Виртуальная машина ethereum evm

Что такое виртуальная машина Эфириума и зачем она нужна?

Команда Эфириума создала виртуальную среду, которая позволяет смарт-контрактам взаимодействовать друг с другом. Эту среду стали называть виртуальной машиной Эфириума, Ethereum’s Virtual Machine или EVM. Разберёмся с ней.

EVM даёт смарт-контрактам дополнительную функциональность, не усложняя при этом их модель работы. Получается, это глобальный суперкомпьютер? Наверное, именно так можно описать виртуальную машину Эфириума. Она берёт на себя все транзакции, которые могли бы выполняться на вашем компьютере – например, отправка и принятие денег, документов или контрактов – и преобразует эту систему в глобальном масштабе.

Как работает виртуальная машина Эфириума

Биткоин – это базовый элемент того, что умеет блокчейн. У вас есть единица стоимости – BTC – и вы можете отправлять и получать фрагменты этого значения другим людям, а они – вам. Затем появился Эфириум и позволил людям создавать смарт-контракты и децентрализованные приложения Dapps, причём для этих целей также задействуется технология блокчейна. Узнать больше о смарт-контрактах можно в нашей подробной статье.

Следующим шагом стала разработка среды, в которой все эти смарт-контракты живут и взаимодействуют друг с другом. Именно тут в игру вступает виртуальная машина Эфириума (EVM). И эту систему лучше всего рассматривать как виртуальный компьютер на блокчейне, который превращает ваши идеи в код и воспроизводит его в глобальной сети Эфириума.

Примеры работы EVM Эфириума

Предположим, вы хотите создать механизм, который позволит вам и трём вашим соседям по квартире справедливо делать покупки для дома. Вы создаёте смарт-конракт в соответствии с этой необходимостью. И у вас есть несколько задач, которые смарт-контракт должен учитывать.

• Вы и трое ваших соседей должны создать отдельные счета;
• все должны быть согласны каждый месяц вносить определённую сумму с собственного счёта на общий счёт в рамках смарт-контракта;
• при этом все участники контракта подписываются под тем, что не смогут единолично забирать деньги с этого счёта;
• деньги можно тратить, только если вы вчетвером поставите свою электронную подпись под той или иной тратой.

Именно так всё и работает. Но давайте предположим, что вы хотите еженедельно выделять определённую сумму денег на бытовые траты. Вы создаёте отдельный смарт-контракт, в котором описаны следующие условия:

• на товары для дома выделяется только 10 долларов в неделю;
• покупки товаров должны совершаться только в одном определённом магазине;
• необходимо убедиться, что товары из конкретного магазина были доставлены по указанному адресу.

Лондон. Источник: Твиттер

Теперь давайте предположим, что вы хотите приобрести в дом телевизор, но все соседи хотят внести разные суммы. Для этого потребуется ещё один смарт-контракт. Его условия будут следующими.

• Человек А готов потратить всего 20 долларов;
• человек Б готов отдать 40 долларов;
• человек В может себе позволить внести только 10 долларов;
• человек Д имеет право внести недостающую сумму и приобрести телевизор, если соблюдены все вышеуказанные условия.

Видите, как все эти контракты полагаются на все предыдущие контракты? Это и есть принцип работы виртуальной машины Эфириума. Это среда, в которой все эти контракты существуют, взаимодействуют и влияют друг на друга.

Это как мессенджер, только для смарт-контрактов.

В чём суть виртуальной машины Эфириума?

Помимо того, что она позволяет решить денежный вопрос с соседями по квартире? На самом деле, EMV умеет делать много полезных вещей.

Можно создавать контракты, которые требуют выполнения нескольких условий: например, договоры страхования, согласно которым перед выплатой полиса понадобится предоставить определённые фрагменты информации.

Вы можете позволить разным людям создавать собственные мини-контракты внутри более крупных. Представьте себе строителя, который нанимает подрядчиков для строительства дома. Он может заключать мини-контракты между сантехниками, штукатурами и электриками, каждый из которых будет получать оплату только при соблюдении определённых условий.

Вы можете создавать контракты, которые будут автоматически покупать или продавать вещи. Скажем, вы занимаетесь кондиционерами. И вы хотите закупить кондиционеры только тогда, когда температура в течение года поднимается выше определённой отметки. В таком случае вы можете создать смарт-контракт, который будет учитывать погодные данные и осуществлять закупку только тогда, когда это необходимо по вашим условиям.

Будущее виртуальной машины Эфириума

На самом деле, у виртуальной машины Эфириума всё только начинается, и ещё многое ждёт впереди. В будущем сложность, скорость и способность виртуальной машины будут только расти. Примерно тому, как развивалась компьютерная отрасль с появлением домашних персональных компьютеров. Поживём – увидим.

Виталик Бутерин. Источник: 2Биткоина

В нашем крипточате ходлеров можно обсудить тему подробнее с профессионалами в отрасли.

Источник

Что такое виртуальная машина Ethereum (EVM) простыми словами

В 2015 году команда разработчиков Ethereum создала специальную среду, в которой смарт-контракты могут взаимодействовать друг с другом. Эта среда была названа виртуальной машиной Ethereum (EVM), представляющая собой глобальный суперкомпьютер для выполнения смарт-контрактов.

Что представляет собой EVM? Как работает машина на простых примерах и какие у нее возможности? Будем разбираться в этой статье!

Что такое виртуальная машина Ethereum?

Ethereum позволяет пользователям писать смарт-контракты на языке программирования Solidity. Причем все это делается в одной среде, чтобы все элементы экосистемы могли взаимодействовать друг с другом. Тут на помощь приходит виртуальная машина Ethereum, с помощью которой все идеи можно превратить в код и запустить в блокчейне.

Рассмотрим простой пример. Вы хотите создать систему, с помощью которой вся ваша семья будет справедливо расходовать бюджет. Вы пишите смарт-контракт с учетом все возможных задач и нюансов:

• Все члены семьи должны создать индивидуальные ETH-адреса;
• Все должны ежемесячно вносить определенную сумму на общий смарт-контакт;
• Никто из членов семьи не сможет единолично снять средства;
• Средства могут быть использованы только с разрешением всех членов семьи;

Предположим, что один член семьи хочет выделять 2 ETH на бытовые расходы. Для этого нужно создавать новый смарт-контракт и прописать следующие условия:

• На товары для кухни – 0.3 ETH;
• На товары для ванной – 0.3 ETH;
• На продукты питания – 1.4 ETH;

Другой случай, старший член семьи хочет приобрести шкаф-купе, но его родственники могут внести только ту сумму, которую могут позволить. Для этого нужно будет создать новый смарт-контракт со следующими условиями:

• Мать – 0.5 ETH;
• Отец -1.5 ETH;
• Сын – 0.25 ETH;
• Дочь – 0.25 ETH;

Как вы уже поняли, все смарт-контракты практически одинаковые. Виртуальная машина Ethereum представляет собой среду, в которой все смарт-контракты взаимодействуют друг с другом.

Простым словами, виртуальная машина Ethereum – это мессенджер и менеджер задач, только для смарт-контрактов.

Возможности виртуальной машины Ethereum

Помимо решения семейных вопросов, виртуальная машина Ethereum может делать многое. Например, составлять договора по страхованию или по возврату кредитных средств.

В EVP можно создавать небольшие смарт-контракты в системе крупного. Например, запускается информационный портал и его глава запускает специальные контракты между копирайтерами, SEO-специалистами и дизайнерами. Каждому из них будет начисляться зарплата с соблюдением заранее оговоренных условий.

Все смарт-контракты создаются на следующих языках программирования:

• Solidity – наиболее используемый язык у Ethereum-разработчиков. 80% смарт-контрактов создаются с помощью Solidity
• Vyper – достойная альтернативна Solidity специально для смарт-контрактов
• LLL – сложный в использовании язык, который используется только опытными разработчиками.
• Serpent – практически аналог Python. Используется в основном энтузиастами.
• Mutan – на текущий момент не используемый язык программирования.

Для вашего ПК и ноутбука виртуальная машина Ethereum является программой. Обмен данными происходит в одностороннем порядке и не может быть адресован во внешнюю среду. Внешний ПК, в свою очередь, может повлиять на EVP в любой момент.

Для выполнения абсолютно любых задач, EVM принимает программный код, конвертирует его в двоичный (0 и 1) и только после этого становится “двигателем” смарт-контрактов.

Резюмируем

Виртуальная машина Ethereum разработана так хорошо, что многие корпоративные блокчейн-решения начали использовать именно ее. Тем не менее, децентрализованных приложений с использованием смарт-контрактов с каждым днем появляется все больше, а вместе с ними недостатки оригинального дизайна EVM. Причем некоторые из них приводили к значительным проблемам безопасности, включая отсутствие возможности отладки, обновления смарт-контактов и др.

Радует, что Ethereum активно развивается и уже используется в больших масштабах, поэтому проблемы безопасности и проектирования быстро решаются организацией Ethereum Foundation.

Ожидается, что уже после перехода на механизм PoS сеть Ethereum получит высокую производительность и скорость исполнения смарт-контрактов, улучшенную библиотеку, отладку и другие инструменты.

Напомним, в 2018 году мы разобрали, что представляют смарт-контракты на блокчейне Ethereum.

Источник

Ethereum Virtual Machine (EVM)

The EVM’s physical instantiation can’t be described in the same way that one might point to a cloud or an ocean wave, but it does exist as one single entity maintained by thousands of connected computers running an Ethereum client.

The Ethereum protocol itself exists solely for the purpose of keeping the continuous, uninterrupted, and immutable operation of this special state machine; It’s the environment in which all Ethereum accounts and smart contracts live. At any given block in the chain, Ethereum has one and only one ‘canonical’ state, and the EVM is what defines the rules for computing a new valid state from block to block.

Some basic familiarity with common terminology in computer science such as bytes, memory, and a stack are necessary to understand the EVM. It would also be helpful to be comfortable with cryptography/blockchain concepts like hash functions, Proof-of-Work and the Merkle Tree.

From Ledger to State Machine

The analogy of a ‘distributed ledger’ is often used to describe blockchains like Bitcoin, which enable a decentralized currency using fundamental tools of cryptography. A cryptocurrency behaves like a ‘normal’ currency because of the rules which govern what one can and cannot do to modify the ledger. For example, a Bitcoin address cannot spend more Bitcoin than it has previously received. These rules underpin all transactions on Bitcoin and many other blockchains.

While Ethereum has its own native cryptocurrency (Ether) that follows almost exactly the same intuitive rules, it also enables a much more powerful function: smart contracts. For this more complex feature, a more sophisticated analogy is required. Instead of a distributed ledger, Ethereum is a distributed state machine. Ethereum’s state is a large data structure which holds not only all accounts and balances, but a machine state, which can change from block to block according to a pre-defined set of rules, and which can execute arbitrary machine code. The specific rules of changing state from block to block are defined by the EVM.

Diagram adapted from Ethereum EVM illustrated

The Ethereum State Transition Function

The EVM behaves as a mathematical function would: Given an input, it produces a deterministic output. It therefore is quite helpful to more formally describe Ethereum as having a state transition function:

Given an old valid state (S) and a new set of valid transactions (T) , the Ethereum state transition function Y(S, T) produces a new valid output state S’

In the context of Ethereum, the state is an enormous data structure called a modified Merkle Patricia Trie, which keeps all accounts linked by hashes and reducible to a single root hash stored on the blockchain.

Transactions are cryptographically signed instructions from accounts. There are two types of transactions: those which result in message calls and those which result in contract creation.

Contract creation results in the creation of a new contract account containing compiled smart contract bytecode. Whenever another account makes a message call to that contract, it executes its bytecode.

The EVM executes as a stack machine with a depth of 1024 items. Each item is a 256-bit word, which was chosen for the ease of use with 256-bit cryptography (such as Keccak-256 hashes or secp256k1 signatures).

During execution, the EVM maintains a transient memory (as a word-addressed byte array), which does not persist between transactions.

Contracts, however, do contain a Merkle Patricia storage trie (as a word-addressable word array), associated with the account in question and part of the global state.

Compiled smart contract bytecode executes as a number of EVM opcodes, which perform standard stack operations like XOR , AND , ADD , SUB , etc. The EVM also implements a number of blockchain-specific stack operations, such as ADDRESS , BALANCE , KECCAK256 , BLOCKHASH , etc.

Diagrams adapted from Ethereum EVM illustrated

All implementations of the EVM must adhere to the specification described in the Ethereum Yellowpaper.

Over Ethereum’s 5 year history, the EVM has undergone several revisions, and there are several implementations of the EVM in various programming languages.

All Ethereum clients include an EVM implementation. Additionally there are multiple standalone implementations, including:

Источник