معرفی جامع ماشین مجازی اتریوم (EVM) + عملکرد و کارکردهای آن

ماشین مجازی اتریوم (Ethereum Virtual Machine یا EVM) یکی از ارکان اصلی بلاکچین اتریوم است و به عنوان محیط اجرایی برای قراردادهای هوشمند و اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps) عمل می‌کند. این ماشین مجازی، امکان اجرای کدهای پیچیده و تعاملات مالی را بدون نیاز به واسطه فراهم می‌کند و در عین حال تضمین می‌کند که تمامی عملیات به صورت شفاف، امن و غیرمتمرکز انجام شوند.

در این مقاله از صرافی ارز دیجیتال اینوکس، به معرفی کامل ماشین مجازی اتریوم، نحوه عملکرد آن، کاربردها، مزایا و معایب و همچنین آینده‌ای که برای این فناوری پیش‌بینی می‌شود، می‌پردازیم.

evm چیست؟

ماشین مجازی اتریوم مانند یک سیستم‌عامل است که روی شبکه بلاکچین اتریوم اجرا می‌شود. این ماشین مجازی یک محیط محاسباتی برای اجرای قراردادهای هوشمند و کدهای برنامه‌نویسی فراهم می‌کند. تفاوت اصلی آن با سیستم‌عامل‌های معمولی در این است که کاملاً غیرمتمرکز بوده و روی شبکه‌ای از هزاران گره (Node) اجرا می‌شود.

ویژگی‌های اصلی EVM عبارت‌اند از:

• تورینگ کامل بودن: این قابلیت به ماشین مجازی اجازه می‌دهد تا هر تابع یا الگوریتمی را که بتوان در یک زبان برنامه‌نویسی نوشت، اجرا کند.
• استقلال از دستگاه خاص: EVM مستقل از سخت‌افزار خاصی عمل می‌کند و تمامی محاسبات آن به صورت مجازی و در شبکه توزیع شده انجام می‌شود.
• استفاده از گس (Gas): گس واحدی برای اندازه‌گیری هزینه محاسبات است و به‌عنوان ابزاری برای جلوگیری از مصرف بی‌رویه منابع شبکه عمل می‌کند.

تاریخچه ماشین مجازی اتریوم

در این مورد بخوانید: آینده اتریوم: پیش ‌بینی قیمت اتریوم در سال‌ های ۲۰۲۴ تا ۲۰۳۰

ایده اولیه EVM توسط ویتالیک بوترین، بنیان‌گذار اتریوم، مطرح شد. او با الهام از پروتکل‌های همتابه‌همتا مانند بیت‌تورنت، به دنبال ایجاد محیطی بود که امکان اجرای قراردادهای هوشمند به صورت غیرمتمرکز فراهم شود. این ایده در سال ۲۰۱۵ با راه‌اندازی بلاکچین اتریوم به واقعیت تبدیل شد.

یکی از نوآوری‌های اصلی EVM، ارائه بستری برای اجرای قراردادهای هوشمند بدون نیاز به سرورهای مرکزی بود. این ویژگی، امکان توسعه اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps) را فراهم کرد که در صنایعی مانند مالی غیرمتمرکز (DeFi)، زنجیره تامین و ذخیره‌سازی داده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این مورد بخوانید: بهترین ارزهای دیفای، معرفی 12 پروژه برتر DeFi

هدف اصلی ماشین مجازی اتریوم چیست؟

هدف اصلی ماشین مجازی اتریوم (EVM) این است که حالت جامع و کلی بلاکچین اتریوم را برای هر بلوک در زنجیره تأیید و مدیریت کند. EVM به‌عنوان مغز متفکر شبکه اتریوم عمل می‌کند و تضمین می‌کند که تمام تراکنش‌ها و قراردادهای هوشمند به‌صورت امن و هماهنگ اجرا شوند.

اتریوم مانند سایر شبکه‌های بلاکچین از یک دفتر کل توزیع‌شده استفاده می‌کند که شامل کامپیوترهای مستقل (گره‌ها) است. این گره‌ها وظیفه دارند تراکنش‌ها را ثبت، همگام‌سازی و اجرا کنند. ارز دیجیتال بومی این شبکه، اتر (Ether) است و تمام اطلاعات مربوط به حساب‌های اتر و موجودی آن‌ها در یک پایگاه داده‌ی بزرگ ذخیره می‌شود.

با این حال، آنچه اتریوم را از سایر شبکه‌های بلاکچین متمایز می‌کند، قابلیت اجرای قراردادهای هوشمند است. در این راستا، ماشین مجازی اتریوم وظیفه اجرای این قراردادها را دارد و از صحت و امنیت آن‌ها اطمینان حاصل می‌کند. به بیان ساده، EVM حالت کلی شبکه را به‌روزرسانی کرده و هر تغییری در حساب‌ها، موجودی‌ها و تراکنش‌ها را ثبت می‌کند.

نحوه عملکرد ماشین مجازی اتریوم

ماشین مجازی اتریوم از معماری مبتنی بر استک (Stack-Based Architecture) استفاده می‌کند. این معماری به این صورت است که داده‌ها به صورت پشته‌ای ذخیره شده و عملیات بر اساس دستورات کدهای بایت‌کدی (Bytecode) اجرا می‌شوند.

EVM قراردادهای هوشمند را با تفسیر بایت‌کد آن‌ها اجرا می‌کند. بایت‌کد یک زبان برنامه‌نویسی سطح پایین است که توسط کامپیوترها قابل درک است. هنگامی که یک قرارداد هوشمند در بلاکچین اتریوم مستقر می‌شود، کد آن به بایت‌کد تبدیل شده و در بلاکچین ذخیره می‌شود.

برای تعامل با یک قرارداد هوشمند، کاربران تراکنشی به آدرس قرارداد ارسال می‌کنند. این تراکنش شامل بایت‌کد عملکردی است که کاربر قصد اجرای آن را دارد. سپس EVM بایت‌کد را تفسیر کرده و عملکرد مورد نظر را اجرا می‌کند.

در این مورد بخوانید: قرارداد هوشمند اتریوم؛ اجرای قوانین بدون دخالت دست!

اپکدها (Opcodes) در EVM

اپکدها مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های سطح پایین هستند که EVM برای اجرای عملیات از آن‌ها استفاده می‌کند. این دستورالعمل‌ها شامل مواردی مانند:

• عملیات ریاضی و منطقی
• مدیریت حافظه
• دسترسی به داده‌ها و ذخیره‌سازی

هر اپکد هزینه گس مشخصی دارد که نشان‌دهنده میزان منابع مورد نیاز برای اجرای آن است.

قراردادهای هوشمند در EVM

قراردادهای هوشمند مجموعه‌ای از دستورات هستند که شرایط و قواعد از پیش معین دارند و بدون دخالت انسان اجرا می‌شوند. این قراردادها عمدتاً به زبان برنامه‌نویسی Solidity نوشته شده و سپس به بایت‌کدهایی ترجمه می‌شوند که توسط EVM قابل اجرا هستند.

گس چیست و چه نقشی در EVM دارد؟

گس در واقع واحد اندازه‌گیری تلاش محاسباتی مورد نیاز برای انجام عملیات در شبکه اتریوم است. تمامی عملیات، از جمله اجرای قراردادهای هوشمند، نیازمند پرداخت هزینه گس هستند.

عوامل مؤثر بر هزینه گس عبارت‌اند از:

• پیچیدگی عملیات: عملیات پیچیده‌تر گس بیشتری مصرف می‌کنند
• قیمت گس: کاربران می‌توانند برای اولویت‌بندی تراکنش‌های خود قیمت گس بالاتری پیشنهاد دهند
• محدودیت گس: این مقدار حداکثر گسی است که کاربر مایل به پرداخت آن برای یک تراکنش خاص است

موارد استفاده از ماشین مجازی اتریوم چیست؟

EVM با ارائه محیطی امن و قابل اعتماد، امکان توسعه و اجرای طیف گسترده‌ای از اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز را فراهم کرده است. بر اساس اطلاعات سایت Bitcoin، برخی از کاربردهای اصلی آن عبارت‌اند از:

توکن‌های ERC-20

توکن‌های ERC-20 استانداردی برای ایجاد دارایی‌های دیجیتال بر بستر اتریوم هستند. این توکن‌ها در بسیاری از پروژه‌های مالی غیرمتمرکز مانند Uniswap و MakerDAO نقش کلیدی دارند.

صرافی‌های غیرمتمرکز (DEXs)

پلتفرم‌هایی مانند Uniswap و SushiSwap امکان تبادل توکن‌ها را بدون نیاز به واسطه فراهم می‌کنند.

در این مورد بخوانید: نقد و بررسی 10 تا از بهترین صرافی های غیرمتمرکز (DEX)

ضرب NFTها

توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) از جمله کاربردهای برجسته EVM هستند که امکان مالکیت دیجیتال آثار هنری و دارایی‌های مجازی را فراهم می‌کنند.

وام‌دهی غیرمتمرکز (DeFi Lending)

پلتفرم‌هایی مانند Compound و Aave خدمات وام‌دهی و وام‌گیری را به صورت خودکار و شفاف ارائه می‌دهند.

سازمان‌های خودگردان غیرمتمرکز (DAOs)

DAOs مدل جدیدی از مدیریت جمعی هستند که بر بستر قراردادهای هوشمند اجرا می‌شوند و تصمیم‌گیری‌ها را به صورت شفاف و غیرمتمرکز انجام می‌دهند.

محدودیت‌های ماشین مجازی اتریوم

با وجود مزایای فراوان، EVM با برخی محدودیت‌ها مواجه است:

• مقیاس‌پذیری: افزایش تعداد کاربران منجر به ازدحام شبکه و افزایش زمان پردازش تراکنش‌ها می‌شود.
• هزینه‌های بالا: اجرای قراردادهای پیچیده به گس زیادی نیاز دارد که ممکن است برای کاربران پرهزینه باشد.
• عدم انعطاف‌پذیری قراردادها: قراردادهای هوشمند پس از اجرا قابل تغییر نیستند، که این مسئله در صورت وجود خطا مشکل‌ساز است.
• نیاز به دانش فنی: کار با EVM مستلزم آشنایی با زبان Solidity و ساختار شبکه است.

مزایای ماشین مجازی اتریوم

EVM مزایای بسیاری برای توسعه‌دهندگان و کاربران دارد، از جمله:

• غیرمتمرکز بودن‌‌: کنترل توسط هیچ نهاد واحدی انجام نمی‌شود که آن را در برابر سانسور و دستکاری مقاوم می‌کند.
• شفافیت‌‌: تمام تراکنش‌ها و عملیات EVM به‌صورت عمومی روی بلاکچین قابل مشاهده و بررسی هستند.
• امنیت‌‌: امنیت EVM توسط مکانیسم اجماع شبکه اتریوم تضمین می‌شود، که جعل یا تغییر وضعیت آن را دشوار می‌کند.
• ‌‌برنامه‌پذیری‌‌: تورینگ کامل بودن EVM امکان اجرای هر برنامه‌ای را که نوشته شود، فراهم می‌کند.
• قابلیت همکاری‌‌: سازگاری با زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف، توسعه dApps را آسان‌تر می‌سازد.

بلاکچین‌های سازگار با ماشین مجازی اتریوم

EVM به‌عنوان یک استاندارد گسترده در اجرای قراردادهای هوشمند در فضای بلاکچین پذیرفته شده است. بسیاری از بلاکچین‌ها با سازگاری با EVM، از مزایای زیرساخت موجود اتریوم بهره می‌برند. برخی از این بلاکچین‌ها عبارت‌اند از:

• زنجیره هوشمند بایننس (BSC)‌‌: به‌دلیل کارمزد پایین و سرعت تراکنش بالا، محبوبیت زیادی در میان برنامه‌های دیفای دارد.
• ‌‌پالیگان (Polygon)‌‌: یک راه‌حل مقیاس‌گذاری لایه ۲ برای اتریوم که هزینه‌ها و تأخیر تراکنش‌ها را کاهش می‌دهد.
• ‌‌آوالانچ (Avalanche)‌‌: پلتفرمی با عملکرد بالا که از مکانیزم اجماع خاص خود برای ارائه سرعت بالا و توان عملیاتی استفاده می‌کند.
• ‌‌آربیتروم (Arbitrum)‌‌: یک رول‌آپ خوش‌بینانه که هدف آن کاهش هزینه‌ها و افزایش ظرفیت است.
• آپتیمیزم (Optimism)‌‌: مشابه آربیتروم، به‌عنوان یک رول‌آپ خوش‌بینانه مزایای مشابهی را ارائه می‌دهد.

نمونه‌هایی از dApps سازگار با ماشین مجازی اتریوم

برنامه‌های غیرمتمرکز متعددی از EVM استفاده می‌کنند، از جمله:

• صرافی‌های غیرمتمرکز (DEXs)‌‌: مانند یونی‌سواپ که امکان تجارت دارایی‌های دیجیتال را بدون واسطه فراهم می‌کنند.
• پروتکل‌های دیفای‌‌: مانند آوی و کامپوند که خدمات مالی غیرمتمرکز ارائه می‌دهند.
• ‌توکن‌های غیرقابل تعویض (NFTs)‌‌: برای مالکیت دیجیتال آثار هنری یا دارایی‌های مجازی.
• ‌‌سازمان‌های خودگردان غیرمتمرکز (DAOs)‌‌: که قوانین آنها در قالب قراردادهای هوشمند نوشته شده است.

آینده ماشین مجازی اتریوم

در این مورد بخوانید: آشنایی با روش های کسب درآمد از اتریوم + مزایا و معایب هر یک

آینده ماشین مجازی اتریوم (EVM) با توجه به ویژگی‌ها و امکانات منحصربه‌فرد آن، نقشی اساسی در تحول بلاکچین اتریوم و کل صنعت بلاکچین ایفا خواهد کرد. این آینده به قابلیت‌های فعلی EVM و روند توسعه شبکه اتریوم وابسته است.

• پایه‌ریزی سیستم عامل بلاکچین: EVM به‌عنوان زیربنای کل سیستم عامل اتریوم، از طریق ارتقاء‌های فنی آینده (مانند انتقال کامل به اثبات سهام و شاردینگ) کارایی بیشتری خواهد داشت. این توسعه‌ها به کاهش هزینه‌های گس و افزایش سرعت و مقیاس‌پذیری کمک خواهند کرد.
• پشتیبانی از انواع حساب‌ها: وجود دو نوع حساب در EVM، یعنی حساب‌های قرارداد هوشمند و حساب‌های خارجی (EOA)، به توسعه‌دهندگان امکان ساخت برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) پیچیده‌تر را می‌دهد. با گسترش دنیای برنامه‌های بلاکچینی، تقاضا برای این زیرساخت قوی‌تر خواهد شد.
• توسعه ابزارهای بیشتر: EVM امکانات اضافی زیادی به بلاکچین اتریوم ارائه می‌دهد که اجرای سیستم را برای کاربران ساده‌تر و مؤثرتر می‌کند. در آینده، احتمالاً این ابزارها بهبود یافته و قابلیت‌هایی نظیر ادغام با زنجیره‌های جانبی (Sidechains) و پشتیبانی از قراردادهای چندزنجیره‌ای به شبکه افزوده خواهند شد.
• حفظ اجماع در سراسر شبکه: با توجه به اینکه همه گره‌های اتریوم با EVM کار می‌کنند تا اجماع شبکه حفظ شود، توسعه پروتکل‌های هماهنگ‌تر و امن‌تر در آینده، نقش EVM را در پایداری و امنیت شبکه پررنگ‌تر می‌کند.
• پیشرفت قراردادهای هوشمند: یکی از ویژگی‌های کلیدی EVM توانایی اجرای کد قراردادهای هوشمند است. با گسترش موارد استفاده از قراردادهای هوشمند در زمینه‌هایی نظیر امور مالی غیرمتمرکز (DeFi)، NFTها و صنعت‌های متاورس، نقش EVM در تسهیل این فرایندها کلیدی‌تر خواهد شد.
• ایزوله بودن کد در EVM: ایزوله بودن کد در EVM امنیت قراردادهای هوشمند را تضمین می‌کند و در آینده، توسعه‌دهندگان بیشتری به دلیل این قابلیت، از اتریوم و EVM استفاده خواهند کرد. همچنین احتمال دارد فناوری‌های پیشرفته‌تر مانند محاسبات خصوصی (Privacy Computing) در EVM ادغام شوند.
• گسترش کیف‌پول‌های هوشمند: با ذخیره قراردادهای هوشمند در کیف‌پول‌های هوشمند و قابلیت‌های جدید این کیف‌پول‌ها، کاربران عادی بیشتری جذب اکوسیستم اتریوم خواهند شد که باعث تقویت شبکه و توسعه استفاده از EVM خواهد شد.

در این مورد بخوانید: قرارداد هوشمند NFT چیست و چه کاربردی دارد؟

خلاصه ماشین مجازی اتریوم با اینوکس

ماشین مجازی اتریوم (EVM) یکی از اجزای حیاتی فناوری بلاکچین است که امکانات بی‌پایانی را برای توسعه‌دهندگان و کاربران فراهم می‌کند. با پیشرفت‌های مداوم در مقیاس‌پذیری و امنیت، انتظار می‌رود که نقش EVM در آینده فناوری بلاکچین حتی برجسته‌تر شود. 

در این مقاله از صرافی ارز دیجیتال اینوکس به بررسی مفهوم و جوانب مختلف EVM پرداختیم و مزایا و محدودیت‌های آن را بررسی کردیم. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید اخبار این حوزه را از منابع معتبری مانند بلاگ اینوکس دنبال کنید.

سوالات متداول