ブロックチェーンの仮想マシンは何ですか？スマートコントラクトを実行する方法は？

ブロックチェーンのコンテキストでの仮想マシンの概念は、分散化されたアプリケーションとスマートコントラクトがどのように機能するかを理解するために極めて重要です。ブロックチェーンテクノロジーの仮想マシン（VM）は、スマートコントラクトやその他の分散アプリケーション（DAPP）を実行するための制御された環境を提供する重要なコンポーネントです。 VMは、コードが安全で孤立した方法で実行されることを保証し、基礎となるハードウェアまたはネットワークリソースへの直接アクセスを防ぎます。この分離は、ブロックチェーンネットワークの整合性とセキュリティを維持するために不可欠です。

ブロックチェーンの仮想マシンとは何ですか？

ブロックチェーン仮想マシンは、基本的にブロックチェーンネットワーク内で実行されるコンピューターシステムのソフトウェアエミュレーションです。 Smart Contractコードの低レベルの表現であるBytecodeを解釈し、ブロックチェーンで実行します。ブロックチェーンVMの最もよく知られている例は、 Ethereum Virtual Machine（EVM）です。これは、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ために使用されます。 EVMは、スマートコントラクトにランタイム環境を提供し、ネットワーク内のすべてのノードで一貫して実行されるようにします。

仮想マシンはブロックチェーンでどのように機能しますか？

ブロックチェーン仮想マシンの操作には、いくつかの重要なステップが含まれます。スマートコントラクトがブロックチェーンに展開されると、VMが理解できるBytecodeにコンパイルされます。ブロックチェーンネットワーク内の各ノードは、VMの独自のインスタンスを実行し、トランザクションがスマートコントラクトをトリガーすると、各ノードのVMが契約のバイトコードを実行します。このプロセスにより、スマートコントラクトの実行が決定論的であることが保証されます。つまり、すべてのノードが同じ入力を考慮して同じ結果に達することを意味します。

ブロックチェーンセキュリティにおける仮想マシンの重要性

セキュリティは、仮想マシンがブロックチェーンテクノロジーに不可欠である主な理由の1つです。仮想環境でコードを実行することにより、VMはシステムの残りの部分からスマートコントラクトの実行を分離します。この分離により、悪意のあるコードが機密データにアクセスしたり、ネットワークに危害を加えたりすることができなくなります。さらに、VMは厳格なルールとガスの制限を実施して、無限のループやネットワークを侵害する可能性のあるその他のリソース集約型操作を防止します。

仮想マシンでスマートコントラクトを実行します

ブロックチェーン仮想マシンでのスマートコントラクトの実行には、契約のコードが正確かつ安全に実行されるようにするいくつかのステップが含まれます。 VMでスマートコントラクトを実行する方法は次のとおりです。

• スマートコントラクトを書く：まず、Ethereumの堅実さなど、ブロックチェーンのVMと互換性のあるプログラミング言語でスマートコントラクトを書く必要があります。
• スマートコントラクトをコンパイルする：コンパイラを使用して、VMが実行できるスマートコントラクトコードをBytecodeに変換します。
• スマートコントラクトの展開：バイトコードと必要な初期化パラメーターを含むトランザクションを送信して、ByteCodeをブロックチェーンに展開します。
• スマートコントラクトのトリガー：展開したら、その機能の1つを呼び出すトランザクションを送信することにより、スマートコントラクトをトリガーできます。このトランザクションはネットワークにブロードキャストされ、各ノードのVMによって処理されます。
• VMの実行：各ノードのVMは、バイトコードを解釈し、スマートコントラクトのロジックを実行します。実行の結果は、ブロックチェーンに記録されます。

さまざまなブロックチェーン内の仮想マシンの例

EVMは最も有名ですが、他のブロックチェーンには、特定のニーズに合わせて独自の仮想マシンがあります。たとえば、 CardanoブロックチェーンはIELE仮想マシンを使用します。これは、より効率的でスマートコントラクトの正式な検証をサポートするように設計されています。同様に、 EOSブロックチェーンは、従来のVMと比較して、より速い実行とパフォーマンスの向上を可能にするWebAssembly（WEBSM）ベースのVMを採用しています。

ブロックチェーン仮想マシンと対話する方法

ブロックチェーン仮想マシンとの対話には、通常、特殊なツールとインターフェイスを使用することが含まれます。例として、EVMと対話する方法は次のとおりです。

• ウォレットを使用する：イーサリアムのメタマスクなどのスマートコントラクトインタラクションをサポートする暗号通貨ウォレットを使用できます。これらのウォレットは、スマートコントラクトを展開および呼び出すためのユーザーフレンドリーなインターフェイスを提供します。
• 開発環境の使用：開発者は、多くの場合、リミックスやトリュフなどの統合開発環境（IDE）を使用します。これは、スマートコントラクトをブロックチェーンに直接書き、コンパイルし、展開するためのツールを提供します。
• コマンドラインインターフェイス（CLI） ：より高度なユーザーの場合、GethやParityなどのコマンドラインツールを使用してEVMと直接対話できます。これらのツールにより、スマートコントラクトの実行とブロックチェーンの相互作用を細かく制御できます。

仮想マシンでの課題と考慮事項

仮想マシンはブロックチェーン機能に不可欠ですが、課題も伴います。スマートコントラクトの実行はリソース集約型であり、ネットワークを遅くすることができるため、スケーラビリティは重大な懸念事項です。さらに、スマートコントラクトコードの複雑さは、適切に監査されてテストされていない場合、脆弱性につながる可能性があります。開発者は、ブロックチェーンVMでスマートコントラクトを設計および展開する際に、これらの要因を慎重に検討する必要があります。

よくある質問

Q：ブロックチェーンの仮想マシンは、スマートコントラクト以外の目的に使用できますか？

A：はい、スマートコントラクトの実行に加えて、ブロックチェーン仮想マシンは、分散型アプリケーション（DAPP）の実行、コンセンサスアルゴリズムの実行、さらにはブロックチェーンネットワーク内のテストとシミュレーションの目的でさえ使用できます。

Q：ガスメカニズムは仮想マシンに関連してどのように機能しますか？

A：ガスメカニズムは、ブロックチェーンVMで操作を実行するために必要な計算努力を測定および制限する方法です。各操作には事前に定義されたガスコストがあり、ユーザーはトランザクションを実行するためにガスの代金を支払う必要があります。これにより、ネットワークの乱用が防止され、リソースが公正に割り当てられることが保証されます。

Q：スマートコントラクトの実行に仮想マシンを使用する選択肢はありますか？

A：仮想マシンは最も一般的な方法ですが、一部のブロックチェーンでは、ネイティブコードの実行やサイドチェーンなどの代替案を探ります。ただし、これらの代替品には、多くの場合、独自のセキュリティと互換性の課題があります。

Q：仮想マシンの更新とアップグレードは、既存のスマートコントラクトにどのように影響しますか？

A：仮想マシンの更新は、既存のスマートコントラクトとの後方互換性を確保する必要があるため、複雑になる可能性があります。通常、ブロックチェーンネットワークは、VMの変更を導入するためにハードフォークまたはソフトフォークを実装し、すべてのノードが新しいルールに同意し、既存の契約が意図したとおりに機能し続けることを保証します。