什么是以太坊虚拟机（EVM）？如何工作？
2024-10-30分类：以太币（ETH） 阅读（）
以太坊虚拟机（EVM）是以太坊区块链技术的核心，巩固了其作为智能合约最受青睐的区块链的地位。该虚拟机不仅是智能合约执行不可或缺的一部分，而且对于以太坊的运营动态也至关重要，会影响燃气费等方面。除了其主要家园之外，EVM还将其影响力扩展到其他主要区块链，包括Polygon和币安智能链，展示了其广泛的实用性。
EVM 的非凡之处在于它作为运行时环境的作用，允许开发人员制作去中心化应用程序 ( DApp ) 和各种其他应用程序。它是以太坊区块链架构的核心，执行应用程序代码（通常称为智能合约），并为以太坊网络上的这些合约提供支持环境。 EVM 的图灵完备性意味着它可以运行用任何编程语言编写的程序，这一功能可以显着简化为不断扩展的Web3领域定制的自定义智能合约和 DApp 的开发。
此外，以太坊在加密货币投资者中的受欢迎程度得益于其原生 ETH代币，该代币目前是市值第二大的加密货币。然而，以太坊区块链对开发者社区的吸引力超出了其原生代币。它很大程度上是由 EVM 的灵活性、它提供的广泛的开发工具以及以太坊庞大的用户群推动的。 EVM 能够与网络中的所有节点进行交互、管理智能合约的执行以及高效处理以太坊区块链上的所有交易，这巩固了其作为当今最强大的虚拟机之一的地位。
什么是以太坊虚拟机？
以太坊虚拟机（EVM）是以太坊区块链中的关键组件，充当开发人员的虚拟计算机或软件平台。这项创新允许创建和部署去中心化应用程序（DApp）以及在以太坊网络上执行智能合约。 EVM 由Vitalik Buterin于 2013 年提出概念，成为以太坊网络的核心，强调了其在决定以太坊区块链中每个区块的状态方面的基础作用。
EVM 的设计是去中心化的，无需中央计算机或云即可运行，而是利用节点网络。这些节点分布在众多计算机上，执行和同步 EVM 代码，从而增强了以太坊上软件开发的便利性。 EVM 以其图灵完备性而闻名，这意味着它可以执行用任何编程语言编写的智能合约，并执行一系列复杂的计算，包括人工智能和密码学中的计算。这种多功能性使得各种 DApp 的开发成为可能，从玩赚钱游戏到加密货币借贷应用程序。
此外，EVM 作为分布式状态机，是维护以太坊网络交易数据库不可或缺的一部分。它的运行时环境对于执行以太坊独特的脚本语言Solidity至关重要，从而使所有节点就在任何给定时刻执行的代码达成共识。
自诞生以来，EVM 经历了多次迭代，导致了不同实现的演变。其双重性质：交易期间具有易失性的机器状态，以及在以太坊区块链上封装账户信息的稳定的全局状态，凸显了其复杂性和效率。如今，EVM 仍然是以太坊生态系统的基石，对于去中心化应用程序的安全性和灵活性以及区块链的整体功能至关重要。
以太坊虚拟机如何工作
以太坊虚拟机（EVM）是以太坊区块链核心的动态程序，主要执行促进网络内各种操作的脚本。该机器简化了在以太坊区块链上创建新代币的过程，解释脚本（指令集或算法）以有效地指导网络的操作。访问任何网络节点对于执行命令和无缝生成新令牌至关重要。
以太坊的一个关键特征是智能合约，这是一段简化金钱和信息传输的计算机代码。智能合约由其创建者预设，以确保基于特定条件的特定结果。 EVM 提供了图灵完备的环境，这意味着它可以执行任何可计算的函数，使其成为脚本和智能合约的强大平台。
在以太坊生态系统中，EVM 发挥着至关重要的作用，为开发去中心化应用程序 (DApp) 提供了基础。它确保以太坊区块链上的所有交易和智能合约都准确执行，符合智能合约代码的意图。本质上，EVM 是区块链上 DApp 创建和运行的促进者。
以太坊虚拟机由两个主要元素组成：
- EVM Core ：这部分运行 Solidity 源代码。 EVM 核心用 C++ 编写并利用 LLVM 作为编译器，是一个综合虚拟机，配备了智能合约虚拟机所需的功能。其中包括对多种编程语言的支持、高级安全功能、各种运行时环境以及编写自定义 EVM 字节码的能力。
- Uncles 和 EVM Assembly ：“Uncles”是指存储在区块链上的智能合约或数据片段，可用于存储程序元数据。 EVM 程序集代表 EVM 字节码，充当开发人员的编程语言。
此外，EVM 还包括以下功能：
- 操作：对存储在内存中的资产执行的基本操作，例如算术运算。
- 余额：反映任何给定时间可用的以太币数量，作为 EVM 内存的一部分存储。
- 区块和区块哈希：区块为所有与以太坊相关的操作和交易提供不可变的存储。 Blockhash 是每个块的唯一标识符。
- 区块号：表示区块链中特定区块的顺序。
- Code 和 CodeHash ：EVM 执行的代码及其唯一的哈希值，该哈希值随着每个函数的执行而变化。
- CodeSize ：代码的大小（以字节为单位）。
- GasLimit ：EVM 的一个重要方面，允许用户设置执行操作的 Gas 限制。
总体而言，EVM 复杂的结构和功能不仅使其成为以太坊网络不可或缺的一部分，而且成为开发人员和用户的强大工具，提高了区块链的效率和可扩展性。
以太坊虚拟机的优点和缺点
以太坊虚拟机（EVM）是区块链开发的基石，以其开发者友好的环境和众多优势而闻名，但它也有一定的局限性。以下是需要考虑的一些关键点：
以太坊虚拟机的优点
- 跨区块链支持：EVM 支持字节码兼容的智能合约的能力使其能够跨各种区块链。 Polygon 和 Avalanche 等多个区块链都利用了此功能，使它们能够利用 EVM 强大的生态系统。
- 隔离沙箱环境：EVM 在同一计算机网络内单独操作每个代码段，确保一个应用程序的执行不会影响区块链的其余部分或节点计算机上存储的数据。这种隔离有利于快速高效的开发。
- 灵活的开发能力：EVM 擅长执行复杂且定制的智能合约，这对于包括 dApp、 DeFi平台、游戏和NFT在内的各种应用程序至关重要。此外，EVM 周围有一个庞大的开发人员社区，简化了软件构建过程。
- 跨操作系统的交叉兼容性：由于区块链网络中 MacOS、Windows 等操作系统的多样性，开发兼容软件可能具有挑战性。 EVM 通过标准化并支持跨多个操作系统执行程序来解决这个问题，而无需单独的代码库。
以太坊虚拟机的缺点
- 高交易成本（Gas 费） ：使用 EVM 最显着的缺点之一是加密 Gas费成本高昂。由于 EVM 的可扩展性限制，这些费用可能会迅速增加，尤其是在网络流量较高的时期。
- 可扩展性挑战：EVM 每秒只能处理有限数量的事务。这种限制可能会导致网络拥塞加剧，进一步推高汽油费。
- 部署智能合约的成本：以太坊的流行性质意味着部署自定义智能合约或更大的应用程序可能会成本高昂。开发人员必须优化其合约以提高效率，消除冗余代码或不必要的功能，并且还必须考虑以太坊区块链上的高存储成本。
- 智能合约的不可逆性：一旦部署，区块链上的智能合约就无法更改。如果在部署后发现错误或漏洞，则这种不变性会带来挑战，需要重新部署整个合约，这可能会产生额外的成本。
综上所述，虽然以太坊虚拟机在灵活性、交叉兼容性和开发人员支持环境方面提供了显着的优势，但它也在可扩展性、成本和智能合约的不可逆性方面提出了挑战。对于任何希望在以太坊区块链上开发的人来说，这些因素都是至关重要的考虑因素。
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