ఎథేరియం వర్చువల్ మషీన్ (EVM)

ఎథేరియం వర్చువల్ మషీన్ (EVM) అనేది ఒక వికేంద్రీకృత వర్చువల్ వాతావరణం, ఇది అన్ని ఎథేరియం నోడ్‌లలో కోడ్‌ను స్థిరంగా మరియు సురక్షితంగా అమలు చేస్తుంది. స్మార్ట్ కాంట్రాక్టులను అమలు చేయడానికి నోడ్‌లు EVMని నడుపుతాయి, ఆపరేషన్‌ల కోసం అవసరమైన గణన శ్రమను కొలవడానికి "గ్యాస్"ని ఉపయోగిస్తాయి, ఇది సమర్థవంతమైన వనరుల కేటాయింపు మరియు నెట్‌వర్క్ భద్రతను నిర్ధారిస్తుంది.

అవసరాలు

EVMను అర్థం చేసుకోవడానికి, కంప్యూటర్ సైన్స్‌లోని బైట్స్opens in a new tab, మెమరీopens in a new tab మరియు ఒక స్టాక్opens in a new tab వంటి సాధారణ పరిభాషతో కొంత ప్రాథమిక పరిచయం అవసరం. హాష్ ఫంక్షన్‌లుopens in a new tab మరియు మెర్కిల్ ట్రీopens in a new tab వంటి క్రిప్టోగ్రఫీ/బ్లాక్‌చెయిన్ భావనలతో పరిచయం ఉండటం కూడా సహాయకరంగా ఉంటుంది.

లెడ్జర్ నుండి స్టేట్ మషీన్ వరకు

బిట్‌కాయిన్ వంటి బ్లాక్‌చెయిన్‌లను వివరించడానికి 'వికేంద్రీకృత లెడ్జర్' అనే సారూప్యతను తరచుగా ఉపయోగిస్తారు, ఇది క్రిప్టోగ్రఫీ యొక్క ప్రాథమిక సాధనాలను ఉపయోగించి వికేంద్రీకృత కరెన్సీని సాధ్యం చేస్తుంది. లెడ్జర్‌ను సవరించడానికి ఏమి చేయవచ్చు మరియు ఏమి చేయకూడదు అనేదానిని నియంత్రించే నియమాల సమితికి కట్టుబడి ఉండాల్సిన కార్యకలాపాల రికార్డును లెడ్జర్ నిర్వహిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఒక బిట్‌కాయిన్ చిరునామా, తాను గతంలో అందుకున్న దానికంటే ఎక్కువ బిట్‌కాయిన్‌ను ఖర్చు చేయలేదు. ఈ నియమాలు బిట్‌కాయిన్ మరియు అనేక ఇతర బ్లాక్‌చెయిన్‌లలోని అన్ని లావాదేవీలకు ఆధారం.

ఎథేరియంకి దాని స్వంత స్థానిక క్రిప్టోకరెన్సీ (ఈథర్) ఉంది, ఇది దాదాపు అవే సహజమైన నియమాలను అనుసరించినప్పటికీ, ఇది స్మార్ట్ కాంట్రాక్ట్‌లు అనే మరింత శక్తివంతమైన ఫంక్షన్‌ను కూడా సాధ్యం చేస్తుంది. ఈ మరింత క్లిష్టమైన ఫీచర్ కోసం, మరింత అధునాతన సారూప్యత అవసరం. వికేంద్రీకృత లెడ్జర్‌కు బదులుగా, ఎథేరియం ఒక వికేంద్రీకృత స్టేట్ మషీన్opens in a new tab. ఎథేరియం యొక్క స్టేట్ అనేది ఒక పెద్ద డేటా నిర్మాణం, ఇది అన్ని ఖాతాలు మరియు బ్యాలెన్స్‌లను మాత్రమే కాకుండా, _మషీన్ స్టేట్‌_ను కూడా కలిగి ఉంటుంది, ఇది ముందుగా నిర్వచించిన నియమాల సమితి ప్రకారం బ్లాక్ నుండి బ్లాక్‌కు మారగలదు మరియు ఏదైనా మెషీన్ కోడ్‌ను అమలు చేయగలదు. బ్లాక్ నుండి బ్లాక్‌కు స్టేట్‌ను మార్చే నిర్దిష్ట నియమాలను EVM నిర్వచిస్తుంది.

ఎథేరియం EVM ఇలస్ట్రేటెడ్opens in a new tab నుండి స్వీకరించబడిన రేఖాచిత్రం

ఎథేరియం స్టేట్ ట్రాన్సిషన్ ఫంక్షన్

EVM ఒక గణిత ఫంక్షన్‌లా ప్రవర్తిస్తుంది: ఇన్‌పుట్ ఇచ్చినప్పుడు, అది ఒక నిర్ధారిత అవుట్‌పుట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అందువల్ల, ఎథేరియంను అధికారికంగా స్టేట్ ట్రాన్సిషన్ ఫంక్షన్ ఉన్నట్లుగా వివరించడం సహాయపడుతుంది:

1Y(S, T)= S'

పాత చెల్లుబాటు అయ్యే స్టేట్ (S) మరియు కొత్త చెల్లుబాటు అయ్యే లావాదేవీల సమితి (T) ఇచ్చినప్పుడు, ఎథేరియం స్టేట్ ట్రాన్సిషన్ ఫంక్షన్ Y(S, T) కొత్త చెల్లుబాటు అయ్యే అవుట్‌పుట్ స్టేట్ S'ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

స్టేట్

ఎథేరియం సందర్భంలో, స్టేట్ అనేది మాడిఫైడ్ మెర్కిల్ ప్యాట్రిసియా ట్రై అని పిలువబడే ఒక భారీ డేటా నిర్మాణం, ఇది అన్ని ఖాతాలను హాష్‌ల ద్వారా లింక్ చేసి ఉంచుతుంది మరియు బ్లాక్‌చెయిన్‌లో నిల్వ చేయబడిన ఒకే రూట్ హాష్‌కు కుదించదగినది.

లావాదేవీలు

లావాదేవీలు ఖాతాల నుండి క్రిప్టోగ్రాఫికల్‌గా సంతకం చేయబడిన సూచనలు. లావాదేవీలలో రెండు రకాలు ఉన్నాయి: మెసేజ్ కాల్స్‌కు దారితీసేవి మరియు కాంట్రాక్ట్ క్రియేషన్‌కు దారితీసేవి.

కాంట్రాక్ట్ క్రియేషన్ ఫలితంగా, కంపైల్ చేయబడిన స్మార్ట్ కాంట్రాక్ట్ బైట్‌కోడ్‌ను కలిగి ఉన్న కొత్త కాంట్రాక్ట్ ఖాతా సృష్టించబడుతుంది. మరొక ఖాతా ఆ కాంట్రాక్ట్‌కు మెసేజ్ కాల్ చేసినప్పుడల్లా, అది దాని బైట్‌కోడ్‌ను అమలు చేస్తుంది.

EVM సూచనలు

EVM 1024 ఐటెమ్‌ల డెప్త్‌తో ఒక స్టాక్ మషీన్‌గాopens in a new tab అమలు అవుతుంది. ప్రతి ఐటెమ్ ఒక 256-బిట్ వర్డ్, ఇది 256-బిట్ క్రిప్టోగ్రఫీతో (Keccak-256 హాష్‌లు లేదా secp256k1 సంతకాలు వంటివి) సులభంగా ఉపయోగించడానికి ఎంచుకోబడింది.

ఎగ్జిక్యూషన్ సమయంలో, EVM ఒక తాత్కాలిక _మెమరీ_ని (వర్డ్-అడ్రెస్డ్ బైట్ అర్రేగా) నిర్వహిస్తుంది, ఇది లావాదేవీల మధ్య నిలిచి ఉండదు.

తాత్కాలిక నిల్వ

తాత్కాలిక నిల్వ అనేది TSTORE మరియు TLOAD ఆప్‌కోడ్‌ల ద్వారా యాక్సెస్ చేయబడే ప్రతి-లావాదేవీకి ఒక కీ-విలువ స్టోర్. ఇది ఒకే లావాదేవీ సమయంలో అన్ని అంతర్గత కాల్స్ అంతటా నిలిచి ఉంటుంది కానీ లావాదేవీ చివరిలో క్లియర్ చేయబడుతుంది. మెమరీలా కాకుండా, తాత్కాలిక నిల్వ అనేది ఎగ్జిక్యూషన్ ఫ్రేమ్‌కు బదులుగా EVM స్టేట్‌లో ఒక భాగంగా మోడల్ చేయబడింది, అయినప్పటికీ ఇది గ్లోబల్ స్టేట్‌కు కట్టుబడి ఉండదు. తాత్కాలిక నిల్వ ఒక లావాదేవీ సమయంలో అంతర్గత కాల్స్ అంతటా గ్యాస్-సమర్థవంతమైన తాత్కాలిక స్టేట్ షేరింగ్‌ను సాధ్యం చేస్తుంది.

స్టోరేజ్

కాంట్రాక్ట్‌లు ఒక మెర్కిల్ ప్యాట్రిసియా నిల్వ ట్రైను (ఒక వర్డ్-అడ్రెస్ చేయగల వర్డ్ అర్రేగా) కలిగి ఉంటాయి, ఇది సంబంధిత ఖాతాతో అనుబంధించబడి ఉంటుంది మరియు గ్లోబల్ స్టేట్‌లో ఒక భాగం. ఈ శాశ్వత నిల్వ తాత్కాలిక నిల్వకు భిన్నంగా ఉంటుంది, ఇది ఒకే లావాదేవీ వ్యవధికి మాత్రమే అందుబాటులో ఉంటుంది మరియు ఖాతా యొక్క శాశ్వత నిల్వ ట్రైలో భాగంగా ఉండదు.

ఆప్కోడ్లు

కంపైల్ చేయబడిన స్మార్ట్ కాంట్రాక్ట్ బైట్‌కోడ్ అనేక EVM ఆప్‌కోడ్‌లుగా అమలు చేయబడుతుంది, ఇవి XOR, AND, ADD, SUB మొదలైన ప్రామాణిక స్టాక్ ఆపరేషన్‌లను నిర్వహిస్తాయి. EVM ADDRESS, BALANCE, BLOCKHASH మొదలైన అనేక బ్లాక్‌చెయిన్-నిర్దిష్ట స్టాక్ ఆపరేషన్‌లను కూడా అమలు చేస్తుంది. ఆప్‌కోడ్ సమితిలో TSTORE మరియు TLOAD కూడా ఉన్నాయి, ఇవి తాత్కాలిక నిల్వకు యాక్సెస్‌ను అందిస్తాయి.

ఎథేరియం EVM ఇలస్ట్రేటెడ్opens in a new tab నుండి స్వీకరించబడిన రేఖాచిత్రాలు

EVM ఇంప్లిమెంటేషన్స్

EVM యొక్క అన్ని ఇంప్లిమెంటేషన్స్ ఎథేరియం యెల్లోపేపర్‌లో వివరించిన స్పెసిఫికేషన్‌కు కట్టుబడి ఉండాలి.

ఎథేరియం యొక్క పదేళ్ల చరిత్రలో, EVM అనేక సవరణలకు గురైంది, మరియు వివిధ ప్రోగ్రామింగ్ భాషలలో EVM యొక్క అనేక ఇంప్లిమెంటేషన్స్ ఉన్నాయి.

ఎథేరియం ఎగ్జిక్యూషన్ క్లయింట్లు ఒక EVM ఇంప్లిమెంటేషన్‌ను కలిగి ఉంటాయి. అదనంగా, అనేక స్వతంత్ర ఇంప్లిమెంటేషన్స్ ఉన్నాయి, వాటితో సహా:

Py-EVMopens in a new tab - Python
evmoneopens in a new tab - C++
ethereumjs-vmopens in a new tab - JavaScript
revmopens in a new tab - Rust

మరింత చదవడానికి

గ్యాస్