidity 、 Vyper 、およびYulが含まれます。堅実さは、その豊富な機能セットと強力なコミュニティサポートのために最も広く採用されています。 Vyperはシンプルさとセキュリティを強調していますが、Yulは最適化中心の開発者に適した低レベルの中間言語です。

EVMはEthereum MainNetでのみ使用されていますか？いいえ、Binance Smart Chain、Polygon、Arbitrumなど、多くのEVM互換チェーンが存在します。これらのネットワークにより、開発者はコードを書き換えることなくイーサリアムベースの契約を展開し、より広範な採用とスケーラビリティソリューションを促進することができます。

EVMは実行中にエラーをどのように処理しますか？不十分なガスや無効なオペコードの使用など、実行中にエラーが発生した場合、EVMはその取引中に行われたすべての状態の変更を元に戻します。ただし、その時点まで消費されたガスは返金されず、すでに費やされた計算努力の補償として機能します。

テスト目的でEVMをローカルに実行できますか？はい、 Ganache 、 Hardhat Network 、 Anvil（Foundryから）などのローカル開発環境を使用して、EVM環境をシミュレートできます。これらのツールは、メインネットの展開を必要とせずに、高速フィードバックループとデバッグ機能を提供します。