Was ist eine Ethereum Virtual Machine (EVM) und wie funktioniert sie?

Äther (ETH), die nach Marktkapitalisierung die zweitgrößte Kryptowährung ist, ist bei Kryptowährungsinvestoren wegen ihres nativen ETH-Tokens beliebt. Seine native Programmiersprache Solidity und Ethereum Virtual Machine (EVM) sind jedoch maßgeblich an der Anerkennung beteiligt, die es von der Entwicklergemeinschaft erhält. Tatsächlich ist die Ethereum Blockchain zieht weiter an dezentrale Anwendung (DApp) Entwickler aufgrund ihrer Flexibilität, der großen Auswahl an verfügbaren Entwicklertools und der großen Benutzerbasis der Plattform.

Die EVM bildet den Kern der Blockchain-Architektur und ist das Programm, das seinen Anwendungscode ausführt oder Smart Contracts, wie sie genannt werden, und stellt ihnen eine Laufzeitumgebung zur Verfügung, die auf dem Ethereum-Netzwerk läuft. Darüber hinaus ist die EVM Turing-komplett und kann daher jedes Programm ausführen, das in jeder Programmiersprache codiert ist, wodurch Entwickler auf einfache Weise benutzerdefinierte Smart Contracts und DApps für die aufstrebenden Unternehmen erstellen können Web3 Raum. 

Zusätzlich zu diesen wichtigen Funktionen hat EVM Zugriff auf alle Knoten im Netzwerk, wickelt die Ausführung intelligenter Verträge ab und wickelt effektiv alle Transaktionen in der Ethereum-Blockchain ab, was sie zu einer der leistungsstärksten virtuellen Maschinen macht, die es heute gibt.

Was ist Ethereum Virtual Machine (EVM) und wie funktioniert es?

2013 von einem Programmierer konzipiert Vitalik Buterinverdankt das Ethereum-Netzwerk seinen phänomenalen Erfolg als bevorzugte Blockchain für DApp-Entwickler der Ethereum Virtual Machine (EVM), die von Gavin Wood während seiner Zeit bei Ethereum entworfen wurde. EVM wurde in C++ geschrieben und verwendet den LLVM-Projekt-Compiler. EVM ist eine spezielle Zustandsmaschine, die kontinuierlich arbeitet und deren unveränderliche Operationen den Zustand jedes Blocks in der Ethereum-Blockchain bestimmen. 

Die EVM regelt nicht nur, was Knoten mit dem von der Ethereum-Blockchain verwalteten Distributed Ledger tun können oder nicht, sondern definiert auch die spezifischen Regeln für die Änderung des Status von Block zu Block. Letztere Funktionalität ermöglicht die Smart-Contract-Funktionalität, für die Ethereum bekannt geworden ist.

Um zu verstehen, was eine Ethereum Virtual Machine tut, muss man sich jede der verschiedenen Funktionen ansehen, die sie zur Gewährleistung des reibungslosen Betriebs des Ethereum-Netzwerks erfüllt. Für jede Eingabe, die es erhält, erzeugt das EVM eine Ausgabe, die deterministischer Natur ist und im einfachsten Sinne einer mathematischen Funktion folgt. 

Das EVM arbeitet wie eine Stack-Maschine, die transiente Werte zu und von einem Pushdown-Stack schiebt, und hat eine Tiefe von 1024 Elementen, von denen jedes ein 256-Bit-Wort ist. Es unterhält auch einen temporären Speicher in Form eines Byte-Arrays, das sich zwischen zwei Transaktionen auf der Ethereum-Blockchain ändert. Kompilierte Smart-Contract-Codes werden von der EVM in Form einer Sammlung von 140 Standard-Opcodes ausgeführt, während andere Blockchain-spezifische Stack-Operationen ebenfalls von ihr implementiert werden.

Somit hat die EVM einen Maschinenzustand, der während der Verarbeitung einer Transaktion von Natur aus flüchtig ist, und einen globalen oder Weltzustand, der Informationen zu den verschiedenen Konten enthält, die in der Ethereum-Blockchain geführt werden. Alle Aktionen werden durch den EVM-Code geregelt, der selbst seit dem Start des Ethereum-Netzwerks im Jahr 2015 mehrere Iterationen durchlaufen hat, was zur Existenz verschiedener Implementierungen des derzeit verwendeten EVM geführt hat.

Tatsächlich ist die EVM dafür verantwortlich, eine Abstraktionsebene zwischen Tausenden von Ethereum-Knoten und dem ausführenden Code aufrechtzuerhalten, und fungiert als eine Funktion, die konsistente Ergebnisse liefert, ohne viele Details an Clients oder Knoten preiszugeben.

Was ist der Zweck der Ethereum Virtual Machine (EVM)?

Das EVM hat alle im Ethereum-Netzwerk laufenden Anwendungen zuverlässig mit Strom versorgt, ohne dass größere Ausfallzeiten gemeldet wurden. Für Entwickler fungiert die EVM als übergreifendes Programm, das kleinere ausführbare Programme ausführt, die in Ethereum als Smart Contracts bekannt sind, und ihnen gleichzeitig die Freiheit gibt, diese Smart Contracts zu schreiben eine Vielzahl von Programmiersprachen darunter unter anderem Solidity, Vyper, Python und Yul.

Aufgrund dieser Flexibilität, die der EVM bietet, hat die Ethereum-Blockchain Tausende von DApps im Internet hervorgebracht dezentrale Finanzierung (DeFi) und nicht fungibles Token (NFT) Platz. Jede dieser DApps und die Smart Contracts, aus denen sie bestehen, werden in Bytecode konvertiert, der in die EVM eingespeist und auf alle Knoten im Ethereum-Netzwerk verteilt wird. Wenn ein Smart Contract bereitgestellt wird, ist die EVM dafür verantwortlich, mit allen Knoten zu kommunizieren und Zustandsänderungen vorzunehmen, wenn ein Konsens erzielt wurde.

Man kann sagen, dass die EVM in jeden Ethereum-Knoten eingefügt wird, um Smart Contracts mit Bytecode anstelle der Basisprogrammiersprache auszuführen, wodurch der physische Host-Computer vom Maschinencode isoliert wird, auf dem Ethereum läuft.

Vorteile der Ethereum Virtual Machine (EVM)

Aufgrund der Funktionsweise des EVM können Entwickler Code ausführen, ohne sich Gedanken über seine Auswirkungen auf den Rest des Netzwerks oder die Möglichkeit machen zu müssen, dass er mit Daten oder persönlichen Dateien, die auf einem der Knotencomputer gehostet werden, schwänzen kann. 

Darüber hinaus können sie komplexe Smart Contracts auf verschiedenen Computerumgebungen mit verteiltem Konsens ausführen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Ausfall eines einzelnen Knotens keine negativen Auswirkungen auf die Ausführung der DApp oder des Smart Contracts hat, da der EVM-Code über alle Knoten hinweg gleich bleibt. Da Kontodaten im EVM auf globaler Ebene verwaltet werden, finden Entwickler es außerdem perfekt, um benutzerdefinierten Smart-Contract-Code zu schreiben und unterschiedliche DApps zu erstellen, die auf diesen globalen Datensatz zugreifen und zuverlässige Ergebnisse erzeugen können. 

Die Heiligkeit des Ergebnisses macht die EVM im Besonderen und die Ethereum-Blockchain im Allgemeinen gut geeignet für die nachhaltige Erweiterung des DApps- und Smart-Contract-Ethereum-Ökosystems. Hinzu kommt die Bibliothek von Standardcodes, aus der Entwickler auswählen können, eine wachsende Zahl von EVM-kompatiblen Layer-2-Blockchains und eine große Anzahl potenzieller EVM-Anwendungsfälle möglich, und es ist leicht zu erkennen, warum EVM die bevorzugte Plattform für ist Web3-Entwicklung.

Nachteile der Ethereum Virtual Machine (EVM)

Trotz der vielen Vorteile, die der EVM bietet, gibt es bestimmte Nachteile, die von Entwicklern und Unternehmern, die auf Ethereum aufbauen, berücksichtigt werden müssen. Die wichtigsten davon sind die hohen Transaktionsgebühren oder Gaskosten, die mit der Ausführung eines Smart Contracts im Ethereum-Netzwerk verbunden sind. 

Diese Gebühren, die in ETH bezahlt werden, variieren je nach Komplexität des Vertrags und Netzwerküberlastung zum Zeitpunkt der Ausführung, was es für Entwickler und Unternehmer zwingend erforderlich macht Preis ihre Dienstleistungen entsprechend. Da Solidity die am meisten bevorzugte Sprache für die Codierung auf dem EVM ist, bedeutet dies außerdem, dass Entwickler ausreichende Erfahrung damit haben und ein gewisses Maß an technischem Fachwissen besitzen müssen, um mithilfe dieser Sprache effiziente Smart Contracts zu erstellen. 

Letzteres ist wichtig, da jeder zusätzliche Berechnungsaufwand zu höheren Gaskosten führt und sich letztendlich als nachteilig für den Projekterfolg erweist. Wenn Entwickler sich dafür entscheiden, mit anderen Sprachen zu codieren, müssen sie vorsichtig sein, wenn sie inhärente Wiederholungen im Code auflösen, da die EVM sie sowieso kompilieren wird. Ein Upgrade von Smart Contracts ist zwar zu einem späteren Zeitpunkt möglich, birgt jedoch Sicherheitsrisiken im Zusammenhang mit der Erstellung eines zwischengeschalteten Smart Contract, der auf die Adresse des ursprünglichen Smart Contract verweist.

Die Zukunft von EVMs

Ungeachtet der revolutionären Änderungen, die EVM am Blockchain-Ökosystem mit sich brachte, ist diese Technologie zum Lesen und Ausführen von Code wird verbessert durch eine Reihe von Blockchain-Projekten. 

Mit der kettenübergreifende Interoperabilität Als wichtigster Aspekt für Entwickler haben sich viele EVM-kompatible Blockchains etabliert, von denen die meisten weniger Benzin und schnellere Transaktionsgeschwindigkeiten als das Ethereum-Protokoll bieten. Infolgedessen sind diese Blockchains nun in der Lage, nahtlos mit Ethereum-Benutzern zu interagieren und die Verwendung von Geldtransfers zu ihren eigenen Netzwerken zu erleichtern Blockchain-Brücken.

Da das Ethereum-Protokoll die Fusion jedoch im September 2022 erfolgreich abgeschlossen hat, das nächste Ziel ist zu wechseln EVM zu Ethereum WebAssembly (eWASM). eWASM ist hochgradig modular und plattformunabhängig konzipiert und wird als nächster Game-Changer für das Ethereum-Protokoll angepriesen und könnte andere Blockchains dazu motivieren, diese Laufzeitumgebung auch für Smart Contracts einzusetzen. Ob eWASMs jedoch die EVM als den vertrauenswürdigsten Mechanismus für Smart Contracts ersetzen werden, ist eine Frage, die nur die Zeit beantworten wird.