وبلاگ

/

/

ماشین مجازی اتریوم (EVM) ؛ دقیق، سریع و قدرتمند

ماشین مجازی اتریوم (EVM) ؛ دقیق، سریع و قدرتمند

۱۱ تیر ۱۴۰۲

ماشین مجازی اتریوم: اگر به تازگی وارد فضای پرداخت ارزی و ارز دیجیتال شده‌اید، احتمالا با عبارت “ماشین مجازی اتریوم” یا به اختصار “EVM” آشنایی دارید. این مفهوم به عنوان یک بخش مهم از پروتکل اتریوم مطرح شده است و به آن کمک می‌کند تا به عنوان یک اینترنت کامپپیوتری فعالیت کند. اما چطور می‌توان به این هدف دست یافت؟ بخشی از پاسخ به این سوال در مفهوم EVM مخفی است. بنابراین، پیش از آنکه به توضیح مفهوم EVM بپردازیم، باید با مفاهیمی مانند ماشین‌های مجازی، سیستم‌های تورینگ کامل، قراردادهای هوشمند، کارمزد گس و نحوه ذخیره‌سازی اطلاعات در شبکه اتریوم آشنا شویم. امروز به صورت خلاصه این مطالب را توضیح خواهیم دادف پس تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

ماشین مجازی

ماشین مجازی اتریوم چیست؟

ماشین‌های مجازی (VM) در اکوسیستم اتریوم، به عنوان یک پردازنده جهانی عمل می‌کنند و توسعه‌دهندگان می‌توانند از آنها برای ساخت قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز (DApp‌ها) استفاده کنند. با استفاده از VMها، توسعه‌دهندگان می‌توانند به‌سرعت برنامه‌های خود را روی شبکه‌های مختلف توسعه دهند و Dapp خود را به شبکه‌های دیگر نیز گسترش دهند. علاوه بر این، VMها به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا قراردادهای هوشمندی را که با یک زبان برنامه‌نویسی واحد نوشته شده‌اند، روی بلاکچین‌های مختلف اجرا کنند. VMها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند تا برنامه‌های خود را در یک محیط کاملاً امن و مطمئن اجرا کنند، بدون نگرانی از تغییرات نامطلوب یا تغییرات غیرمنتظره در شبکه. در کل، VMها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند تا برنامه‌های خود را با قابلیت گسترش پذیری بالا و در یک محیط امن و مطمئن اجرا کنند.

بیشتر بخوانید: گس در اتریوم

تورینگ کامل چیست ؟

ماشین مجازی اتریوم یا EVM، یک ماشین تورینگ کامل است. یعنی با داشتن زمان و حافظه کافی، می‌تواند هر مشکل محاسباتی را حل کند. در واقع، EVM قادر است قراردادهای هوشمند را اجرا کند و توافق‌نامه‌هایی که در آینده ممکن است انجام شوند را درک و اجرا کند، حتی آنهایی که تاکنون اجرا نشده‌اند. در مقابل، ماشین‌های تورینگ ناقص قادر به حل همه مسائل محاسباتی نیستند. تورینگ کامل بودن EVM، بدین معنی است که این شبکه می‌تواند هرگونه وظیفه‌ای را انجام دهد، در صورتی که زمان، قدرت محاسباتی و دستورالعمل‌های صحیح را داشته باشد. در کل، مفاهیم ماشین مجازی و تورینگ کامل برای درک EVM بسیار بنیادین هستند و اصول اولیه مفهوم و معماری آن را تشکیل می‌دهند.

مفهوم ماشین مجازی اتریوم (EVM) چیست؟

در سال‌های اخیر، اتریوم به دلیل نقش مهمی که در پیشرفت بلاکچین و ایجاد شبکه‌های غیرمتمرکز ایفا کرده است، مورد توجه بسیاری از افراد قرار گرفته است. توانایی اتریوم در انجام کارهایی فراتر از پردازش تراکنش‌های ساده، باعث شده است که این شبکه به عنوان یکی از اصلی‌ترین عوامل در پیشرفت بلاکچین شناخته شود.

EVM یا ماشین مجازی اتریوم، یک ماشین محاسباتی است که مانند یک کامپیوتر غیرمتمرکز عمل می‌کند و بیش از چند هزار پروژه را قابل اجرا می‌کند. این ماشین مجازی، یکی از عناصر اساسی در ساختار شبکه اتریوم است و وظیفه پیاده‌سازی و اجرای اسمارت کانترکت‌ها را بر عهده دارد.

تمام نودهای شبکه اتریوم، بر روی EVM اجرا می‌شوند تا به اجماع برسند. این ماشین مجازی به صورت کاملا جدا یا ایزوله عمل می‌کند، به این معنی که کدهای نوشته شده در داخل EVM هیچگونه دسترسی به شبکه، سیستم فایل‌ها یا دیگر فرآیندها ندارند. به عبارت دیگر، EVM به صورت کامل ایمن و امن عمل می‌کند و از نفوذ دسترسی‌های غیرمجاز جلوگیری می‌کند.

بیشتر بخوانید: بهترین کیف پول‌های اتریوم

حساب های اتریوم

در اتریوم، دو نوع اکانت وجود دارد که به طور مساوی تحت پوشش EVM قرار دارند: حساب‌های تحت مالکیت خارجی (Externally Owned Accounts یا به اختصار EOA) و حساب‌های قرارداد (Contract Accounts). EOAها از ترکیب کلیدهای خصوصی و عمومی تشکیل شده‌اند و برای ارسال و دریافت اتر از یک اکانت دیگر و ارسال تراکنش‌ها به قراردادهای هوشمند استفاده می‌شوند. حساب‌های قرارداد، کلید خصوصی متناظر با خود را ندارند و زمانی ایجاد می‌شوند که شما قرارداد خود را بر روی بلاکچین سوار کنید. برخی از ویژگی‌های اصلی این اکانت‌ها عبارتند از:

  • می‌توانید به همان شکلی که با حساب‌های EOA انجام می‌دهید، اتر را دریافت و ارسال کنید.
  • این حساب‌ها، بر خلاف EOAها، کد مخصوص به خود را دارند.
  • تراکنش‌ها توسط یک قرارداد دیگر یا EOA انجام می‌شوند.
  • قراردادی که در کدهای قرارداد هوشمند نوشته شده، به بایت‌کد (ByteCode) تبدیل می‌شود. بیشتر کدهای منبع این قراردادها با زبان برنامه‌نویسی سالیدیتی نوشته می‌شوند. سپس این کدها به آپ‌کدهایی (OpCode) برای ماشین مجازی ترجمه می‌شوند تا بتوانند آنها را اجرا کنند.
بیشتر بخوانید: اتریوم پلاسما چیست؟

ویژگی ماشین مجازی اتریوم

ویژگی های ماشین مجازی اتریوم

اتریوم یک شبکه بلاک‌چین پیچیده است که به عنوان یک ماشین حالت توزیع شده عمل می‌کند. در این شبکه، حالت کلی یک ماشین را نگهداری می‌کند و قرارداد‌های هوشمند به کار می‌رود تا بتوانیم با ماشین مجازی اتریوم تعامل داشته باشیم. زبان برنامه‌نویسی سالیدیتی برای نوشتن قرارداد‌های هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز استفاده می‌شود. این زبان به صورتی طراحی شده که کار با آن آسان باشد و الگوی ارتباطات بین انسان‌ها را شبیه‌سازی می‌کند. در کل، اتریوم یک پروتکل بسیار پیچیده است که از قرارداد‌های هوشمند و زبان برنامه‌نویسی سالیدیتی استفاده می‌کند.

بیشتر بخوانید: بهترین برنامه‌های غیرمتمرکز اتریوم

قرارداد هوشمند چیست؟

قرارداد‌های هوشمند، توافق‌نامه‌هایی بین طرفین هستند که به صورت خطوط کد نوشته شده‌اند و به صورت خودکار اجرا می‌شوند. این قرارداد‌ها به افراد امکان می‌دهند که به‌صورت ناشناس و در یک بستر مطمئن با یکدیگر تعامل داشته باشند و نیازی به شخص ثالث برای تایید تراکنش‌های بین طرفین نیست. اسمارت کانترکت‌ها به ماشین مجازی اتریوم دسترسی کامل دارند و اجرای تراکنش‌ها به هیچ یک از سیستم‌های قانونی و یا مکانیزم‌های اعمال قانون وابسته نیست. برای بهره‌برداری از این قابلیت، شیوه طراحی شبکه Ethereum مهیا شده است. Smart Contract ها در بستر بلاکچین قابلیت تغییر ندارند و اجرای آنها به واسطه چندین نود و بدون هیچگونه دستکاری انجام می‌شود. به همین دلیل، ماشین مجازی اتریوم از ویژگی‌های شفافیت و غیرقابل تغییری برخوردار است:

بیشتر بخوانید: مقایسه اتریوم و سولانا

انواع حساب اتریوم

عملکرد قطعی ماشین مجازی اتریوم

برنامه‌ای قطعی است که در صورت ارائه مجموعه ورودی یکسان، خروجی یکسانی داشته باشد. این ویژگی بسیار مهم است، زیرا برنامه‌های غیرمتمرکز یا DApp‌های بستر اتریوم ممکن است تراکنش‌های مالی را مدیریت کنند که شامل مقادیر زیادی پول باشد. به همین دلیل، آگاهی از شیوه عملکرد این کد در هر مرحله اجرا بسیار حیاتی است.

ایزوله بودن ماشین مجازی اتریوم

یکی از ویژگی‌های مهم قراردادهای هوشمند، اجرا شدن در محیط‌های ایزوله و جداگانه است. این سطح از ایزوله بودن به واسطه دو سیستم حاصل می‌شود: ماشین‌های مجازی و محفظه‌های داکر. به دلیل این که طراحی قرارداد بر بستر داکر از قابلیت قطعی برخوردار نیست، اتریوم ماشین‌های مجازی را برای فراهم‌سازی این ویژگی استفاده می‌کند. ایزوله بودن بسیار مهم است، زیرا به سیستم‌ها این امکان را می‌دهد که بحران‌های هک و باگ‌های موجود در قراردادهای هوشمند را پوشش دهند و جلوی وقوع این اتفاقات ناگوار را بگیرند.

بیشتر بخوانید: فرق میکر و دای

پایان پذیر بودن ماشین مجازی اتریوم

با وجود اینکه EVM یک تورینگ کامل است و به نظر می‌رسد قادر به حل هر مشکلی باشد، اما نمی‌توانیم به راحتی مطمئن شویم که آیا قراردادهای هوشمند می‌توانند عملیات مورد نظر را در زمان معین به پایان برسانند یا خیر. بنابراین، لازم است مکانیزمی برای ایجاد محدودیت‌های زمانی مورد استفاده قرار دهیم.در بستر اتریوم، مفهومی به نام گس (Gas) وجود دارد که برای تراکم شبکه استفاده می‌شود. هرچه مقدار گس بیشتر باشد، به معنی شبکه شلوغ‌تر بودن است. همچنین، Gas یکی از مکانیزم‌های انگیزشی است که در این شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای ایجاد اولویت در انجام تراکنش‌ها کاربرد دارد. هرچه مقدار گس بالاتر باشد، تراکنش زودتر تایید می‌شود. محدوده گس قبل از ارسال تراکنش تعیین می‌شود و به‌عنوان دستورالعمل برای ماشین مجازی اتریوم استفاده می‌شود. با استفاده از این محدودیت‌ها، EVM به راحتی می‌تواند تصمیم بگیرد که عملیات را متوقف کند یا روند پردازش را پایان دهد.

بیشتر بخوانید: بهترین کیف پول‌های اتریوم

ارتباط گس فی با evm

ارتباط گس فی یا هزینه کارمزد با عملکرد ماشین مجازی اتریوم

در بستر Ethereum، هرگونه فعالیتی که انجام می‌شود، به صورت یک تراکنش در نظر گرفته می‌شود. برای انجام هر تراکنش، فی یا کارمزدی لازم است که به عنوان هزینه‌ای برای پرداخت هزینه‌های مورد نیاز در شبکه شناخته می‌شود. در این شبکه، تمامی هزینه‌های مورد نیاز برای انجام تراکنش‌ها تحت عنوان Gas شناخته می‌شوند. در زمان‌هایی که فعالیت درون شبکه Ethereum بسیار بالاست و تراکنش‌های زیادی در حال انجام هستند، میزان گس فی افزایش پیدا می‌کند. در برخی اوقات، میزان گس فی مورد نیاز برای انجام تراکنش‌های ساده به ارزشی بین ۱۰ تا ۲۰ دلار از ارزش اتر نیز می‌رسد.

بیشتر بخوانید: آموزش استفاده از اتریوم

ذخیره سازی داده در شبکه اتریوم

در بستر Ethereum، داده‌ها به واسطه ساختار داده درخت‌مانند، به صورت درختی مدیریت می‌شوند. برای مثال، میزان موجودی حساب کاربری به صورت مستقیم در بلاک‌های بلاکچین ذخیره نمی‌شود و تنها نود‌های روت هش (Root Hash) یا هش ریشه‌ای می‌توانند تراکنش‌ها، حالات ماشین و دریافتی‌های درون این زنجیره را نگهداری کنند. دو نوع داده متمایز در بستر Ethereum وجود دارد: داده‌های دائمی و داده‌های موقت.

داده‌های دائمی:
تراکنش‌ها نمونه‌ای از داده‌های دائمی محسوب می‌شوند. به محض این‌که یک تراکنش به حالت تایید برسد، در درون ساختار داده درختی ذخیره‌سازی می‌شود و هیچ‌گاه تغییر نمی‌کند.

داده‌های موقت:
میزان موجودی آدرس حساب کاربری نمونه‌ای از داده موقت است. میزان موجودی نگهداری شده در یک آدرس حساب کاربری، در بخش حالت درختی ذخیره‌سازی می‌شود و هنگامی که تراکنش‌ها توسط فرستنده ارسال می‌شوند یا تراکنشی را دریافت می‌کنند، دچار تغییر می‌شوند. داده‌های دائمی و موقت به‌صورت جداگانه ذخیره‌سازی می‌شوند.شیوه ثبت سوابق در بستر Ethereum شباهت زیادی به بانک دارد؛ برای مثال، در بانک‌ها میزان موجودی هر کارت اعتباری در زمان خرج کردن پول ردیابی می‌شود. بانک سوابق خود را مورد بررسی قرار می‌دهد تا اطمینان حاصل کند که حساب کاربر مورد نظر پیش از تایید تراکنش از میزان موجودی کافی برخوردار باشد. به همین شکل، قبل از ارسال تراکنش در بستر Ethereum، موجودی آدرس بررسی می‌شود و اگر موجودی کافی نباشد، اجازه ارسال داده نمی‌شود.

بیشتر بخوانید: بنیانگذاران اتریوم چه کسانی بودند

مزایا و معایب ماشین مجازی

مزایای ماشین مجازی اتریوم

EVM یا ماشین مجازی Ethereum به افراد امکان می‌دهد که برنامه‌های غیرمتمرکز خود را بسازند. این تکنولوژی به همه افراد و گروه‌های مختلف، بدون توجه به ثروت و ارتباطات خاص، اجازه می‌دهد تا در این بستر فعالیت کنند. قرارداد‌های هوشمند یا smart contract ها از مزایای بسیاری برخوردار هستند. به عنوان مثال، توکن‌های بی‌همتا یا NFTs یکی از کاربردهای این قرارداد‌ها هستند. این توکن‌ها به افراد امکان می‌دهند که آثار هنری دیجیتال خود را خلق کرده و آنها را در بازار غیرمتمرکز به فروش برسانند.

بیشتر بخوانید: کاربرد های سرویس نیم اتریوم

با استفاده از قرارداد‌های هوشمند، امکانات دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، این قرارداد‌ها می‌توانند به برنامه‌های کاربردی مبتنی بر blockchain کمک کنند تا به صورت خودکار و بدون نیاز به واسطه، تراکنش‌ها را انجام دهند. همچنین، از قرارداد‌های هوشمند برای تعیین شرایط اجرای قراردادهای مالی استفاده می‌شود. به طور کلی، قرارداد‌های هوشمند و تکنولوژی blockchain به افراد و کسب‌وکارها کمک می‌کنند تا بدون واسطه و به صورت مستقیم با یکدیگر تعامل داشته باشند و از مزایای امنیت و شفافیت این بستر بهره‌مند شوند.

معایب ماشین مجازی اتریوم

شبکه EVM در اتریوم با استفاده از ماشین‌های مجازی به عنوان یک پردازنده جهانی عمل می‌کند و توسعه‌دهندگان می‌توانند از آن برای ساخت قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز استفاده کنند. با این حال، این شبکه هنوز به صورت کامل غیرمتمرکز نیست و بیشترین نودهای آن روی سرورهای ابری مرکزی میزبانی می‌شوند. این مسئله ممکن است باعث آسیب دیدن و یا از بین رفتن شبکه شود. همچنین، در زمان ازدحام شبکه، میزان گرانی تراکنش‌ها به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و ممکن است به کاربرانی که تراکنش‌های بزرگی را انجام می‌دهند، آسیب بزرگی برساند. با این حال، توسعه رابط‌های کاربری بهینه تر و افزایش امنیت شبکه، می‌تواند بهبودهایی را در عملکرد این شبکه به همراه داشته باشد.

بیشتر بخوانید: زبان برنامه نویسی سالیدیتی (Solidity) چیست

نتیجه گیری

ماشین مجازی اتریوم به عنوان یک پردازنده جهانی، به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا برنامه‌های خود را با قابلیت گسترش پذیری بالا و در یک محیط امن و مطمئن اجرا کنند. با این حال، برای رسیدن به هدف غیرمتمرکز شدن کامل شبکه، نیاز به تحقق توسعه زیرساخت‌های فنی جدید همراه با توسعه رابط کاربری بهینه تر و افزایش امنیت شبکه وجود دارد. ماشین مجازی اتریوم همچنین باعث ایجاد امکاناتی شده است که به تمام کاربران، از جمله کاربران غیرفنی، امکان استفاده از اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز را می‌دهد. بنابراین، ماشین مجازی اتریوم به عنوان پردازنده جهانی، امکانات زیادی را برای توسعه‌دهندگان و کاربران فراهم کرده است.

به این مقاله امتیاز دهید

نویسنده

مهران رباطی نویسنده

مطلب را به اشتراک بگذارید

#

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *