ماشین مجازی اتریوم (EVM) جزء مرکزی شبکه اتریوم است، یک پلت فرم منبع باز که چشم انداز فناوری بلاک چین را به طور کامل تغییر داده است. اگرچه EVM فقط برای شبکه اتریوم مفید است، اهمیت آن فراتر از خود شبکه است. امروزه بیشتر شبکه‌های بلاک چین تلاش می‌کنند تا با EVM سازگار باشند، تا حدی به دلیل سهم بازار بزرگ اتریوم از توسعه‌دهندگان و جامعه dApp.
در این مقاله، ایده‌های اساسی پشت EVM، ویژگی‌های آن، نقش آن در اکوسیستم اتریوم و آینده‌ای برای EVM را بررسی می‌کنیم.
ماشین مجازی اتریوم (EVM) چیست؟
ماشین مجازی اتریوم (EVM) یک ماشین مجازی غیرمتمرکز و کامل تورینگ است که به عنوان محیط زمان اجرا برای قراردادهای هوشمند در بلاک چین اتریوم عمل می کند. این به عنوان پلت فرم اجرایی برای این قراردادهای هوشمند عمل می کند و آنها را قادر می سازد تا با شبکه اتریوم اجرا و تعامل داشته باشند. EVM به گونه‌ای طراحی شده است که یک محیط سندباکس باشد و تضمین کند که اجرای قراردادهای هوشمند ایمن، قطعی و جدا از شبکه اصلی است.
EVM همراه با زبان برنامه نویسی بومی Solidity، نقش مهمی در جذب جامعه توسعه دهندگان به اتریوم ایفا می کند. انعطاف‌پذیری، ابزارهای توسعه‌دهنده گسترده و پایگاه کاربری بزرگ این پلتفرم به جذابیت آن برای توسعه‌دهندگان برنامه‌های غیرمتمرکز (DApp) کمک می‌کند.
فراتر از عملکردهای اصلی، EVM دسترسی به تمام گره های شبکه، مدیریت اجرای قراردادهای هوشمند و نظارت بر تراکنش ها در بلاک چین اتریوم را حفظ می کند. این EVM را به عنوان یکی از قوی ترین ماشین های مجازی امروزی قرار می دهد.
خاستگاه ماشین مجازی اتریوم (EVM)
شبکه اتریوم که در سال 2013 توسط برنامه نویس Vitalik Buterin معرفی شد، بیشتر موفقیت خود را مدیون ماشین مجازی اتریوم (EVM) است. EVM که توسط Gavin Wood در دوران تصدی او در Ethereum طراحی شد، به زبان C++ نوشته شده است و از کامپایلر پروژه LLVM استفاده می کند. این به طور مداوم به عنوان یک ماشین حالت ویژه عمل می کند و وضعیت هر بلاک را در بلاک چین اتریوم از طریق عملیات تغییرناپذیر تعیین می کند.
EVM اعمال گره‌ها را در دفتر کل توزیع‌شده کنترل می‌کند و قوانینی را برای تغییر حالت از بلوک به بلوک تعریف می‌کند و عملکرد قرارداد هوشمند را که اتریوم به آن مشهور است، فعال می‌کند.
نقش EVM اجرای کدهای قرارداد هوشمند، نوشته شده به زبان هایی مانند Solidity، با استفاده از مجموعه ای از 140 اپکد استاندارد و اجرای عملیات های مختلف پشته مخصوص بلاک چین است.
ویژگی های کلیدی ماشین مجازی اتریوم
ماشین مجازی اتریوم یک جزء اساسی از بلاک چین اتریوم است که دارای چندین ویژگی و عملکرد کلیدی است:
- اجرای غیرمتمرکز:
کار بر روی یک شبکه غیرمتمرکز از گره ها تضمین می کند که هیچ نهاد واحدی عملیات خود را کنترل نمی کند و با ماهیت غیرقابل اعتماد و مقاوم در برابر سانسور بلاک چین اتریوم هماهنگ است.
- سیستم Opcode
EVM از یک سیستم Opcode برای تعریف اقدامات خاص در طول اجرای کد استفاده می کند. اپکدها اجزای اساسی دستورالعمل های EVM هستند که شامل عملیات های حسابی، ذخیره و بازیابی داده ها، عبارات شرطی، تعامل قرارداد، و توابع مختلف دیگر می شود.
قراردادهای هوشمند که در ابتدا به زبان‌های سطح بالا توسط توسعه‌دهندگان نوشته می‌شدند، در مجموعه‌ای از کدهای عملیاتی قابل فهم برای EVM جمع‌آوری می‌شوند و اجرا را تسهیل می‌کنند.
- اجرای هوشمند قرارداد
قراردادهای هوشمند برنامه های مستقلی هستند که شرایط توافق را اجرا می کنند یا اقدامات خاصی را تحت شرایط از پیش تعریف شده انجام می دهند.
ماشین مجازی اتریوم (EVM) به طور هدفمند برای این قراردادهای هوشمند ساخته شده است که معمولاً در زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند Solidity نوشته می شوند. توسعه دهندگان کد خود را به بایت کد تبدیل می کنند، یک زبان سطح پایین قابل درک برای EVM.
یک قرارداد هوشمند پس از استقرار در بلاک چین اتریوم تغییر ناپذیر می شود، به این معنی که کد و عملکرد آن تغییرناپذیر می ماند. EVM منطق و قوانین تعبیه شده قرارداد هوشمند را با جدیت اجرا می کند و اجرای آن به طور شفاف در بلاک چین عمومی قابل ممیزی است.
- اجرای قطعی
ماشین مجازی اتریوم (EVM) اجرای قطعی را تضمین می‌کند و تضمین می‌کند که با ورودی و حالت اولیه یکسان، هر گره در شبکه اتریوم دقیقاً همان نتیجه را هنگام اجرای یک تراکنش یا قرارداد هوشمند داشته باشد.
این جبر برای ایجاد اجماع بین همه گره‌ها، حصول اطمینان از توافق یکنواخت در مورد وضعیت بلاک چین، حیاتی است. با حمایت از اجرای قطعی، اعتماد و قابلیت اطمینان افزایش می‌یابد و یک محیط اجماع محور در همه شرکت‌کنندگان شبکه ایجاد می‌شود.
- کامل بودن تورینگ
توانایی EVM برای انجام هر محاسبات قابل بیان الگوریتمی به توسعه دهندگان انعطاف پذیری قابل توجهی در ایجاد الگوریتم های پیچیده و راه حل های نوآورانه بلاک چین ارائه می دهد. این ویژگی آن را جلوتر از بلاک چین های ساده تر و غیر کامل تر قرار می دهد.
دستیابی به کامل بودن تورینگ چالش‌های خاصی را به همراه دارد که خطر حلقه‌های بی‌نهایت یک نگرانی قابل‌توجه است. با این حال، سیستم گاز یک عامل کاهش دهنده برای این چالش است.
- سیستم گاز
گاز نشان دهنده هزینه منابع محاسباتی مورد نیاز برای تکمیل یک تراکنش یا اجرای یک قرارداد هوشمند است.
EVM از یک سیستم گاز برای مدیریت کارآمد تخصیص منابع استفاده می‌کند و تضمین می‌کند که کاربران برای منابعی که استفاده می‌کنند پرداخت می‌کنند.
سیستم گاز دارای دو هدف است: جلوگیری از هرزنامه و سوء استفاده از شبکه با تحمیل هزینه بر مصرف منابع و انگیزه استخراج‌کنندگان و گره‌ها برای انجام معاملات با ارائه کارمزد تراکنش در گاز.
- انزوا و امنیت
هر قرارداد هوشمند در “جعبه ماسهبازی” تعیین شده خود عمل می کند، و تضمین می کند که اقدامات یا شرایط یک قرارداد، وضعیت یا عملیات دیگران را مختل نمی کند.
اجرای کد در یک محیط ایمن و ایزوله با در بر داشتن آسیب‌پذیری‌های بالقوه در قراردادهای هوشمند فردی، امنیت را افزایش می‌دهد.
یکپارچگی کلی شبکه اتریوم، حتی در صورت بروز اشکال یا مصالحه در یک قرارداد، بی‌تأثیر باقی می‌ماند.
- اجرای مبتنی بر پشته
EVM از یک مدل اجرای مبتنی بر پشته استفاده می‌کند، داده‌ها و عملوندها را به پشته می‌فرستد و عملیات را با بیرون زدن مقادیر از پشته انجام می‌دهد و اجرای کد کارآمد و قابل پیش‌بینی را تضمین می‌کند.
- محاسبات جهانی
استفاده از قدرت محاسباتی ترکیبی همه گره‌های شرکت‌کننده، محاسبات جهانی را امکان‌پذیر می‌سازد، افزونگی، تحمل خطا و مقاومت در برابر سانسور را تقویت می‌کند.
ماشین مجازی اتریوم (EVM) چگونه کار می کند
EVM به عنوان یک ماشین پشته عمل می کند و عمق پشته 1024 مورد را مدیریت می کند که هر یک کلمه 256 بیتی است. حافظه موقت را در قالب یک آرایه بایت حفظ می کند و بین تراکنش های موجود در بلاک چین اتریوم تغییر می کند. در طول پردازش، EVM یک حالت ماشین فرار و یک وضعیت جهانی یا جهانی حاوی اطلاعاتی درباره حساب‌های بلاک چین اتریوم را نشان می‌دهد.
کد EVM از زمان راه‌اندازی شبکه اتریوم در سال 2015، بارها و بارها تکرار شده است که منجر به پیاده‌سازی‌های متعددی در حال حاضر در حال استفاده شده است. EVM به عنوان میانجی بین گره‌های اتریوم و اجرای کد، نتایج ثابتی را بدون فاش کردن جزئیات پیچیده برای مشتریان یا گره‌ها تضمین می‌کند.
در اینجا خلاصه ای از عملکرد آن است:
Nodes
Nodes ممکن است ماینرهایی باشند که مسئولیت افزودن بلاک های جدید به بلاک چین یا به عنوان گره های کاملی را دارند که کل بلاک چین اتریوم را ذخیره و تایید می کنند. هر گره یک کپی از ماشین مجازی اتریوم
(EVM) را نگه می دارد و به طور فعال در اجرای کد در سراسر شبکه شرکت می کند.
مکانیسم اجماع
اتریوم از مکانیسم اجماع اثبات سهام استفاده می کند، جایی که اعتبار سنجی ها (اپراتورهای گره) ارز دیجیتال را برای ایجاد بلوک های جدید و اعتبارسنجی تراکنش ها به اشتراک می گذارند و از مشارکت صادقانه به دلیل سهام مالی خود اطمینان حاصل می کنند.
اجرای کد
تراکنش ها یا قراردادهای هوشمند ارسالی به شبکه برای تمامی گره ها پخش می شود. EVM هر گره کد را پردازش می کند و در نتیجه اجرای کد به اجماع می رسد. قدرت EVM در مقیاس جهانی آن نهفته است، با هزاران گره که کد را به صورت مشترک اجرا می کنند و از افزونگی، امنیت و تغییر ناپذیری اطمینان می دهند.
هدف ماشین مجازی اتریوم (EVM)
EVM به طور قابل‌اطمینانی تمام برنامه‌های موجود در شبکه اتریوم را تامین می‌کند و به‌عنوان برنامه‌ای فراگیر برای برنامه‌های اجرایی کوچک‌تر که به عنوان قراردادهای هوشمند شناخته می‌شوند، عمل می‌کند. توسعه دهندگان می توانند این قراردادها را به زبان های برنامه نویسی مختلف از جمله Solidity، Vyper، Python و Yul بنویسند.
انعطاف‌پذیری ارائه شده توسط EVM منجر به هزاران DApps در فضاهای مالی غیرمتمرکز (DeFi) و توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) شده است. این DAppها و قراردادهای هوشمند تشکیل دهنده آنها به بایت کد تبدیل شده و بین تمام گره های شبکه اتریوم توزیع می شوند.
مزایای ماشین مجازی اتریوم (EVM)
عملکرد EVM به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا کد را بدون نگرانی در مورد تأثیر آن بر شبکه یا امنیت داده ها در رایانه های نود اجرا کنند. اجرای قراردادهای هوشمند پیچیده را در محیط‌های محاسباتی متنوع با اجماع توزیع شده امکان‌پذیر می‌سازد و اطمینان می‌دهد که شکست یک گره بر عملکرد DApp یا قرارداد هوشمند تأثیر نمی‌گذارد.
داده های حساب جهانی که توسط EVM نگهداری می شود، ایجاد کدهای قرارداد هوشمند قابل اعتماد و DApp های متمایز را تسهیل می کند. سازگاری EVM و در دسترس بودن کدهای استاندارد، آن را به پلتفرم ترجیحی برای توسعه Web3 تبدیل کرده است، با افزایش تعداد بلاک چین های لایه 2 سازگار با EVM که موارد استفاده آن را گسترش می دهند.
معایب ماشین مجازی اتریوم (EVM)
EVM دارای معایبی است، از جمله هزینه‌های بالای تراکنش (هزینه‌های گاز) مرتبط با اجرای قراردادهای هوشمند در شبکه اتریوم. این کارمزدها که بر حسب ETH پرداخت می‌شوند، بر اساس پیچیدگی قرارداد و ازدحام شبکه متفاوت است.
انتخاب Solidity به‌عنوان زبان اصلی چالشی را ایجاد می‌کند، که نیازمند توسعه‌دهندگان بسیار ماهر است که باید از تخصص فنی برای ایجاد قراردادهای هوشمند کارآمد در این زبان برخوردار باشند.
آینده ماشین مجازی اتریوم چیست؟
در حالی که EVM اکوسیستم بلاک چین را متحول کرده است، پیشرفت های مداوم در پروژه های مختلف بلاک چین مشاهده می شود. بلاک‌چین‌های سازگار با EVM هزینه‌های گاز کمتر و سرعت تراکنش‌های سریع‌تری را ارائه می‌کنند و تعامل یکپارچه با کاربران اتریوم را تسهیل می‌کنند.
با تکمیل ادغام اتریوم در سپتامبر 2022، تمرکز بر انتقال از EVM به Ethereum WebAssembly (eWASM) تغییر می کند. طراحی شده به صورت ماژولار و مستقل از پلتفرم، eWASM به عنوان یک تغییر دهنده بازی بالقوه برای پروتکل اتریوم در نظر گرفته می شود. با این حال، آیا eWASM جایگزین EVM به عنوان قابل اعتمادترین مکانیسم برای قراردادهای هوشمند خواهد شد یا خیر، یک سوال برای آینده باقی می ماند.
نتیجه گیری
در پایان، ماشین مجازی اتریوم به عنوان یک محیط اجرایی پیچیده، غیرمتمرکز و ایمن است که پایه و اساس بلاک چین اتریوم را شکل می دهد. ویژگی‌ها و عملکردهای آن به ایجاد برنامه‌های غیرمتمرکز با منطق پیچیده قدرت می‌دهد و زمینه را برای راه‌حل‌های بلاک چین قابل اعتماد، مقاوم در برابر سانسور و قابل اعتماد ایجاد می‌کند.
قابلیت‌های نوآورانه ماشین مجازی اتریوم، آن را به خط مقدم تکامل بلاک چین، هدایت پیشرفت و تعریف مجدد چشم‌انداز دیجیتال سوق داده است. زیرا نقشی محوری در تحول مداوم صنایع و دنبال کردن آینده‌ای شفاف، کارآمد و غیرمتمرکز دارد.
