Ethereum Virtual Machine

Материал из cryptofutures.trading
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ethereum Virtual Machine

Ethereum Virtual Machine (EVM) – это движок, который выполняет смарт-контракты в сети Ethereum. Это, по сути, распределенный виртуальный компьютер, работающий на множестве узлов сети Ethereum, что обеспечивает децентрализованное и безопасное выполнение кода. EVM является краеугольным камнем функциональности Ethereum, позволяя создавать и развертывать децентрализованные приложения (DApps) и другие сложные блокчейн-решения. Понимание EVM критически важно для любого, кто хочет глубоко изучить Ethereum и разрабатывать на этой платформе. Эта статья предоставит всесторонний обзор EVM, ориентированный на новичков, но достаточно подробный для тех, кто хочет понять его внутреннюю работу.

Что такое Виртуальная Машина?

Прежде чем углубиться в конкретно EVM, важно понять концепцию виртуальных машин (VM) в целом. Виртуальная машина – это программная эмуляция компьютерной системы. Она создает изолированную среду, в которой можно запускать программное обеспечение, не влияя на основную операционную систему хоста. Это позволяет запускать программы, написанные для разных операционных систем, на одном физическом компьютере.

EVM – это особый тип виртуальной машины, разработанный для выполнения кода, хранящегося в блокчейне Ethereum. В отличие от традиционных VM, EVM является детерминированной. Это означает, что при одинаковых входных данных EVM всегда выдает один и тот же результат, независимо от того, на каком узле она выполняется. Эта детерминированность является ключевым аспектом безопасности и консенсуса в сети Ethereum.

Архитектура Ethereum Virtual Machine

EVM имеет сложную архитектуру, включающую несколько ключевых компонентов:

  • Память (Memory): Волатильная память, используемая для хранения временных данных во время выполнения смарт-контракта. Она сбрасывается после завершения каждого выполнения смарт-контракта.
  • Хранилище (Storage): Постоянное хранилище, привязанное к каждому аккаунту (адресу) в Ethereum. Хранилище используется для хранения данных смарт-контракта, которые должны сохраняться между вызовами. Хранилище значительно дороже, чем память, с точки зрения затрат на газ.
  • Стек (Stack): Структура данных, используемая для хранения временных значений и аргументов во время выполнения смарт-контракта. EVM использует стек, основанный на 256-битных словах.
  • Программный счетчик (Program Counter): Указывает на текущую инструкцию, выполняемую EVM.
  • Газ (Gas): Механизм, используемый для ограничения вычислительных ресурсов, потребляемых смарт-контрактом. Каждая операция в EVM имеет определенную стоимость газа, и пользователь должен заплатить эту стоимость, чтобы выполнить смарт-контракт. Это предотвращает бесконечные циклы и другие атаки, использующие чрезмерные вычислительные ресурсы. Gas (Ethereum)
  • Блокчейн (Blockchain): Распределенная база данных, содержащая все транзакции и состояния всех аккаунтов в сети Ethereum. EVM взаимодействует с блокчейном для чтения и записи данных.

Язык байт-кода EVM

EVM не выполняет код, написанный на высокоуровневых языках программирования, таких как Solidity или Vyper, напрямую. Вместо этого, код смарт-контракта сначала компилируется в байт-код EVM – низкоуровневый язык инструкций, понятный EVM. Байт-код состоит из последовательности операций (opcode), каждая из которых соответствует определенной инструкции, которую EVM может выполнить.

Примеры opcode:

  • ADD: Сложение двух значений на стеке.
  • MUL: Умножение двух значений на стеке.
  • PUSH: Помещение значения на стек.
  • POP: Удаление значения со стека.
  • CALL: Вызов другого смарт-контракта.
  • STORAGE: Чтение или запись данных в хранилище.

Понимание байт-кода EVM может быть полезным для оптимизации смарт-контрактов и выявления потенциальных уязвимостей.

Процесс выполнения смарт-контракта

Когда пользователь отправляет транзакцию, вызывающую смарт-контракт, происходит следующий процесс:

1. Транзакция отправляется: Пользователь подписывает транзакцию, содержащую данные вызова смарт-контракта. 2. Транзакция транслируется: Транзакция транслируется в сеть Ethereum. 3. Транзакция включается в блок: Майнеры или валидаторы выбирают транзакции для включения в новый блок. 4. Выполнение смарт-контракта: Каждый узел в сети Ethereum независимо выполняет транзакцию и смарт-контракт с использованием EVM. EVM загружает байт-код смарт-контракта и начинает его выполнение. 5. Проверка результатов: Все узлы сравнивают результаты выполнения. Если результаты не совпадают, это указывает на ошибку или злонамеренное поведение. 6. Обновление состояния: Если все узлы согласны с результатами, состояние блокчейна обновляется для отражения изменений, внесенных смарт-контрактом.

Оптимизация смарт-контрактов и газ

Поскольку каждая операция в EVM стоит газа, оптимизация смарт-контрактов для минимизации потребления газа является важной задачей для разработчиков. Некоторые методы оптимизации включают:

  • Использование эффективных структур данных: Выбор структур данных, которые минимизируют использование памяти и хранилища.
  • Минимизация количества операций: Упрощение логики смарт-контракта и удаление ненужных операций.
  • Кэширование данных: Кэширование часто используемых данных в памяти, чтобы избежать дорогостоящих операций чтения из хранилища.
  • Использование шаблонов проектирования: Применение проверенных шаблонов проектирования для создания эффективных и безопасных смарт-контрактов.

Понимание стоимости газа различных операций в EVM имеет решающее значение для оптимизации смарт-контрактов. Существуют инструменты для анализа потребления газа смарт-контрактов, такие как Remix IDE и Slither.

Безопасность EVM и смарт-контрактов

EVM и смарт-контракты подвержены различным уязвимостям безопасности. Некоторые распространенные уязвимости включают:

  • Переполнение и недополнение: Проблемы, связанные с обработкой больших или маленьких чисел.
  • Уязвимости Reentrancy: Позволяют злоумышленнику повторно вызывать смарт-контракт до завершения предыдущего вызова.
  • Арифметические ошибки: Ошибки, связанные с неправильными вычислениями.
  • Denial of Service (DoS): Атаки, направленные на перегрузку смарт-контракта и предотвращение его использования.
  • Front Running: Использование информации о предстоящих транзакциях для получения прибыли.

Разработчики должны тщательно тестировать свои смарт-контракты и использовать лучшие практики безопасности для предотвращения этих уязвимостей. Аудит смарт-контрактов сторонними компаниями также может помочь выявить и устранить потенциальные проблемы. Смарт-контракт (безопасность)

EVM и масштабируемость Ethereum

EVM является одним из основных факторов, ограничивающих масштабируемость Ethereum. Выполнение смарт-контрактов на EVM требует значительных вычислительных ресурсов, что может привести к медленной скорости транзакций и высоким комиссиям за газ. Для решения этой проблемы разрабатываются различные решения масштабирования, такие как:

  • Layer-2 решения: Решения, которые обрабатывают транзакции вне основной цепочки Ethereum, а затем объединяют результаты в основную цепочку. Примеры: Rollups (Ethereum), State Channels
  • Sharding: Разделение блокчейна Ethereum на несколько более мелких шардов, каждый из которых может обрабатывать транзакции независимо.
  • EVM-совместимые альтернативы: Создание новых виртуальных машин, которые совместимы с EVM, но более эффективны.

Будущее EVM

Разработка EVM продолжается, и в будущем ожидаются дальнейшие улучшения. Некоторые из перспективных направлений развития включают:

  • EVM 2.0: Новая версия EVM, которая должна повысить производительность и безопасность.
  • Поддержка новых языков программирования: Расширение поддержки языков программирования, помимо Solidity и Vyper.
  • Улучшенная отладка и анализ: Разработка более мощных инструментов для отладки и анализа смарт-контрактов.

Понимание EVM является фундаментальным для разработки и использования децентрализованных приложений на Ethereum. По мере развития Ethereum и появления новых решений масштабирования EVM будет продолжать играть ключевую роль в экосистеме.

Связанные темы

  • Solidity – наиболее популярный язык программирования для смарт-контрактов на Ethereum.
  • Web3 – набор протоколов и API для взаимодействия с блокчейном Ethereum.
  • Decentralized Finance (DeFi) – финансовые приложения, построенные на блокчейне Ethereum.
  • Non-Fungible Tokens (NFTs) – уникальные цифровые активы, представленные в блокчейне Ethereum.
  • Ethereum Name Service (ENS) – система доменных имен для Ethereum.

Стратегии, технический анализ и анализ объемов торгов


Рекомендуемые платформы для торговли фьючерсами

Платформа Особенности фьючерсов Регистрация
Binance Futures Плечо до 125x, USDⓈ-M контракты Зарегистрироваться
Bybit Futures Вечные обратные контракты Начать торговлю
BingX Futures Торговля по копиям Присоединиться к BingX
Bitget Futures Контракты с гарантией USDT Открыть счет
BitMEX Криптовалютная платформа, плечо до 100x BitMEX

Присоединяйтесь к нашему сообществу

Подпишитесь на Telegram-канал @strategybin для получения дополнительной информации. Лучшие платформы для заработка – зарегистрируйтесь сейчас.

Участвуйте в нашем сообществе

Подпишитесь на Telegram-канал @cryptofuturestrading, чтобы получать аналитику, бесплатные сигналы и многое другое!

Источник — https://cryptofutures.trading/ru/index.php?title=Ethereum_Virtual_Machine&oldid=4850