スマート コントラクトは実際にブロックチェーン上でコードをどのように実行するのでしょうか?

スマートコントラクトの実行環境を理解する

1. スマート コントラクトは分散型ネットワーク内で動作し、すべてのノードがブロックチェーン台帳のコピーを保持します。コントラクトがデプロイされると、そのバイトコードがブロックチェーンに保存され、一意のアドレスが割り当てられます。ネットワーク内の各参加ノードは、このバイトコードを解釈して実行できる仮想マシン (イーサリアム仮想マシン (EVM) など) を実行します。

2. 実行環境は、決定的な動作を強制することにより、ノード間の一貫性を確保します。これは、同じ入力と状態が与えられた場合、コントラクト コードの実行時にすべてのノードが同じ結果を生成する必要があることを意味します。現在時刻や乱数へのアクセスなどの非決定的機能は、コンセンサス メカニズムを通じて制限されるか、シミュレートされます。

3. スマート コントラクトと対話するトランザクションにより、スマート コントラクトの実行がトリガーされます。これらのトランザクションには、送信者のアドレス、ターゲットのコントラクト アドレス、エンコードされた関数呼び出し、およびオプションのデータが含まれます。受信すると、ノードは実行を開始する前にトランザクション署名とガス制限を検証します。

4. ガスは計算量の単位として機能します。スマート コントラクト内のすべての操作は、事前に定義された量のガスを消費し、無限ループや不正な計算を防ぎます。提供されたガスが不十分な場合、実行は停止し、状態の変更は元に戻りますが、ガス料金は引き続き請求されます。

5. 検証が完了すると、トランザクションはマイナーまたはバリデーターによってブロックに組み込まれます。ブロック プロポーザーはコントラクト コードを実行し、結果の状態変化をブロードキャストします。他のノードは同じトランザクションを独立して再実行して正確さを検証し、信頼なしでコンセンサスを確保します。

コード実行におけるノードの役割

1. フルノードは、すべてのスマートコントラクトコードとストレージ状態を含むブロックチェーン履歴全体をダウンロードして保存します。新しいトランザクションが到着すると、新しい入力を処理する前に、生成時のコントラクト ロジックを再生して、現在の状態が正確であることを確認します。

2. ノードがコントラクトを対象としたトランザクションを受信すると、実行が開始されます。ノードはローカル ストレージからコントラクトのバイトコードを取得し、それを EVM にロードします。トランザクションからの入力データによって、どの関数が呼び出され、どのパラメータが渡されるかが決まります。

3. 実行中、EVM はオペコードを順番に処理し、メモリ、スタック、ストレージを管理します。変数の更新やトークンの転送など、コントラクトの状態に対する変更は、トランザクションが正常に完了するまで一時的に保持されます。

4. ノードは、コントラクトによって発行されたイベントのログを維持します。ログは状態の一部ではありませんが、外部からクエリできます。これらのログは、オフチェーン アプリケーションがブロックチェーン全体をスキャンすることなく契約アクティビティを追跡するのに役立ちます。

5. 実行後、各ノードは結果を生成します: 状態更新による成功、ロールバックによる失敗、またはガス欠例外。ブロックの有効性について合意が得られた後にのみ、これらの変更はグローバル状態で永続的になります。

トランザクションのライフサイクルと状態の変化

1. ユーザーは、受信者のコントラクトと関数呼び出しを指定するトランザクションに署名することで対話を開始します。ウォレット ソフトウェアは、多くの場合、トランザクションをネットワークにブロードキャストする前に、ABI 標準を使用して関数セレクターと引数をエンコードします。

2. 保留中のトランザクションは mempool に入り、マイナーまたはバリデーターがガスの価格と可用性に基づいてトランザクションを選択します。通常、より高額な取引は次のブロックに優先的に組み込まれます。

3. ブロックを構築するとき、バリデーターは選択された各トランザクションを順番に実行します。 1 つのトランザクションの結果は、後続のトランザクションで使用される状態に影響を与える可能性があるため、一貫性のためには順序が重要です。

4.状態の変更は、完全な検証と合意の確認後にのみ発生します。ノードがローカルで新しい残高またはストレージ値を計算した場合でも、ネットワークの大部分でブロックが完了するまでは暫定的なままになります。

5. 最終性は、基礎となるコンセンサスメカニズムに依存します。イーサリアムのようなプルーフ・オブ・ステーク システムでは、バリデーターの 3 分の 2 がチェックポイント ブロックに同意した後にファイナリティが達成されるため、再組織化は非常にありそうにありません。

よくある質問

スマート コントラクトの実行中にエラーが発生した場合はどうなりますか?ゼロによる除算、配列の範囲外、アサーションの失敗などのエラーが発生すると、EVM は例外をトリガーします。これにより、トランザクションはすべての状態変更を元に戻し、システムを実行前の状態に戻します。ただし、故障するまでに消費したガスは返金されません。

スマート コントラクトのコードは展開後に変更できますか?通常、スマート コントラクト コードは、一度デプロイされると不変になります。開発者は、プロキシ パターンまたはアップグレード可能なコントラクト アーキテクチャを使用して、変更をシミュレートします。これらの設計ではロジックをストレージから分離し、既存のデータを保持しながら新しい実装を参照できるようにします。

外部データソースはスマートコントラクトとどのように連携するのでしょうか?スマートコントラクトはオフチェーンデータに直接アクセスできません。オラクルは仲介者として機能し、外部 API から情報を取得し、トランザクションを介してオンチェーンに送信します。 Chainlink のような信頼できるオラクル ネットワークは、価格情報や天気予報などの改ざん防止データ フィードを提供します。

ガスの価格が法定通貨ではなく仮想通貨で設定されているのはなぜですか?ネイティブ トークンのガス価格設定により、ネットワーク内のインセンティブが調整されます。マイナーやバリデーターは、計算コストの測定に使用されるのと同じ通貨で報酬を受け、自立した経済を生み出します。法定価格の変動は市場動向に吸収され、リソース使用量の観点から運用コストを予測可能に保ちます。