以太坊虚拟机 (EVM) 深度解析
以太坊虚拟机（EVM）是以太坊网络的核心组成部分，它为开发者提供了构建和运行去中心化应用（DApps）的强大平台。 虽然交易速度相对较慢且gas费用较高，以太坊仍然是开发者的首选区块链平台。
以太坊生态系统的成熟度是开发者对其信任的关键因素。 此外，以太坊还提供了丰富的开发资源和工具，助力开发者更高效地创建应用。
近年来，加密货币领域涌现出许多新兴的区块链生态系统，但以太坊生态系统仍以超过3680亿美元的市值保持领先地位。 了解了以太坊区块链的巨大需求之后，接下来我们将深入研究EVM。
EVM简介
以太坊虚拟机（EVM）本质上是一个虚拟计算机，它允许开发者创建和部署去中心化应用程序（DApps）。 开发者利用EVM部署和执行以太坊智能合约。
智能合约是在以太坊区块链上运行的计算机程序，它根据用户之间的协议自动执行预定的功能。 通过使用智能合约，您可以设置特定的规则或条件。 一旦这些条件得到满足，合约将自动执行。
理解EVM的两个关键概念至关重要：虚拟机和图灵完备性。
虚拟机
虚拟机是由一系列程序组成的，这些程序模拟计算机的行为。虚拟机充当处理和存储单元，执行与我们的计算机软件类似的功能。与传统的计算机不同，虚拟机能够执行更复杂的任务。
图灵完备性
图灵完备性以英国数学家艾伦·图灵的名字命名，它确保一台机器能够运行任何类型的计算。 只要有足够的内存和时间，图灵完备的机器就能执行各种复杂的计算。
简而言之，EVM是一个具有图灵完备性的虚拟机。这种技术的结合为DApp开发者带来了巨大的便利。EVM不仅保障了以太坊区块链的安全性，还能快速执行复杂的计算。
EVM安装在操作系统之上，以加快执行速度。它是操作系统和智能合约之间的中间层，起着至关重要的桥梁作用。
EVM 的主要作用
EVM的主要目的是为去中心化应用程序（DApps）提供强大的运行平台，同时限制以太坊网络出现重大故障的风险。
如前所述，开发者部署智能合约以在区块链网络上执行特定功能。 这些智能合约和DApps会被转换为字节码。
字节码是一种由源代码编译而成的计算机语言，可以在虚拟机上运行。 这种语言以计算机可读的格式存在。
完成转换后，字节码将被部署到EVM中。最终，这些已部署的代码会被分发到以太坊网络中的所有节点。
除了字节码，EVM还使用“操作码”，这是一系列指令。这些指令帮助EVM执行各种不同的任务。超过140个操作码用于启动不同类型的EVM进程。简而言之，操作码简化了EVM的编程指令。
EVM在确保每个智能合约正常运行方面发挥着关键作用。此外，交易数据会在以太坊网络中实时更新。
Gas及其对EVM性能的影响
可以将Gas视为EVM的燃料。它代表执行以太坊智能合约操作所需的计算费用。
Gas费用取决于操作码的复杂程度，并以Wei支付，Wei是以太币（ETH）的最小单位。
Gas在以太坊网络的安全中也起着至关重要的作用。 换句话说，较高的费用可以有效保护网络免受攻击者的侵害。
交易的验证者会收到gas作为奖励，操作越复杂，奖励越高。
Gas机制还有助于验证者筛选所需规模的费用。例如，验证者可以选择难度较高的操作码来获得更高的gas奖励。
网络活动对gas费用有很大影响。 此外，交易发送者会收到交易完成后剩余的未消耗gas。
在理解了gas的重要性之后，我们接下来看看EVM的数据存储过程。
EVM 中的数据存储
众所周知，数据是最有价值的资源。因此，数据存储是EVM的重要组成部分。
首先，我们来了解一下数据是如何在以太坊中存储的。
以太坊以Trie数据结构的形式存储数据。通过这些数据结构，以太坊能够管理永久和临时数据。
以太坊区块链由三种类型的Trie组成：
- 状态Trie：全局状态Trie是以太坊唯一的，并且会持续更新。该Trie包含每个以太坊账户的值和密钥。
- 存储Trie：合约数据存储在这里。因此，每个以太坊账户都有一个存储Trie。
- 交易Trie：此Trie存储每个区块上的所有交易。您可以通过它查找特定的交易。
将数据划分为这三个Trie有助于以太坊存储和管理大量数据。此外，这种数据存储机制为用户提供了更便捷、更安全的访问方式。
对于EVM，以太坊协议使用两种类型的数据：临时数据和永久数据。
- 临时数据：此类数据会根据新交易而发生变化，例如钱包余额。
- 永久数据：顾名思义，此类数据永久存储在以太坊的数据结构中。此外，无法更改或修改此数据。
您可能已经注意到EVM和计算机CPU之间存在一些有趣的相似之处。
以太坊开发者创建的DApp类似于计算机软件。
不同之处在于，与C++或Java不同，Solidity是以太坊的编程语言。然后，Solidity代码会被分发到其他节点或系统。
与我们的计算机一样，EVM没有物理CPU。换句话说，EVM是一个分布在全球网络中的虚拟CPU。
EVM的优势
让我们来看看EVM的优势：
去中心化
EVM在限制任何中央机构的作用方面发挥着至关重要的作用。没有任何个人或机构可以控制以太坊网络上发生的交易。
此外，没有任何人可以删除已经部署的DApp。这为开发者提供了自由构建创新项目的空间。
低准入门槛
EVM帮助开发者不受任何限制地创建DApp。该虚拟机允许开发者创建和部署适合其需求的智能合约。
轻松执行复杂的智能合约
EVM能够执行智能合约中分配的复杂任务。此外，开发者可以创建智能合约并在多个平台上运行。
可靠性
EVM的复杂机制使得程序能够无故障地执行交易。在这里，开发者可以根据复杂性来控制智能合约的影响。
数据安全
EVM保护开发者的数据。这种信任感鼓励开发者测试不同类型的代码。
即使在使用不受信任的代码时，个人数据也不会受到影响。计算过程也不会影响其他系统功能。
EVM的缺点
Gas成本高
您需要使用ETH代币支付交易费用。所需的gas取决于交易执行的复杂程度。
此外，交易类型和速度也会影响gas费用。您可以使用在线计算器来查找交易所需的gas。
当网络拥堵时，gas费用会增加，这可能导致极高的gas费用。
高数据存储需求
正如我们之前讨论的，数据是EVM的重要组成部分。数据存储和管理对于机器的正常运行至关重要。
交易的复杂性也会导致高数据存储需求。与gas费用类似，存储费用有时也很昂贵。
需要技术知识
已经部署的智能合约无法更改。因此，创建智能合约的开发者必须具备专业的技术知识。
作为一个图灵完备的系统，EVM允许开发者使用任何编程语言。然而，糟糕的编程脚本可能会对整个项目造成负面影响。
EVM的未来
区块链技术和EVM仍处于早期发展阶段。 在未来几年，EVM的速度和效率将有望得到显著提高。
交易速度和高昂的gas费用仍然是一个巨大的挑战。 克服这些挑战将为EVM的未来发展铺平道路。
EVM将在实现主要行业的去中心化方面发挥关键作用。 这种转型将对包括银行、游戏、网络安全、物流、医疗保健、云存储和房地产等主要行业产生深远的影响。 此外，更多有用的DApp将使人们的生活更加便捷。
以太坊创始人Vitalik Buterin对多rollup生态系统的愿景也对EVM产生了积极影响。 该生态系统的实施大大增强了EVM的功能。
互操作性是影响EVM的另一个重要变化。通过互操作性，不同区块链上的DApp可以相互交互。
交互操作功能鼓励不同加密项目之间的合作。 此外，越来越多的开发者选择EVM来部署他们的智能合约。
作者的话
以太坊虚拟机在提供去中心化生态系统方面发挥着重要作用。DApp开发者现在可以更自由地构建项目。 开发者正在将以太坊视为DApp开发的一体化平台，这使得EVM的未来充满希望。
以太坊虚拟机并不完美，仍存在一些缺点。 但随着技术的进步，EVM正在不断进化并变得更加完善。
接下来，您可以进一步探索最佳的以太坊钱包。