Виртуальная машина Ethereum (EVM) — это программное обеспечение, которое выполняет смарт-контракты и обновляет состояние сети после каждого добавления нового блока в цепочку.

Состояние сети — это текущее состояние всех счетов и смарт-контрактов в сети. 

EVM является важнейшей частью Ethereum, поскольку она обеспечивает среду для выполнения смарт-контрактов.

Смарт-контракты — это самоисполняемые контракты, которые хранятся в блокчейне и могут автоматически выполняться при соблюдении определенных условий.

EVM находится поверх аппаратного и сетевого уровня узлов Ethereum. Ее основная цель — вычислять состояние сети, запускать и компилировать различные типы кода смарт-контрактов в удобочитаемый формат, называемый «байткод».

Рис. 1

Это позволяет смарт-контрактам, развернутым на совместимых с EVM цепочках, таких как Polygon или Avalanche, распознаваться узлами Ethereum и позволяет разработчикам относительно легко переносить свои приложения или токены с Ethereum на другие совместимые с EVM цепочки.

Виртуальные машины

Виртуальные машины (Virtual Machines, VMs) представляют собой программные комплексы, имитирующие работу физических компьютеров. Они создаются на базе существующей операционной системы и обладают собственными виртуальными аппаратными ресурсами, такими как процессор, память и жесткий диск.

Виртуальные машины позволяют использовать ресурсы более эффективно, что снижает затраты на оборудование и обслуживание, они также позволяют создавать изолированные среды разработки и тестирования.

Виртуальные машины являются важной технологией, которая позволяет создавать гибкие, масштабируемые и безопасные инфраструктуры. Они широко используются в различных областях, включая облачные вычисления, разработку программного обеспечения и криптовалюты.

Рис. 2

Ethereum (EVM) и полнота по Тьюрингу

Термин “полнота по Тьюрингу” пришел из теоретической информатики и описывает способность системы или машины вычислять любую функцию, которую может вычислить теоретическая машина Тьюринга.

Машина Тьюринга – это абстрактная модель компьютера, предложенная Аланом Тьюрингом в 1936 году. Она считается одной из самых простых моделей вычислений, способных имитировать любую другую вычислительную машину.

Полнота по Тьюрингу означает, что система или машина обладает всеми необходимыми возможностями для выполнения любого вычисления, которое может выполнить любая другая система или машина. Это свойство имеет большое значение для теории вычислимости и теории сложности, поскольку оно позволяет определить пределы того, что можно и нельзя вычислить с помощью компьютеров.

В контексте виртуальной машины Ethereum (EVM) полнота по Тьюрингу означает, что EVM может выполнять любой смарт-контракт, который может быть написан на языке программирования Solidity. Это свойство делает EVM универсальной платформой для разработки децентрализованных приложений (dApps).

Ключевые особенности Ethereum (EVM)

Виртуальная машина Ethereum (EVM) — это децентрализованная машина состояний, которая управляет блокчейном Ethereum. Она отвечает за выполнение смарт-контрактов, которые являются самоисполняющимися программами, записанными в блокчейне.

EVM имеет следующие особенности:

• Тьюринг-полнота: EVM является Тьюринг-полной, что означает, что она может выполнять любые логические задачи, которые могут быть выполнены на обычном компьютере. Это делает ее мощной и гибкой платформой для разработки смарт-контрактов.
• Распределенность: EVM является децентрализованной, что означает, что она выполняется на каждом узле сети Ethereum. Это делает ее устойчивой к сбоям и атакам.
• Прозрачность: EVM является прозрачной, что означает, что ее исходный код открыт для общественности. Это позволяет любому проверить правильность работы EVM.

EVM является ключевым компонентом сети Ethereum. Она позволяет разработчикам создавать сложные и масштабируемые смарт-контракты и приложения, которые могут использоваться для широкого спектра целей.

Использование EVM в сети Ethereum

Смарт контракты: EVM выполняет код смарт-контрактов согласно их логике.EVM обеспечивает неизменность смарт-контрактов. Это означает, что код смарт-контракта не может быть изменен после его развертывания. Это обеспечивает целостность и прозрачность смарт-контрактов.
Децентрализованные финансы (DeFi): EVM используется для создания децентрализованных финансовых приложений (DeFi), которые позволяют пользователям совершать финансовые операции, такие как обмен валют, предоставление кредитов и управление инвестициями, без необходимости обращаться к централизованному посреднику.

Невзаимозаменяемые токены (NFT): EVM используется для создания невзаимозаменяемых токенов (NFT), которые представляют собой уникальные цифровые активы, такие как произведения искусства, коллекционные предметы или игровые предметы.

Игры: EVM используется для создания децентрализованных игр, в которых игроки могут взаимодействовать друг с другом без необходимости доверять третьей стороне.

EVM продолжает развиваться и совершенствоваться, и она является ключом к будущему сети Ethereum.

Рис. 3

Экономика EVM

EVM создает экономику с помощью газа “gas”.

Газ — это единица измерения вычислительной мощности, необходимой для выполнения смарт-контракта в сети Ethereum. Он используется для двух основных целей:

Оплата за выполнение смарт-контрактов: Когда кто-то хочет выполнить смарт-контракт, он должен заплатить газовые сборы. Эти сборы идут вознаграждением майнерам, которые подтверждают транзакцию и запускают код смарт-контракта.

Механизм стимулирования сети: Газовые сборы также используются для создания системы стимулирования в сети Ethereum. Майнеры могут выбирать, какие транзакции подтверждать в первую очередь, основываясь на размере газовых сборов. Это означает, что транзакции, которые предлагают более высокие газовые сборы, будут подтверждены быстрее.

Количество газа, необходимого для выполнения смарт-контракта, зависит от сложности контракта. Более сложные контракты, которые выполняют больше вычислений, потребуют больше газа.

В Ethereum также есть валидаторы, которые обеспечивают достоверность всей информации о каждой транзакции в сети; что средств, находящихся на счету отправителя, достаточно для оплаты выполнения смарт-контракта; и что EVM в процессе выполнения функции не столкнулась с исключениями.

Каждый  может стать участником экосистемы Ethereum, запустив полный узел (ноду) и инициализировать пустую копию EVM, загрузив историю Ethereum – все блоки, начиная с нулевого блока.

Запуск ноды Ethereum дает ряд преимуществ, в том числе:

Участие в сети Ethereum. Запустив ноду, вы становитесь полноправным участником сети Ethereum. Вы можете проверять транзакции, взаимодействовать с децентрализованными приложениями (DApps) и вносить свой вклад в развитие сети.

Контроль над финансами. Если вы держите Ethereum, запуск ноды позволяет вам хранить свои средства в автономном режиме, не полагаясь на сторонние сервисы.

Дополнительный доход. Если вы являетесь валидатором, вы можете получать вознаграждение за создание новых блоков.

Запуск ноды Ethereum требует значительных вычислительных ресурсов и дискового пространства. Кроме того, процесс загрузки истории Ethereum может занять несколько дней или даже недель.