Що таке Ethereum Virtual Machine (EVM)?

Ethereum Virtual Machine (EVM) — це революційна інновація у блокчейн-технологіях, яка є основою для розуміння поняття EVM crypto. Віталік Бутерін, створюючи Ethereum, прагнув надати блокчейну можливість виконувати більше, ніж просто обробляти транзакції, як Bitcoin. У результаті з’явилася мережа, здатна виконувати смартконтракти завдяки складній обчислювальній системі, яку назвали Ethereum Virtual Machine. У статті розглядаються ключові концепції, принципи роботи, переваги та майбутнє EVM.

Що таке смартконтракти?

Смартконтракти — це автономні програми, які функціонують на блокчейн-мережах без участі людини. Такі програми містять код даних, який розробники розгортають для виконання визначених інструкцій за заданими умовами. Після розгортання смартконтракти працюють згідно з початковою логікою, без посередників або централізованого контролю. Ethereum став першою мережею, що впровадила смартконтракти, і сьогодні мільйони таких контрактів діють на блокчейні Ethereum. Це стало можливим завдяки інфраструктурі EVM, яка забезпечує середовище виконання для всіх операцій зі смартконтрактами.

Що таке Ethereum Virtual Machine (EVM)?

Ethereum Virtual Machine — це програмна платформа, вбудована у ядро протоколу Ethereum. Розуміння поняття EVM crypto є необхідною умовою для усвідомлення сучасних принципів роботи блокчейну. EVM — це віртуальна машина, тобто програмне середовище, яке виконує програми, зберігає дані, взаємодіє з мережами та виконує різноманітні обчислення. Основна функція EVM — виконання і розгортання смартконтрактів у мережі Ethereum. На відміну від традиційних віртуальних машин, що працюють на окремих пристроях, EVM діє на тисячах вузлів розподіленої мережі, що гарантує децентралізацію та безпеку. Така архітектура дозволяє Ethereum бути не лише реєстром, а й глобальною децентралізованою обчислювальною платформою.

Як це працює

Механізми роботи EVM складніші, ніж звичайна обробка транзакцій між вузлами. Розробники Ethereum називають мережу "unbounded state machine" (безмежна машина стану), підкреслюючи складний підхід EVM до управління даними та виконання коду. Система функціонує через два взаємопов’язані стани: глобальний стан і машинний стан.

Глобальний стан — це постійний запис Ethereum, що містить баланси рахунків і дані смартконтрактів. Як і реєстр Bitcoin, цей стан децентралізований, незмінний і доступний публічно. Кожна транзакція, що завершується, оновлює глобальний стан через EVM, дозволяючи учасникам переглядати синхронізовані дані у реальному часі через блокчейн-оглядачі.

Машинний стан — це обчислювальний рівень, де EVM поетапно обробляє транзакції. Його часто називають "sandbox" (пісочницею) для розробників Ethereum. Тут існує два основних типи транзакцій. Перший — "message calls" (передача повідомлень), що передбачає переказ токенів ETH між рахунками. У цих операціях EVM переміщує токени між адресами гаманців та оновлює глобальний стан, стягуючи gas fee (комісію за обчислення). Другий — "contract creation" (створення контракту), коли розробник розгортає смартконтракт у мережі Ethereum. Для цього необхідно оплатити gas fee і надати байткод контракту для виконання.

Мова програмування Solidity

Розробники здебільшого використовують Solidity — мову програмування високого рівня, схожу на JavaScript, для створення смартконтрактів на Ethereum. Для розуміння EVM crypto потрібно знати, як відбувається компіляція і виконання коду. Solidity зрозуміла програмістам, але машини не інтерпретують її напряму. Тому код смартконтракту, написаний на Solidity, компілюється у байткод за допомогою компілятора Ethereum Virtual Machine, наприклад solc. Процес компіляції перетворює читабельний код на низькорівневі інструкції, які виконуються EVM. Байткод — це фінальна версія смартконтракту, яка розгортається на блокчейні і виконується EVM.

Виконання смартконтракту

Виконання смартконтракту в EVM відбувається за чітким і контрольованим алгоритмом. Під час обробки байткоду EVM використовує gas згідно з обчислювальною вартістю кожної операції. Якщо запас gas вичерпується до завершення транзакції, EVM негайно припиняє виконання і скасовує транзакцію без змін у глобальному стані. Мережа залишається незмінною, а відправник втрачає ETH, використані для часткового виконання. Якщо виконання завершено успішно, EVM оновлює глобальний стан відповідно до змін, що відбулися у транзакції, забезпечуючи узгодженість даних по всій мережі.

Комісії gas у Ethereum

Комісії gas мають кілька важливих функцій у екосистемі Ethereum. Спочатку, під час консенсусу Proof of Work, gas fee компенсував майнерам витрати на обладнання і електроенергію для обробки транзакцій. Для простих переказів ETH розмір комісії змінюється залежно від навантаження мережі і попиту у пулі транзакцій.

У виконанні смартконтрактів gas fee виконує додаткову захисну функцію. Байткод смартконтракту поділяється на opcodes (операційні коди) — окремі інструкції для виконання EVM. Кожен opcode має визначену вартість gas, пропорційну складності обчислень. Такий механізм ціноутворення захищає мережу від атак. Наприклад, при DDoS-атакі через нескінченний цикл у контракті EVM продовжує виконання у машинному стані, стягуючи gas за кожну дію. Коли запас gas атакуючого закінчується, EVM скасовує транзакцію, не порушуючи роботу мережі.

Які переваги має EVM?

EVM надає екосистемі Ethereum суттєві переваги. По-перше, він забезпечує потужний захист від зловмисних дій, обмежуючи споживання ресурсів через gas fee. Така модель дає змогу смартконтрактам і автоматизованим сервісам працювати у надійному децентралізованому середовищі.

Ethereum став найбільшою криптовалютною екосистемою і визнаний стандартом для розробки децентралізованих застосунків (DApp) і запуску смартконтрактів. Значення EVM crypto виходить за межі середовища виконання — це нова парадигма для функціонування децентралізованих застосунків. Вплив EVM поширюється і на інші блокчейни — багато з них створили EVM-сумісні середовища, які дозволяють розробникам переносити свої продукти без зміни коду.

Крім того, EVM працює відкрито, тобто кожен може створювати і розгортати смартконтракти на Ethereum без дозволу центрального органу. Відкритість стимулювала інновації і розвиток багатьох децентралізованих сервісів та застосунків, які набули популярності.

Застосування EVM

EVM відкрив можливість для створення багатьох інноваційних рішень у блокчейн-екосистемі. П’ять основних напрямів демонструють його універсальність і вплив.

ERC-20 токени — це взаємозамінні цифрові активи, створені за допомогою смартконтрактів зі стандартизованими структурами даних. Ці структури визначають назви токенів, розподіл емісії і механізми відстеження. Багато криптовалют запускалися як ERC-20 токени, а стейблкоїни, такі як USDT, є найціннішим прикладом стандарту ERC-20.

Децентралізовані торгові платформи використовують смартконтракти для організації торгівлі криптовалютами без посередників. Такі сервіси часто застосовують протоколи автоматизованого маркетмейкера (AMM), що дозволяє користувачам отримувати доступ до пулів ліквідності і торгувати токенами напряму, без участі третіх сторін.

NFT (невзаємозамінні токени) — унікальні цифрові об’єкти на блокчейні, що засвідчують право власності і не можуть бути скопійовані. Смартконтракти використовують для створення і емісії NFT-колекцій, серед яких Bored Ape Yacht Club і Cryptopunks. Власники NFT можуть торгувати цими активами на різних маркетплейсах.

DeFi-платформи кредитування дозволяють користувачам надавати або отримувати позики у криптовалюті без традиційних фінансових посередників. Смартконтракти керують цими протоколами, автоматично видаючи позики і розподіляючи відсоткові виплати кредиторам, інколи щоденно.

Децентралізовані автономні організації (DAO) — це колективні структури без централізованого управління. Члени спільно ухвалюють рішення щодо проєктів, а правила встановлюють основні учасники спільноти і виконують їх смартконтракти автоматично за заданими умовами.

Обмеження EVM

Попри ефективність, EVM має суттєві обмеження. Перше — це доступність: користувачі повинні знати Solidity і мати програмістські навички для роботи зі смартконтрактами. Такий технічний бар’єр обмежує участь багатьох потенційних користувачів в екосистемі Ethereum.

Друге обмеження стосується вартості. Комісії gas за створення смартконтракту або запуск застосунків у мережі Ethereum можуть бути надто високими, особливо у періоди навантаження. Витрати можуть стати перепоною для розробників і користувачів, які хочуть створювати або використовувати застосунки на основі Ethereum.

Які криптовалюти сумісні з EVM?

EVM-сумісні блокчейни виникли як відповідь на проблему високих комісій у мережі Ethereum. Розробники створили альтернативні мережі, що використовують елементи архітектури Ethereum, і дозволяють користувачам вільно переміщати активи між різними EVM-сумісними ланцюгами. Популярні блокчейни, які реалізували EVM-сумісність: окремі smart chain платформи, Avalanche, Fantom, Cardano, Polygon і Tron. Такі мережі пропонують аналогічну функціональність, але часто забезпечують швидші транзакції і нижчі комісії, розширюючи екосистему децентралізованих застосунків і сервісів для користувачів.

Майбутнє EVM

Візія Віталіка Бутеріна для Ethereum — це створення глобально доступного децентралізованого суперкомп’ютера, і EVM є ключовим елементом реалізації цієї мети. Від старту EVM постійно оновлювали, і він продовжує еволюціонувати разом із розвитком технологій.

Оновлення Dencun, завершене на початку 2024 року, принесло важливі зміни. EIP-4844 впровадив proto-danksharding, що значно зменшило комісії gas завдяки ефективній обробці даних транзакцій Layer-2. Для цього використовують новий тип даних — blobs, які зберігаються тимчасово і потім автоматично видаляються, не займаючи блокчейн-пам’ять постійно. Окрім того, EIP-4788 покращив взаємодію між мережами, дозволяючи EVM напряму звертатися до стану Beacon Chain, що підтримує протоколи liquid staking і міжмережеві інтеграції.

Надалі дорожня карта Ethereum акцентує масштабування через rollup-технології. Zero-knowledge EVM (zkEVM) мають вирішальне значення для цього процесу, забезпечуючи ефективну обробку транзакцій поза основним ланцюгом із збереженням сумісності з існуючою інфраструктурою Ethereum. Такі вдосконалення підвищують масштабованість і зберігають безпеку та децентралізацію, що є основою мережі Ethereum.

Висновок

Ethereum Virtual Machine — це базовий компонент блокчейн-технологій, що докорінно змінив принципи функціонування децентралізованих застосунків. Знання про EVM crypto необхідне для розуміння майбутнього децентралізованих обчислень. EVM дозволяє смартконтрактам виконуватися автономно у розподіленій мережі, перетворюючи Ethereum з простої криптовалюти на повноцінну платформу для децентралізованих обчислень. Його роль не обмежується транзакціями — EVM забезпечує ключові механізми безпеки, підтримує різноманітні варіанти використання — від токенів до DAO — і постійно розвивається завдяки оновленням Dencun і впровадженню zkEVM. Попри технічну складність і високі комісії, EVM став еталоном виконання смартконтрактів. У процесі розвитку і масштабування Ethereum EVM залишається центральним елементом реалізації концепції глобальної децентралізованої обчислювальної платформи, яка дає змогу розробникам і користувачам створювати інноваційні застосунки без централізованого контролю.

FAQ

Який криптогаманець підтримує EVM?

Rabby Wallet — це EVM-гаманець. Він підтримує Ethereum і всі EVM-сумісні ланцюги. Гаманець некостодіальний і відкритий.

Як отримати адресу EVM-гаманця?

Відкрийте свій EVM-сумісний гаманець, оберіть мережу Ethereum, і на екрані відобразиться ваша адреса гаманця. Ви можете скопіювати або передати цю адресу для транзакцій.

Що таке EVM простими словами?

EVM — це Virtual Machine Ethereum: цифрове середовище для виконання смартконтрактів і обробки транзакцій у мережі Ethereum.