以太坊:什么是以太坊（ETH）虛擬機（EVM），它是如何工作的？_區塊鏈

EVM構成了以太坊區塊鏈的支柱，為開發人員提供了一個運行時環境來構建DApp和其他應用程序。

就市值而言，以太幣(ETH)是第二大加密貨幣，因其原生ETH代幣而受到加密貨幣投資者的歡迎。然而，它的原生Solidity編程語言和以太坊虛擬機(EVM)有助于它從開發者社區獲得好評。事實上，以太坊區塊鏈因其靈活性、廣泛的可用開發工具和平臺龐大的用戶群而繼續吸引著去中心化應用程序(DApp)開發人員。

EVM構成區塊鏈架構的核心，是執行其應用程序代碼或智能合約的程序，正如它們所稱，為它們提供運行在以太坊網絡之上的運行時環境。更重要的是，EVM是圖靈完備的，因此可以運行以任何編程語言編寫的任何程序，從而允許開發人員輕松地為新興的Web3空間創建自定義智能合約和DApp。

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除了這些重要功能外，EVM還可以訪問網絡中的所有節點，處理智能合約執行并有效處理以太坊區塊鏈上的所有交易，使其成為當今最強大的虛擬機之一。

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什么是以太坊虛擬機(EVM)，它是如何工作的？

以太坊網絡于2013年由程序員VitalikButerin概念化，其作為DApp開發人員首選區塊鏈的巨大成功歸功于GavinWood在以太坊任職期間設計的以太坊虛擬機(EVM)。EVM使用C++編寫并使用LLVM項目編譯器，是一種特殊的狀態機，可以連續運行，其不可變操作決定了以太坊區塊鏈中每個塊的狀態。

EVM不僅管理節點可以或不可以對以太坊區塊鏈維護的分布式賬本做什么，還定義了從一個塊到另一個塊改變狀態的具體規則。后一種功能使以太坊聞名的智能合約功能成為可能。

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要了解以太坊虛擬機的作用，需要查看它為確保以太坊網絡平穩運行而提供的每一種不同功能。對于接收到的每個輸入，EVM都會產生一個本質上具有確定性并遵循最簡單意義上的數學函數的輸出。

EVM的運行方式類似于將瞬態值推送到下推堆棧和從下推堆棧推送瞬態值的堆棧機器，其深度為1024項，每一項都是一個256位字。它還以字節數組的形式維護一個臨時內存，它在以太坊區塊鏈上的兩個交易之間發生變化。已編譯的智能合約代碼由EVM以140個標準操作碼集合的形式執行，而其他區塊鏈特定的堆棧操作也由它實現。

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因此，EVM的機器狀態在處理任何交易期間本質上是易變的，而全局或世界狀態包含有關在以太坊區塊鏈上維護的不同賬戶的信息。所有操作均由EVM代碼管理，自2015年以太坊網絡推出以來，該代碼本身已經經歷了多次迭代，導致目前使用的EVM存在不同的實現。

事實上，EVM負責在數千個以太坊節點和執行代碼之間維持一定程度的抽象，充當提供一致結果而不向客戶端或節點泄露許多細節的函數。

以太坊虛擬機(EVM)的用途是什么？

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EVM一直可靠地為以太坊網絡上運行的所有應用程序提供支持，沒有任何重大停機報告。對于開發人員而言，EVM充當運行較小的可執行程序的總體程序，同時為他們提供使用各種編程語言編寫這些智能合約的自由其他。

由于EVM提供的這種靈活性，以太坊區塊鏈在去中心化金融(DeFi)和不可替代代幣(NFT)領域催生了數以千計的DApp。這些DApp中的每一個及其構成的智能合約都被轉換成字節碼，這些字節碼被輸入EVM并分布在以太坊網絡的所有節點中。部署智能合約時，EVM負責與所有節點通信并在達成共識后影響狀態更改。

可以說，EVM被插入到每個以太坊節點中，使用字節碼而不是基礎編程語言來執行智能合約，從而將物理主機與運行以太坊的機器代碼隔離開來。

以太坊虛擬機(EVM)的好處

由于EVM的運行方式，開發人員可以執行代碼而不必擔心它對網絡其余部分的影響，或者它可能會逃避托管在任何節點計算機上的數據或個人文件。

此外，他們可以在具有分布式共識的不同計算環境中運行復雜的智能合約。這確保單個節點的故障不會對DApp或智能合約的運行產生任何負面影響，因為EVM代碼在所有節點上保持相同。此外，由于帳戶數據在EVM中維護在全局級別，開發人員發現它非常適合編寫自定義智能合約代碼和創建可以訪問此全局數據集并產生可靠輸出的不同DApp。

結果的神圣性使得EVM，特別是Ethereum區塊鏈總體上非常適合DApps和智能合約Ethereum生態系統的可持續擴展。再加上可供開發人員選擇的標準代碼庫、越來越多的EVM兼容的第2層區塊鏈和大量潛在的EVM用例，很容易看出為什么EVM是首選平臺用于Web3開發。

以太坊虛擬機(EVM)的缺點

盡管EVM提供了許多優點，但在以太坊上構建的開發人員和企業家需要考慮某些缺點。其中最重要的是與在以太坊網絡上運行智能合約相關的高額交易費用或天然氣成本。

這些費用以ETH支付，根據合同的復雜程度和執行時的網絡擁堵情況而有所不同，因此開發人員和企業家必須相應地為其服務定價。此外，由于Solidity是EVM上最受歡迎的編碼語言，這確實意味著開發人員需要有足夠的經驗并擁有少量的技術專長才能使用它創建高效的智能合約。

后者很重要，因為任何額外的計算要求都會導致更高的gas成本，并最終證明不利于項目的成功。如果開發人員選擇使用其他語言編寫代碼，他們需要小心解決代碼中的任何固有重復，因為EVM無論如何都會繼續編譯它們。雖然可以在稍后階段升級智能合約，但它會帶來與創建引用原始智能合約地址的中介智能合約相關的安全風險。

EVM的未來

盡管EVM給區塊鏈生態系統帶來了革命性的變化，但許多區塊鏈項目正在改進這種用于讀取和執行代碼的技術。

隨著跨鏈互操作性成為開發人員最重要的方面，許多EVM兼容的區塊鏈得到了支持，其中大多數提供比以太坊協議更低的gas和更快的交易速度。因此，這些區塊鏈現在能夠與以太坊用戶無縫交互，并使用區塊鏈橋促進資金轉移到他們自己的網絡。

然而，隨著以太坊協議在2022年9月成功完成Merge，下一個目標是從EVM轉向以太坊WebAssembly(eWASM)。eWASM被設計為高度模塊化和獨立于平臺，被吹捧為以太坊協議的下一個游戲規則改變者，并且可以激勵其他區塊鏈也將這種運行時環境用于智能合約。然而，eWASM是否會取代EVM成為最受信任的智能合約機制，這個問題只有時間才能回答。

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