科普 | 以太坊虚拟机EVM是什么，有何用处？

近日消息，以太坊扩容方案 Optimism 宣布其 OVM （Optimism 虚拟机）的 2.0 版将于 10 月 14 日部署至 Kovan 测试网，并于 10 月 28 日部署至以太网主网。

早前 Optimism 已宣布将升级为 EVM 全兼容，开发者可使用 Solidity 智能合约直接在 Layer2 部署以太坊上所运行的工具，这意味着以太坊网络的可扩展性进一步增大。

那么，这里面提到的以太坊虚拟机，即EVM（Ethereum Virtual Machine，EVM）是什么意思，又有何用处呢？今天就让我们来一探究竟。

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什么是以太坊虚拟机？

计算机专业的同学对“虚拟机”应该并不陌生，“虚拟机”是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

通俗点讲，虚拟机就是我们通过软件模拟出了跟我们个人电脑一模一样的虚拟机器，它拥有跟实际物理电脑同样的软硬件资源。

进入虚拟系统之后，我们日常的所有操作都可以在这个全新且独立的虚拟系统里面进行，可以独立安装运行软件，保存数据等等。

这样一来，我们大可在虚拟机中尽情的折腾，各种病毒和攻击都不怕，大不了重装一下虚拟机，并不会对真正的系统产生任何影响。

就好比《西游记》中的六耳猕猴跟孙悟空有着同样的外表，也都拥有降妖除魔的能力，但他们又是独立的个体。即便六耳猕猴被打死之后，也不会对孙悟空本身造成任何影响。

我们知道比特币网络像是一个巨大且实时更新的分布式账本，世界上任何地方的电脑均可以通过互联网连接到比特币系统，它有着有去中心化、不可篡改和公开透明的特点。

在这个网络里面没有虚拟机，比特币更为主要的功能是用来记录、存储链上随时进行的交易数据。

而以太坊虚拟机顾名思义则是建立在以太坊区块链上的一个抽象的机器，它可以使在其上面运行的程序彼此隔离，并且与主链分离。

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以太坊虚拟机有何用处？

相较于比特币被视作分布式的记账本，以太坊致力成为“下一代智能合约和去中心化应用平台”，则可以被看作是可以运行程序的分布式计算平台。

Vitalik 也将其构想为一个去中心化的“世界计算机”。作为计算机，就需要有计算，存储，执行等功能。

所以，以太坊在拥有比特币网络中基本的数据存储功能之外，还需要运行各种代码进行计算，由以太坊虚拟机（EVM）所编译和解释执行的软件或者应用就是“智能合约”。

当以太坊链上发生转账交易的时候，以太坊虚拟机（EVM）会进行以下一系列工作：

• 调取转账的数值，分析合约的指令。
• 计算Gas的消耗（手续费）, 确保发出转账的地址有足够的Gas费。
• 执行合约，实现转账到对应的地址。

从上面以太坊虚拟机（EVM）的工作流程中，我们可以窥见EVM对于以太坊的几个功能：

• 便于测试： 为了保证各种“智能合约”的顺利执行，我们需要给它们创建一个安全的运行环境，以太坊虚拟机就是一个代码的运行环境。
  正如我们上文所说，在虚拟机里的各种操作不会影响主机一样，任何想要在以太坊虚拟机创建智能合约的开发者可以在虚拟机上测试各种应用而不占用主链资源也不受其他区块链的影响。
• 增加安全性： 以太坊上承载着具有强大功能的各种应用，其逻辑也就更加复杂，开发者也越容易出现各种漏洞。 而以太坊虚拟机是一个完全独立的沙盒，合约代码可对外完全隔离并在 EVM 内部运行。
  不仅可以防止因为不法分子或者程序员的编程错误而影响整个主链，还可以防止运行智能合约的物理设备遭受攻击。
• 保障稳定性： 由于以太坊虚拟机部署在以太坊网络的每个节点，整个以太坊网络的数据由众多节点共同维护和更新，这保持了整个区块链数据的一致性，这同样也使以太坊有极高的故障容错性，保证零停机。

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小结

可见，以太坊虚拟机在以太坊区块链中扮演着重要的角色，为智能合约的实现提供了技术基础，不仅整体上可以为开发人员提供应用测试环境，一定程度上提升了以太坊主链的安全性、稳定性。

不过它同时也存在着很多缺陷深受诟病，比如 EVM 常用的 Solidity 语言缺乏标准库、合约代码不支持升级只支持部署，存储空间碎片化和维护等。

你还知道目前市面上有哪些由EVM衍生出来的虚拟机吗？ 欢迎在留言区分享你的观点。