Вы когда-нибудь задумывались, почему Etheree поддерживает не только простые транзакции? От глобальных финансовых платформ до рынков цифрового искусства, децентрализованных организаций и даже… Платежи Ethereum, Эта сеть позволяет системам работать без банков и посредников. Это возможно не только благодаря блокчейну, но и благодаря базовому механизму, который превращает Ethereum в программируемую сеть. В этой статье мы рассмотрим, как работает виртуальная машина Ethereum (EVM), почему она важна и что она означает для будущего децентрализованных приложений. В этой статье мы рассмотрим, как работает виртуальная машина Ethereum (EVM), почему она важна и что она означает для будущего децентрализованных приложений.
Что такое виртуальная машина Ethereum (EVM)?
По своей сути виртуальная машина Ethereum (EVM) — это программная среда, работающая на каждом узле Ethereum. Она действует как глобальный децентрализованный компьютер, где программы (смарт-контракты) выполняются точно так, как написано.
- Каждый узел Ethereum запускает идентичную копию EVM.
- Он гарантирует, что смарт-контракты и транзакции всегда и везде дают одинаковый результат.
- Это Тьюринг-полный, то есть теоретически он может выполнить любое вычисление при наличии достаточных ресурсов.
👉 Представьте себе EVM как операционную систему Ethereum. Подобно тому, как Windows или macOS запускают программное обеспечение на вашем компьютере, EVM запускает смарт-контракты в блокчейне Ethereum.
Техническое примечание: Базовая архитектура EVM
- Модель состояния EVM: EVM разделяет мировое государство, который отслеживает все учетные записи и их хранение в определенный момент времени, из состояние транзакции, который является временным и изменяется в процессе выполнения. Это обеспечивает согласованность в масштабах всей сети.
- Стековая конструкция: Вместо регистров EVM использует стек из 256-битных слов. Каждое код операции (ADD, MUL, SSTORE и т. д.) помещает или извлекает значения, создавая простую и единообразную модель выполнения на всех узлах.
- Состояние учетной записи и хранилища: Каждый счет имеет баланс, одноразовый номер (счетчик транзакций), код контракта и постоянное хранилище. В отличие от этого, память является временной и очищается после каждого запуска, что делает ее более дешевой, но непостоянной.
👉 Эти функции гарантируют детерминированное выполнение: идентичные входные данные всегда дают идентичные результаты во всей сети.
Как работает EVM?
Виртуальная машина Ethereum (EVM) не работает на одной машине, она работает одновременно на тысячах Узлы Ethereum. Его основная задача — обеспечить согласованную обработку транзакций и смарт-контрактов по всей сети.
Как работает исполнение:
- Пользователь отправляет транзакцию (например, развертывание или взаимодействие с контрактом).
- Транзакция содержит код (байт-код EVM) и сборы за газ.
- EVM выполняет код шаг за шагом, потребляя газ.
- Обновления состояния блокчейна (балансы, хранилище, данные контрактов).
👉 Газ — это как счёт за электричество в сети Ethereum. Без газа ни одна транзакция или контракт не будут выполнены.
Техническое примечание: Газ, память и хранилище
- Стоимость газа: Каждая операция EVM потребляет газ. Простая арифметика (например, ДОБАВЛЯТЬ) дёшево, а вот операции по хранению стоят дорого. Например, SSTORE (запись в хранилище) может стоить тысячи долларов за бензин, тогда как SLOAD (чтение из хранилища) дешевле, но все равно существенно.
- Механизм возврата средств: Если контракт очищает хранилище (например, обнуляет переменную), часть газа возвращается. Это стимулирует разработчиков очищать неиспользуемые данные.
- Память против хранилища: Память — временная, сбрасывается после каждой транзакции и обходится дешевле. Хранилище — постоянное и записывается в состояние блокчейна, но гораздо дороже. Эффективная разработка смарт-контрактов часто подразумевает минимизацию записи в хранилище.
Пример: расход газа на хранение и память
// SPDX-License-Identifier: MIT pragma solidity ^0.8.0; contract GasExample { uint256 public savedNumber; // хранится в хранилище (дорого) function useStorage(uint256 x) public { savedNumber = x; // стоит тысячи бензина (SSTORE) } function useMemory(uint256 x) public pure returns (uint256) { uint256 temp = x; // хранится только в памяти (дешево) return temp + 1; } }
В этом примере:
useStorage()записывает значение в хранилище контракта. Это запускает дорогостоящий процессSSTOREоперация, которая может стоить 20 000 газа или больше.useMemory()Во время выполнения переменная сохраняется только во временной памяти, что намного дешевле, и сбрасывается после вызова функции.
👉 Разработчики часто оптимизируют контракты, минимизируя запись в хранилище и используя память везде, где это возможно.
Почему EVM имеет значение?
Виртуальная машина Ethereum (EVM) важна по трем причинам:
- Децентрализация – Ни один орган не контролирует исполнение; оно обеспечивается консенсус.
- Безопасность – Каждая транзакция проверяется тысячами узлов, что делает мошенничество практически невозможным.
- Программируемость – Разработчики могут создавать что угодно: от протоколов DeFi до NFT на основе Ethereum.
👉 Надежность EVM гарантирует, что контракты и автоматизированные процессы будут выполняться именно так, как задумано, будь то финансовые транзакции, децентрализованные организации или крупномасштабные приложения.
⚙️ Техническое примечание
Исполнение в EVM - это детерминированный. При одинаковом коде контракта, входных данных и состоянии каждый узел сети достигнет одинакового результата. Это обеспечивает согласованность, предотвращает споры и составляет основу архитектуры Ethereum, не требующей доверия.
Смарт-контракты и EVM
Смарт-контракты — это программы, хранящиеся в блокчейне. Виртуальная машина (EVM) — это машина, которая их исполняет.
Примеры вариантов использования:
- Платежи: Высвобождайте средства только после выполнения условий.
- DeFi: Кредитование, заимствование или торговля без посредников.
- NFT-ы: Создание и безопасная передача уникальных цифровых активов.
- DAO: Правила для организаций, закодированные в смарт-контрактах.
👉 Смарт-контракт похож на торговый автомат: вы вставляете деньги, нажимаете кнопку, и он выдает товар, кассир не нужен.
Техническое примечание: Коды операций и низкоуровневое выполнение
- От байт-кода к опкодам: Когда смарт-контракт компилируется (например, из Прочность), это становится Байт-код EVM. EVM считывает этот байт-код как последовательность кодов операций, низкоуровневых инструкций, таких как ADD, SSTORE или ВЫЗОВ.
- Пошаговое выполнение: Каждый код операции взаимодействует с 256-битным стеком, памятью и хранилищем EVM. Например, ADD извлекает два значения из стека и помещает результат обратно, а SSTORE записывает значение на постоянной основе в хранилище контракта.
- Обработка ошибок с помощью REVERT: The Код операции REVERT Позволяет транзакции безопасно завершиться сбоем. Вместо частичного применения изменений, он откатывает все изменения состояния к моменту до начала выполнения, обеспечивая атомарность и безопасность.
👉 Анализируя коды операций, разработчики могут оптимизировать контракты для снижения затрат на газ и создания более надежных мер защиты от уязвимостей.
Блокчейны, совместимые с EVM
Одно из главных преимуществ виртуальной машины Ethereum (EVM) заключается в том, что она не ограничивается только Ethereum. Со временем многие другие блокчейны стали совместимы с EVM, что означает, что смарт-контракты, написанные для Ethereum, зачастую можно развернуть в этих сетях практически без изменений.
Для разработчиков это означает, что они могут использовать те же инструменты, МетаМаска, Ремикс IDE, Каска, Трюфель, в различных экосистемах. Для компаний и конечных пользователей это означает доступ к большему количеству возможностей, более быстрому подтверждению транзакций и более низким комиссиям — и всё это без необходимости изучать совершенно новые системы.
Совместимые с EVM блокчейны по категориям
| Блокчейн | Модель безопасности | Описание |
|---|---|---|
| Основная сеть Ethereum | L1 – собственная безопасность Ethereum | Самая безопасная и широко распространенная сеть, хотя часто с более высокими комиссиями. |
| Сеть BNB | L1 – независимая цепь | Быстрый и недорогой, широко используется в DeFi и потребительских приложениях. |
| Лавина (C-цепь) | L1 – независимая цепь | Создан для высокой пропускной способности и быстрого завершения, с активной деятельностью DeFi. |
| Фантом | L1 – независимая цепь | Сверхбыстрый и недорогой, отлично подходит для приложений реального времени. |
| Полигон (PoS)) | Сайдчейн – частично зависит от Ethereum | Популярное решение для масштабирования с очень низкими комиссиями и мощным внедрением в экосистему. |
| Арбитрум & Оптимизм | L2 – оптимистичные роллапы, обеспеченные Ethereum | Накопительные пакеты Ethereum Layer 2, которые снижают комиссии, сохраняя при этом безопасность уровня Ethereum. |
| База (от Coinbase) | L2 – оптимистичный роллап, обеспеченный Ethereum | Уровень 2, созданный при поддержке Coinbase, обеспечивает простой доступ для миллионов пользователей биржи. |
| Эра zkSync & StarkNet | L2 – zk-rollups, защищенные Ethereum | Решения zk-Rollup, предлагающие низкие затраты и надежные гарантии безопасности. |
| Линия (от ConsenSys) | L2 – zkEVM, защищенный Ethereum | zkEVM, поддерживаемый командами MetaMask и Infura. |
| Чело | L1 – независимая цепь | Мобильный блокчейн, оптимизированный для микроплатежей и финансовой доступности. |
| Цепь Гнозиса (xДай) | L1 – независимая цепь | Одна из первых недорогих цепей, разработанных для практического применения. |
| Кронос (Crypto.com) | L1 – независимая цепь | Совместимая с EVM цепочка, ориентированная на DeFi, NFT и интеграцию потребителей. |
| Лунный луч (В горошек) | Parachain – защищено цепочкой реле Polkadot | Объединяет функциональность EVM с экосистемой Polkadot. |
| Кава ЭВМ | L1 – независимая цепь | Сочетает протоколы DeFi с полной совместимостью с EVM. |
| Гармония | L1 – сегментированный блокчейн | Разделенный блокчейн, предлагающий низкие комиссии и высокую скорость. |
👉 Ключевые выводы:
Совместимость с EVM позволяет разработчикам действовать по принципу “написать один раз и развернуть где угодно”, что позволяет одному смарт-контракту работать в десятках сетей. Эта совместимость и возможность повторного использования инструментов — одни из главных причин, по которым EVM стала доминирующим стандартом в разработке блокчейнов.
Сравнение основных EVM-совместимых блокчейнов
Хотя модели безопасности и архитектурные категории определяют работу этих блокчейнов, компании и разработчики также заботятся о практической производительности. Скорость, комиссии за транзакции и сетевые компромиссы часто определяют, какой блокчейн лучше всего подходит для конкретных приложений. В следующей таблице сравниваются основные совместимые с EVM блокчейны с точки зрения финализации, типичных затрат и их основных преимуществ и ограничений.
| Блокчейн | Средняя скорость (окончательность) | Типичные сборы | Основные сильные стороны | Компромиссы |
| Основная сеть Ethereum | ~3–5 мин (12 конф.) | $3–$20 (высокая нагрузка) | Самая высокая степень безопасности, самая децентрализованная система, самое широкое внедрение | Высокие комиссии, низкая пропускная способность |
| Полигон (PoS) | 30–60 секунд | <$0.10 | Быстро, дешево, большая экосистема, отлично подходит для микротранзакций | Частично опирается на безопасность Ethereum |
| Сеть BNB | ~3–5 секунд | $0.05–$0.20 | Очень быстро, низкие комиссии, широкое распространение в розничной торговле и DeFi | Более централизованный набор валидаторов |
| Лавина (C-цепь) | ~1–2 секунды | <$0.50 | Высокая пропускная способность, рост DeFi и NFT | Менее децентрализован, чем Ethereum |
| Фантом | ~1–2 секунды | <$0.01 | Сверхбыстрый, идеально подходит для игр и розничной торговли | Меньшая экосистема, меньшая ликвидность |
| Арбитрум (L2) | ~1–2 минуты | $0.10–$0.50 | Безопасность уровня Ethereum, широкое внедрение | Задержки вывода средств при использовании накопительного дизайна |
| Оптимизм (L2) | ~1–2 минуты | $0.10–$0.50 | Тот же уровень безопасности, что и у Ethereum, развивающийся DeFi | Ограниченная экосистема против основной сети Ethereum |
| База (L2) | ~15–30 секунд | <$0.10 | Поддерживается Coinbase, простой доступ для пользователей | Все еще на ранней стадии, меньшая ликвидность |
| Эра zkSync | ~1–2 минуты (zk-rollup) | <$0.10 | Надежная безопасность, технология zk, низкая стоимость | Ограниченная зрелость экосистемы |
| Linea (zkEVM) | ~1–2 минуты | <$0.10 | Разработано ConsenSys, интегрируется с MetaMask | Ранняя экосистема, развивающиеся инструменты |
| Кронос | ~5–6 секунд | <$0.50 | Ориентировано на потребителя, внедрение NFT и DeFi | Более централизованная, меньшая база разработчиков |
Ограничения EVM
Несмотря на свои сильные стороны, виртуальная машина Ethereum (EVM) имеет ограничения:
- Масштабируемость – Количество транзакций в секунду ограничено.
- Плата за газ – Во время заторов расходы могут резко возрасти.
- Сложность – Составлять безопасные контракты сложно; ошибки могут привести к большим потерям.
Техническое примечание: За пределами EVM – eWASM
Исследователи Ethereum работают над eWASM (со вкусом Ethereum) WebAssembly), который в конечном итоге может заменить EVM.
- Поддерживает больше языков программирования.
- Обеспечивает более высокую эффективность.
- Возможность масштабирования Ethereum для обработки более крупных рабочих нагрузок.
На данный момент EVM остается основой Ethereum и его экосистемы.
Сравнение EVM с другими виртуальными машинами
Хотя виртуальная машина Ethereum (EVM) доминирует в современном мире смарт-контрактов, это не единственная виртуальная машина, лежащая в основе экосистем блокчейна. Существует несколько альтернатив, предлагающих различные компромиссы в отношении скорости, масштабируемости и гибкости программирования.
- VM уровня моря Соланы (SVM): Выполняет тысячи транзакций параллельно, обеспечивая чрезвычайно высокую пропускную способность. Идеально подходит для высокочастотных приложений, таких как трейдинг. Компромисс: требует мощного оборудования и работает с меньшим набором валидаторов, что снижает децентрализацию по сравнению с Ethereum.
- Космос WASM (CosmWasm): Созданный на основе WebAssembly (WASM), он позволяет разработчикам писать контракты на таких языках, как Ржавчина. Высокая степень модульности и совместимость с экосистемой Cosmos. Компромисс: фрагментированная ликвидность и меньшее принятие по сравнению с Ethereum.
- Переместить виртуальную машину (Аптос & Суй): Разработан на основе языка Move с упором на безопасность ресурсов и параллельное выполнение. Компромисс: новая экосистема с ограниченным инструментарием по сравнению с EVM.
- РЯДОМ С ВМ: Виртуальная машина на базе WebAssembly, разработанная для масштабирования посредством шардинга и поддерживающая несколько языков. Компромисс: меньшие экосистемы DeFi и NFT по сравнению с Ethereum.
- Субстрат четности / Чернила! (В горошек): Гибкая структура, позволяющая разработчикам создавать собственные блокчейны и смарт-контракты. Компромисс: фрагментация и сложность кросс-чейн внедрения.
- Кардано Плутус Ядро: Построенный на принципах Haskell с расширенная модель UTXO для смарт-контрактов. Обеспечивает формальную верификацию для высокой степени надежности. Компромисс: сложнее программировать и замедляется рост экосистемы.
👉 Каждая из этих альтернатив подразумевает компромисс: в то время как EVM отдает предпочтение надежности и согласованности, другие отдают предпочтение скорости, распараллеливанию или гибкости, часто в ущерб простоте или внедрению.
Реальные применения EVM
- DeFi: Миллиарды долларов в ежедневной торговле зависят от контрактов EVM для кредитования, заимствования и децентрализованных обменов.
- Торговые площадки NFT: Такие платформы, как Открытое море зависят от Стандарты ERC (ERC-20, ERC-721, ERC-1155) которые последовательно соблюдаются EVM.
- Трансграничные платежи: Смарт-контракты автоматизируют не требующие доверия транзакции без границ и посредников.
- Корпоративные решения: Цепочки поставок, проверка личности и цифровые соглашения используют EVM для обеспечения прозрачности и автоматизации.
⚙️ Техническое примечание
Система событий и журналов EVM критически важна для офчейн-приложений. Журналы, создаваемые во время исполнения контракта, позволяют кошелькам, исследователи, и dApps отслеживать активность, не перегружая состояние блокчейна.
Заключение
Виртуальная машина Ethereum (EVM) представляет собой поворотный момент в истории блокчейна, доказав, что децентрализованные сети могут выходить за рамки простых транзакций и поддерживать сложные приложения. Её архитектура сочетает в себе безопасность, глобальный консенсус и программируемость, создавая основу для современной децентрализованной экономики и открывая путь для инноваций, выходящих далеко за рамки самого Ethereum.
Готов к принимать криптовалютные платежи? OxaPay обеспечивает быстрый, безопасный и недорогой шлюз для компаний по всему миру, позволяющий им получать цифровые активы — просто, надежно и без барьеров.
