Grundlegendes zur virtuellen Maschine von Ethereum (EVM)

Grundlegendes zur virtuellen Maschine von Ethereum (EVM)

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist der Kern der Blockchain-Technologie von Ethereum und untermauert ihre Position als beliebteste Blockchain für Smart Contracts. Diese virtuelle Maschine ist nicht nur ein wesentlicher Bestandteil der Ausführung intelligenter Verträge, sondern auch entscheidend für die Betriebsdynamik von Ethereum und beeinflusst Aspekte wie die Gasgebühren. Über seine primäre Heimat hinaus weitet EVM seinen Einfluss auf andere große Blockchains aus, darunter Polygon und Binance Smart Chain , und demonstriert so seinen weit verbreiteten Nutzen.

Das Besondere an EVM ist seine Rolle als Laufzeitumgebung, die es Entwicklern ermöglicht, dezentrale Anwendungen ( DApps ) und verschiedene andere Anwendungen zu erstellen. Es ist das Herzstück der Blockchain-Architektur von Ethereum, führt Anwendungscode aus, der allgemein als Smart Contracts bekannt ist, und stellt eine unterstützende Umgebung für diese Verträge im Ethereum-Netzwerk bereit. Die Turing-Vollständigkeit von EVM bedeutet, dass es Programme ausführen kann, die in jeder Programmiersprache geschrieben sind. Diese Funktion erleichtert die Entwicklung benutzerdefinierter Smart Contracts und DApps, die auf die wachsende Web3- Domäne zugeschnitten sind, erheblich.

Darüber hinaus wird die Beliebtheit von Ethereum bei Kryptowährungsinvestoren durch seinen nativen ETH- Token verstärkt, der derzeit nach Marktkapitalisierung die zweitgrößte Kryptowährung ist. Der Reiz der Ethereum-Blockchain für die Entwicklergemeinschaft geht jedoch über ihren nativen Token hinaus. Dies ist vor allem auf die Flexibilität des EVM, das umfangreiche Angebot an Entwicklertools und die umfangreiche Benutzerbasis von Ethereum zurückzuführen. Die Fähigkeit von EVM, mit allen Knoten im Netzwerk zu interagieren, die Ausführung intelligenter Verträge zu verwalten und alle Transaktionen auf der Ethereum-Blockchain effizient abzuwickeln, festigt seinen Status als eine der leistungsstärksten virtuellen Maschinen, die es heute gibt.

Was ist die virtuelle Maschine von Ethereum?

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine zentrale Komponente in der Ethereum-Blockchain und fungiert als virtueller Computer oder Softwareplattform für Entwickler. Diese Innovation ermöglicht die Erstellung und Bereitstellung dezentraler Anwendungen (DApps) und die Ausführung intelligenter Verträge im Ethereum-Netzwerk. EVM wurde 2013 von Vitalik Buterin konzipiert und entwickelte sich zum Herzstück des Ethereum-Netzwerks, was seine grundlegende Rolle bei der Bestimmung des Zustands jedes Blocks innerhalb der Ethereum-Blockchain unterstreicht.

Das Design von EVM ist dezentralisiert und arbeitet ohne einen zentralen Computer oder eine Cloud, sondern nutzt stattdessen ein Netzwerk von Knoten. Diese über zahlreiche Computer verteilten Knoten führen und synchronisieren EVM-Code und erleichtern so die Softwareentwicklung auf Ethereum. Das EVM ist für seine Turing- Vollständigkeit bekannt, was bedeutet, dass es intelligente Verträge ausführen kann, die in jeder Programmiersprache geschrieben sind, und eine Reihe komplexer Berechnungen durchführen kann, einschließlich solcher in KI und Kryptographie. Diese Vielseitigkeit ermöglicht die Entwicklung verschiedener DApps, von Play-to-Earn-Spielen bis hin zu Krypto-Lending- und Borrowing-Anwendungen.

Darüber hinaus fungiert EVM als verteilte Zustandsmaschine und ist integraler Bestandteil der Verwaltung der Transaktionsdatenbank des Ethereum-Netzwerks. Seine Laufzeitumgebung ist entscheidend für die Ausführung der einzigartigen Skriptsprache von Ethereum, Solidity , und ermöglicht so einen Konsens zwischen allen Knoten über den Code, der zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeführt werden soll.

Seit seiner Einführung hat das EVM mehrere Iterationen durchlaufen, die zur Entwicklung verschiedener Implementierungen geführt haben. Sein doppelter Charakter, nämlich ein volatiler Maschinenzustand während Transaktionen und ein stabiler globaler Zustand, der Kontoinformationen in der Ethereum-Blockchain kapselt, unterstreicht ihre Komplexität und Effizienz. Auch heute noch ist die EVM ein Eckpfeiler des Ethereum-Ökosystems und von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit und Flexibilität dezentraler Anwendungen sowie die Gesamtfunktionalität der Blockchain.

So funktioniert die virtuelle Maschine von Ethereum

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist ein dynamisches Programm im Mittelpunkt der Ethereum-Blockchain, das hauptsächlich Skripte ausführt, die verschiedene Vorgänge innerhalb des Netzwerks ermöglichen. Diese Maschine vereinfacht den Prozess der Erstellung neuer Token auf der Ethereum-Blockchain und interpretiert Skripte – Befehlssätze oder Algorithmen –, um den Betrieb des Netzwerks effektiv zu steuern. Der Zugriff auf jeden Netzwerkknoten ist für die Ausführung von Befehlen und die nahtlose Generierung neuer Token unerlässlich.

Ein Schlüsselmerkmal von Ethereum ist der Smart Contract, ein Computercodesegment, das den Transfer von Geld und Informationen rationalisiert. Intelligente Verträge werden von ihren Erstellern voreingestellt, um bestimmte Ergebnisse auf der Grundlage bestimmter Bedingungen sicherzustellen. Das EVM bietet eine vollständige Turing-Umgebung, was bedeutet, dass es jede berechenbare Funktion ausführen kann, was es zu einer robusten Plattform für Skripte und Smart Contracts macht.

Im Ethereum-Ökosystem spielt die EVM eine entscheidende Rolle, indem sie eine Grundlage für die Entwicklung dezentraler Anwendungen (DApps) bietet. Es stellt sicher, dass alle Transaktionen und Smart Contracts auf der Ethereum-Blockchain korrekt und im Einklang mit den Absichten des Smart Contract Codes ausgeführt werden. Im Wesentlichen ist die EVM ein Vermittler für die Erstellung und den Betrieb von DApps auf der Blockchain.

Die Ethereum Virtual Machine besteht aus zwei Hauptelementen:

  • EVM Core : Dieser Teil führt den Solidity-Quellcode aus. Der EVM-Kern ist in C++ geschrieben und nutzt LLVM als Compiler. Er ist eine umfassende virtuelle Maschine, die mit Funktionen ausgestattet ist, die in einer Smart Contract Virtual Machine wünschenswert sind. Dazu gehören die Unterstützung mehrerer Programmiersprachen, erweiterte Sicherheitsfunktionen, verschiedene Laufzeitumgebungen und die Möglichkeit, benutzerdefinierten EVM-Bytecode zu schreiben.
  • Onkel und EVM-Assembly : „Onkel“ beziehen sich auf Fragmente von Smart Contracts oder auf der Blockchain gespeicherten Daten, die zum Speichern von Programmmetadaten nützlich sind. Die EVM-Assembly, die den EVM-Bytecode darstellt, dient Entwicklern als Programmiersprache.

Darüber hinaus umfasst das EVM Funktionen wie:

  • Aktionen : Grundlegende Operationen, die an im Speicher gespeicherten Assets ausgeführt werden, z. B. arithmetische Operationen.
  • Balance : Spiegelt die Menge an Ether wider, die zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügbar ist und als Teil des EVM-Speichers gespeichert ist.
  • Block und Blockhash : Blöcke bieten unveränderlichen Speicher für alle Ethereum-bezogenen Aktionen und Transaktionen. Der Blockhash ist eine eindeutige Kennung für jeden Block.
  • Blocknummer : Gibt die Reihenfolge eines bestimmten Blocks innerhalb der Blockchain an.
  • Code und CodeHash : Der vom EVM ausgeführte Code und sein eindeutiger Hash, der sich bei jeder Funktionsausführung ändert.
  • CodeSize : Die Größe des Codes in Bytes.
  • GasLimit : Ein entscheidender Aspekt des EVM, der es Benutzern ermöglicht, den Gasgrenzwert für die Ausführung von Vorgängen festzulegen.

Insgesamt ist die EVM aufgrund ihrer ausgefeilten Struktur und Funktionalität nicht nur ein integraler Bestandteil des Ethereum-Netzwerks, sondern auch ein leistungsstarkes Tool für Entwickler und Benutzer, das die Effizienz und Skalierbarkeit der Blockchain verbessert.

Vor- und Nachteile der virtuellen Maschine von Ethereum

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist ein Eckpfeiler der Blockchain-Entwicklung, bekannt für ihre entwicklerfreundliche Umgebung und eine Vielzahl von Vorteilen, weist jedoch auch gewisse Einschränkungen auf. Hier sind einige wichtige Punkte, die Sie berücksichtigen sollten:

Vorteile der Ethereum Virtual Machine

  • Cross-Blockchain-Unterstützung : Die Fähigkeit von EVM, Bytecode-kompatible Smart Contracts zu unterstützen, macht es vielseitig über verschiedene Blockchains hinweg. Diese Funktion wird von mehreren Blockchains wie Polygon und Avalanche genutzt, sodass sie das robuste Ökosystem von EVM nutzen können.
  • Isolierte Sandbox-Umgebung : EVM betreibt jedes Codesegment separat innerhalb desselben Computernetzwerks und stellt so sicher, dass die Ausführung einer Anwendung keine Auswirkungen auf den Rest der Blockchain oder die auf Knotencomputern gespeicherten Daten hat. Diese Isolation erleichtert eine schnelle und effiziente Entwicklung.
  • Flexible Entwicklungsfunktionen : Das EVM zeichnet sich durch die Ausführung komplexer und maßgeschneiderter Smart Contracts aus, die für verschiedene Anwendungen, einschließlich dApps, DeFi- Plattformen, Spiele und NFTs , von entscheidender Bedeutung sind. Darüber hinaus ist EVM von einer großen Entwickler-Community umgeben, was den Software-Erstellungsprozess vereinfacht.
  • Kreuzkompatibilität zwischen Betriebssystemen : Angesichts der Vielfalt an Betriebssystemen wie MacOS, Windows usw. in Blockchain-Netzwerken kann die Entwicklung kompatibler Software eine Herausforderung sein. EVM begegnet diesem Problem, indem es die Ausführung von Programmen über mehrere Betriebssysteme hinweg standardisiert und ermöglicht, ohne dass separate Codebasen erforderlich sind.

Nachteile der Ethereum Virtual Machine

  • Hohe Transaktionskosten (Gasgebühren) : Einer der größten Nachteile der Verwendung von EVM sind die hohen Kosten für Kryptogasgebühren . Diese Gebühren können aufgrund der Skalierbarkeitseinschränkungen von EVM schnell ansteigen, insbesondere in Zeiten mit hohem Netzwerkverkehr.
  • Herausforderungen bei der Skalierbarkeit : EVM kann nur eine begrenzte Anzahl von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Diese Einschränkung kann zu einer stärkeren Überlastung des Netzes führen und die Gasgebühren weiter in die Höhe treiben.
  • Kosten für die Bereitstellung von Smart Contracts : Aufgrund der Beliebtheit von Ethereum kann die Bereitstellung benutzerdefinierter Smart Contracts oder größerer Anwendungen kostspielig sein. Entwickler müssen ihre Verträge auf Effizienz optimieren, indem sie redundanten Code oder unnötige Funktionen eliminieren und auch die hohen Speicherkosten auf der Ethereum-Blockchain berücksichtigen.
  • Irreversibilität von Smart Contracts : Einmal implementiert, kann ein Smart Contract auf der Blockchain nicht mehr geändert werden. Diese Unveränderlichkeit stellt eine Herausforderung dar, wenn nach der Bereitstellung Fehler oder Schwachstellen entdeckt werden, die eine erneute Bereitstellung des gesamten Vertrags erforderlich machen, was zusätzliche Kosten verursachen kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ethereum Virtual Machine zwar erhebliche Vorteile in Bezug auf Flexibilität, Kreuzkompatibilität und eine unterstützende Umgebung für Entwickler bietet, aber auch Herausforderungen in Bezug auf Skalierbarkeit, Kosten und die Irreversibilität intelligenter Verträge mit sich bringt. Diese Faktoren sind entscheidende Überlegungen für jeden, der sich auf der Ethereum-Blockchain weiterentwickeln möchte.

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