イーサリアム仮想マシンの仕組み

The Ethereum Virtual Machine (EVM) serves as a decentralized, Turing-complete runtime environment that executes smart contracts on the Ethereum blockchain, allowing for the creation and execution of arbitrary programs on the network.

2024/10/17 18:12

イーサリアム仮想マシン (EVM) の仕組み

1. 概要

イーサリアム仮想マシン (EVM) は、イーサリアムブロックチェーン上でスマートコントラクトを実行するためのランタイム環境です。これは、開発者がブロックチェーン上で任意のプログラムを作成して実行できるようにする分散型のチューリング完全マシンです。

2. アーキテクチャ

EVM は次のもので構成されます。

スタック:データや演算結果を保存するメモリ領域
メモリ:契約コードとデータを保存する広大な線形ストレージ領域
プログラムカウンター:実行中の現在の命令を追跡するポインター
呼び出し元:実行を開始したコントラクトのアドレス
値:実行を呼び出したトランザクションで転送されたETHの量
入力データ:実行を呼び出したトランザクションとともに渡される任意のデータ

3. 実行プロセス

スマートコントラクトが呼び出されると、そのコード (バイトコードと呼ばれる) が EVM のメモリにロードされます。次に、EVM はバイトコード命令を命令ごとに実行し、必要に応じてスタックとメモリを操作します。

各命令は特定の量のガスを消費します。これは、ブロックチェーン上の計算に対して支払わなければならない料金です。
命令は、単純な算術演算 (例: add、sub) からより複雑なもの (例: 他のコントラクトの呼び出し、ストレージアクセス) まで多岐にわたります。
実行プロセスは次の状態になるまで継続します。
- 契約がガス欠になったり、
- コードの終わりに達したか、
- 例外が発生します (例: 0 による除算)。

4. 状態の変化

EVM は実行中に、アカウントを作成または更新し、ストレージを変更することにより、ブロックチェーンの状態を変更できます。

アカウントはブロックチェーン上のアドレスを表し、ETH とコードを保存します。
ストレージは、アカウントに関連付けられた任意のデータを保存するために使用されます。

5. 特徴

分散型: EVM の実行はイーサリアムネットワーク全体に分散されるため、安全性が高く、検閲に耐性があります。
チューリング完全: EVM は任意のプログラムを実行できるため、複雑なアプリケーションの開発が可能になります。
コストベースの計算:ガス消費により実行コストが制限され、無限ループや過剰な計算が防止されます。
アカウントの抽象化: EVM はブロックチェーン上のアカウントにアクセスして変更できるため、契約間のやり取りが容易になります。

6. 用途

EVM は主に次の目的で使用されます。

スマートコントラクトの実行:ブロックチェーン上でコードを実行して、タスクを自動化したり、ルールを強制したりします。
分散型アプリケーション (dApps) の作成:スマートコントラクトと対話する Web インターフェイスまたはモバイルアプリケーションを構築します。
ブロックチェーンプロトコルの開発:スマートコントラクトを使用したコンセンサスメカニズムとその他のブロックチェーンのプリミティブを定義します。

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