O que é uma Máquina Virtual Ethereum (EVM) e como ela funciona?

Éter (ETH), que é a segunda maior criptomoeda em termos de capitalização de mercado, é popular entre os investidores em criptomoedas por causa de seu token ETH nativo. No entanto, sua linguagem de programação nativa Solidity e Ethereum Virtual Machine (EVM) são fundamentais para a adulação que recebe da comunidade de desenvolvedores. Na verdade, o Blockchain Ethereum continua a atrair aplicativo descentralizado (DApp) devido à sua flexibilidade, à vasta gama de ferramentas de desenvolvimento disponíveis e à grande base de usuários da plataforma.

Formando o núcleo da arquitetura do blockchain, o EVM é o programa que executa seu código de aplicativo ou smart contracts, como são chamados, fornecendo um ambiente de tempo de execução para eles que rodam na rede Ethereum. Além do mais, o EVM é Turing-complete e pode, portanto, executar qualquer programa codificado em qualquer linguagem de programação, permitindo assim que os desenvolvedores criem facilmente contratos inteligentes personalizados e DApps para a crescente Web3 espaço. 

Além dessas importantes funcionalidades, o EVM tem acesso a todos os nós da rede, lida com a execução de contratos inteligentes e lida com eficiência com todas as transações no blockchain Ethereum, tornando-o uma das máquinas virtuais mais poderosas existentes atualmente.

O que é Ethereum Virtual Machine (EVM) e como funciona?

Idealizado em 2013 pelo programador Vitalik Buterin, a rede Ethereum deve seu sucesso fenomenal como blockchain preferido para desenvolvedores DApp à Ethereum Virtual Machine (EVM) que foi projetada por Gavin Wood durante seu mandato na Ethereum. Escrito em C++ e usando o compilador LLVM Project, o EVM é uma máquina de estado especial que opera continuamente e cujas operações imutáveis ​​determinam o estado de cada bloco no blockchain Ethereum. 

O EVM não apenas governa o que os nós podem ou não fazer no registro distribuído mantido pelo blockchain Ethereum, mas também define as regras específicas de mudança de estado de bloco para bloco. A última funcionalidade é o que permite a funcionalidade de contrato inteligente pela qual o Ethereum se tornou conhecido.

Para entender o que uma máquina virtual Ethereum faz, é preciso olhar para cada uma das diferentes funções que ela serve para garantir o bom funcionamento da rede Ethereum. Para cada entrada que recebe, o EVM produz uma saída de natureza determinística e segue uma função matemática no sentido mais simples. 

Operando como uma máquina de pilha que envia valores transitórios de e para uma pilha de empilhamento, o EVM tem uma profundidade de 1024 itens, sendo cada um deles uma palavra de 256 bits. Ele também mantém uma memória temporária na forma de uma matriz de bytes, que muda entre duas transações na blockchain Ethereum. Os códigos de contratos inteligentes que foram compilados são executados pelo EVM na forma de uma coleção de 140 opcodes padrão, enquanto outras operações de pilha específicas do blockchain também são implementadas por ele.

Assim, o EVM possui um estado de máquina que é volátil por natureza durante o processamento de qualquer transação e um estado global ou mundial que contém informações sobre as diferentes contas mantidas na blockchain Ethereum. Todas as ações são regidas pelo código EVM, que por si só passou por várias iterações desde o lançamento da rede Ethereum em 2015, levando à existência de diferentes implementações do EVM atualmente em uso.

Na verdade, o EVM é responsável por manter um nível de abstração entre milhares de nós do Ethereum e o código em execução, atuando como uma função que entrega resultados consistentes sem divulgar muitos detalhes para clientes ou nós.

Qual é o propósito da Máquina Virtual Ethereum (EVM)?

O EVM tem alimentado de forma confiável todos os aplicativos em execução na rede Ethereum sem nenhum grande tempo de inatividade relatado. Para os desenvolvedores, o EVM atua como o programa abrangente que executa programas executáveis ​​menores, conhecidos como contratos inteligentes no Ethereum, ao mesmo tempo em que oferece a liberdade de escrever esses contratos inteligentes em uma variedade de linguagens de programação incluindo Solidity, Vyper, Python e Yul, entre outros.

Devido a essa flexibilidade oferecida pelo EVM, o blockchain Ethereum gerou milhares de DApps no financiamento descentralizado (DeFi) e token não fungível (NFT) espaço. Cada um desses DApps e os contratos inteligentes dos quais são feitos são convertidos em bytecode que é alimentado no EVM e distribuído entre todos os nós da rede Ethereum. Quando um contrato inteligente é implantado, o EVM é responsável por se comunicar com todos os nós e efetuar mudanças de estado quando um consenso é alcançado.

Pode-se dizer que o EVM é inserido dentro de cada nó Ethereum para executar contratos inteligentes usando bytecode em vez da linguagem de programação base, isolando assim o computador host físico do código de máquina no qual o Ethereum é executado.

Benefícios da Máquina Virtual Ethereum (EVM)

Devido à forma como o EVM opera, os desenvolvedores podem executar o código sem se preocupar com seu impacto no restante da rede ou com a possibilidade de perder dados ou arquivos pessoais hospedados em qualquer um dos computadores do nó. 

Além disso, eles podem executar contratos inteligentes complexos em diferentes ambientes de computação com consenso distribuído. Isso garante que a falha de um único nó não tenha nenhum impacto negativo na execução do DApp ou contrato inteligente, pois o código EVM permanece o mesmo em todos os nós. Além disso, como os dados da conta são mantidos em nível global no EVM, os desenvolvedores o consideram perfeito para escrever código de contrato inteligente personalizado e criar DApps distintos que podem acessar esse conjunto de dados global e produzir saídas confiáveis. 

A santidade do resultado é o que torna o EVM, em particular, e o blockchain Ethereum em geral adequados para a expansão sustentável dos DApps e do ecossistema Ethereum de contratos inteligentes. Adicione a isso a biblioteca de códigos padrão disponíveis para os desenvolvedores escolherem, um número crescente de códigos compatíveis com EVM blockchains de camada 2 e um grande número de possíveis casos de uso de EVM possíveis, e é fácil ver por que o EVM é a plataforma preferida para Desenvolvimento Web3.

Desvantagens da Máquina Virtual Ethereum (EVM)

Apesar das muitas vantagens oferecidas pelo EVM, existem certas desvantagens que precisam ser consideradas pelos desenvolvedores e empreendedores que criam no Ethereum. O mais importante deles são as altas taxas de transação ou custos de gás associados à execução de um contrato inteligente na rede Ethereum. 

Pagas em ETH, essas taxas variam de acordo com a complexidade do contrato e o congestionamento da rede no momento da execução, tornando imprescindível que desenvolvedores e empreendedores precificar seus serviços de acordo. Além disso, como o Solidity é a linguagem preferida para codificação no EVM, isso implica que os desenvolvedores precisam ter experiência adequada com ele e possuir um mínimo de conhecimento técnico para criar contratos inteligentes eficientes usando-o. 

O último é importante, pois qualquer requisito de computação adicional levará a custos de gás mais altos e, em última instância, será prejudicial ao sucesso do projeto. Se os desenvolvedores optarem por codificar usando outras linguagens, eles precisam ter cuidado ao resolver quaisquer repetições inerentes no código, pois o EVM continuará compilando-as de qualquer maneira. Embora a atualização de contratos inteligentes seja possível em um estágio posterior, ela traz riscos de segurança associados à criação de um contrato inteligente intermediário que faz referência ao endereço do contrato inteligente original.

O futuro dos EVMs

Apesar das mudanças revolucionárias trazidas pelo EVM para o ecossistema blockchain, essa tecnologia de leitura e execução de código está sendo melhorado por uma série de projetos blockchain. 

Com o interoperabilidade entre cadeias sendo o aspecto mais importante para os desenvolvedores, muitos blockchains compatíveis com EVM foram sustentados, com a maioria oferecendo menor gás e velocidades de transação mais rápidas do que o protocolo Ethereum. Como resultado, esses blockchains agora são capazes de interagir perfeitamente com os usuários do Ethereum e estão facilitando as transferências de fundos para suas próprias redes usando pontes blockchain.

No entanto, com o protocolo Ethereum concluindo com sucesso a fusão em setembro de 2022, o próximo alvo é mudar de EVM para Ethereum WebAssembly (eWASM). Projetado para ser altamente modular e independente de plataforma, o eWASM está sendo apontado como o próximo divisor de águas para o protocolo Ethereum e pode motivar outros blockchains a empregar esse ambiente de tempo de execução também para contratos inteligentes. No entanto, se os eWASMs substituirão o EVM como o mecanismo mais confiável para contratos inteligentes é uma questão que só o tempo responderá.