Che cos'è una Ethereum Virtual Machine (EVM) e come funziona?

Ether (ETH), che è la seconda più grande criptovaluta in termini di capitalizzazione di mercato, è popolare tra gli investitori di criptovaluta a causa del suo token ETH nativo. Tuttavia, il suo linguaggio di programmazione nativo Solidity e Ethereum Virtual Machine (EVM) sono fondamentali per l'adulazione che riceve dalla comunità degli sviluppatori. Infatti il Ethereum blockchain continua ad attrarre applicazione decentralizzata (DApp) sviluppatori grazie alla sua flessibilità, alla vasta gamma di strumenti di sviluppo disponibili e all'ampia base di utenti della piattaforma.

Costituendo il nucleo dell'architettura della blockchain, l'EVM è il programma che esegue il suo codice applicativo o smart contract, come vengono chiamati, fornendo loro un ambiente di runtime che gira sulla rete Ethereum. Inoltre, l'EVM è completo di Turing e può quindi eseguire qualsiasi programma codificato in qualsiasi linguaggio di programmazione, consentendo così agli sviluppatori di creare facilmente smart contract personalizzati e DApp per il fiorente Web3 spazio. 

Oltre a queste importanti funzionalità, EVM ha accesso a tutti i nodi della rete, gestisce l'esecuzione di contratti intelligenti e gestisce efficacemente tutte le transazioni sulla blockchain di Ethereum, rendendola una delle macchine virtuali più potenti oggi esistenti.

Cos'è Ethereum Virtual Machine (EVM) e come funziona?

Concettualizzato nel 2013 dal programmatore Vitalik Buterin, la rete Ethereum deve il suo fenomenale successo come blockchain preferita dagli sviluppatori di DApp alla Ethereum Virtual Machine (EVM) progettata da Gavin Wood durante il suo mandato in Ethereum. Scritto in C++ e utilizzando il compilatore LLVM Project, EVM è una speciale macchina a stati che opera continuamente e le cui operazioni immutabili determinano lo stato di ogni blocco nella blockchain di Ethereum. 

L'EVM non solo governa ciò che i nodi possono o non possono fare al libro mastro distribuito gestito dalla blockchain di Ethereum, ma definisce anche le regole specifiche per cambiare stato da blocco a blocco. Quest'ultima funzionalità è ciò che abilita la funzionalità del contratto intelligente per cui Ethereum è diventato famoso.

Per capire cosa fa una macchina virtuale Ethereum, è necessario esaminare ciascuna delle diverse funzioni che svolge per garantire il buon funzionamento della rete Ethereum. Per ogni input che riceve, l'EVM produce un output di natura deterministica e segue una funzione matematica nel senso più semplice. 

Funzionando come una macchina stack che spinge i valori transitori da e verso uno stack pushdown, l'EVM ha una profondità di 1024 elementi, ognuno dei quali è una parola a 256 bit. Mantiene anche una memoria temporanea sotto forma di un array di byte, che cambia tra due transazioni sulla blockchain di Ethereum. I codici di smart contract che sono stati compilati vengono eseguiti dall'EVM sotto forma di una raccolta di 140 codici operativi standard, mentre vengono implementate anche altre operazioni di stack specifiche della blockchain.

Pertanto, l'EVM ha uno stato macchina che è volatile per natura durante l'elaborazione di qualsiasi transazione e uno stato globale o mondiale che contiene informazioni relative ai diversi account mantenuti sulla blockchain di Ethereum. Tutte le azioni sono regolate dal codice EVM, che a sua volta ha subito diverse iterazioni dal lancio della rete Ethereum nel 2015, portando all'esistenza di diverse implementazioni dell'EVM attualmente in uso.

Infatti, l'EVM è responsabile del mantenimento di un livello di astrazione tra migliaia di nodi Ethereum e il codice in esecuzione, agendo come una funzione che fornisce risultati coerenti senza divulgare molti dettagli a client o nodi.

Qual è lo scopo della Ethereum Virtual Machine (EVM)?

L'EVM ha alimentato in modo affidabile tutte le applicazioni in esecuzione sulla rete Ethereum senza che siano stati segnalati tempi di inattività importanti. Per gli sviluppatori, l'EVM funge da programma generale che esegue programmi eseguibili più piccoli noti come contratti intelligenti in Ethereum, fornendo loro la libertà di scrivere questi contratti intelligenti in una varietà di linguaggi di programmazione tra cui Solidity, Vyper, Python e Yul, tra gli altri.

Grazie a questa flessibilità offerta dall'EVM, la blockchain di Ethereum ha generato migliaia di DApp nel finanza decentralizzata (DeFi) ed token non fungibile (NFT) spazio. Ognuna di queste DApp e gli smart contract di cui sono composte vengono convertiti in bytecode che viene immesso nell'EVM e distribuito tra tutti i nodi della rete Ethereum. Quando viene implementato uno smart contract, l'EVM è responsabile della comunicazione con tutti i nodi e dell'effettuazione dei cambiamenti di stato quando è stato raggiunto un consenso.

Si può dire che l'EVM è inserito all'interno di ogni nodo Ethereum per eseguire contratti intelligenti utilizzando il bytecode invece del linguaggio di programmazione di base, isolando così il computer host fisico dal codice macchina su cui gira Ethereum.

Vantaggi della macchina virtuale Ethereum (EVM)

A causa del modo in cui opera l'EVM, gli sviluppatori possono eseguire il codice senza preoccuparsi del suo impatto sul resto della rete o della possibilità che giochi a truffe con dati o file personali ospitati su uno qualsiasi dei computer del nodo. 

Inoltre, possono eseguire contratti intelligenti complessi su diversi ambienti informatici con consenso distribuito. Ciò garantisce che il guasto di un singolo nodo non abbia alcun impatto negativo sull'esecuzione della DApp o dello smart contract, poiché il codice EVM rimane lo stesso su tutti i nodi. Inoltre, poiché i dati dell'account vengono mantenuti a livello globale nell'EVM, gli sviluppatori lo trovano perfetto per scrivere codice smart contract personalizzato e creare DApp distinte che possono accedere a questo set di dati globale e produrre output affidabili. 

La santità del risultato è ciò che rende l'EVM, in particolare, e la blockchain di Ethereum in generale adatta all'espansione sostenibile delle DApp e dell'ecosistema Ethereum dei contratti intelligenti. Aggiungete a questo la libreria di codici standard disponibili per gli sviluppatori tra cui scegliere, un numero crescente di EVM compatibili blockchain di livello 2 e un gran numero di potenziali casi d'uso EVM possibili, ed è facile capire perché EVM è la piattaforma preferita per Sviluppo Web3.

Svantaggi di Ethereum Virtual Machine (EVM)

Nonostante i numerosi vantaggi offerti dall'EVM, ci sono alcuni aspetti negativi che devono essere considerati dagli sviluppatori e dagli imprenditori che costruiscono su Ethereum. Il più importante di questi sono le elevate commissioni di transazione o i costi del gas associati all'esecuzione di un contratto intelligente sulla rete Ethereum. 

Pagate in ETH, queste commissioni variano a seconda della complessità del contratto e della congestione della rete al momento dell'esecuzione, rendendo imperativo per sviluppatori e imprenditori prezzo i loro servizi di conseguenza. Inoltre, poiché Solidity è il linguaggio preferito per la codifica su EVM, implica che gli sviluppatori devono avere un'esperienza adeguata con esso e possedere un minimo di competenza tecnica per creare contratti intelligenti efficienti utilizzandolo. 

Quest'ultimo è importante poiché qualsiasi requisito di calcolo aggiuntivo porterà a costi del gas più elevati e alla fine si rivelerà dannoso per il successo del progetto. Se gli sviluppatori scelgono di codificare utilizzando altri linguaggi, devono prestare attenzione nel risolvere eventuali ripetizioni intrinseche nel codice poiché l'EVM procederà comunque alla loro compilazione. Sebbene l'aggiornamento dei contratti intelligenti sia possibile in una fase successiva, comporta rischi per la sicurezza associati alla creazione di un contratto intelligente intermedio che fa riferimento all'indirizzo del contratto intelligente originale.

Il futuro degli EVM

Nonostante i cambiamenti rivoluzionari apportati dall'EVM all'ecosistema blockchain, questa tecnologia per la lettura e l'esecuzione del codice viene migliorato da una serie di progetti blockchain. 

Con interoperabilità cross-chain essendo l'aspetto più importante per gli sviluppatori, molte blockchain compatibili con EVM si sono sostenute, con la maggior parte che offre meno gas e velocità di transazione più elevate rispetto al protocollo Ethereum. Di conseguenza, queste blockchain sono ora in grado di interagire senza problemi con gli utenti di Ethereum e stanno facilitando i trasferimenti di fondi alle proprie reti utilizzando ponti blockchain.

Tuttavia, con il protocollo Ethereum che ha completato con successo la fusione nel settembre 2022, il prossimo obiettivo è passare da Da EVM a Ethereum WebAssembly (eWASM). Progettato per essere altamente modulare e indipendente dalla piattaforma, eWASM viene pubblicizzato come il prossimo punto di svolta per il protocollo Ethereum e potrebbe motivare altri blockchain a utilizzare questo ambiente di runtime anche per contratti intelligenti. Tuttavia, se gli eWASM sostituiranno l'EVM come meccanismo più affidabile per i contratti intelligenti è una domanda a cui solo il tempo potrà rispondere.