以太坊虚拟机(EVM) 区块链技术分享

本文介绍了以太坊虚拟机(EVM)的概念,作为区块链技术的重要组成部分,EVM是智能合约的执行环境。以太坊账户分为外部拥有账户和合约账户,其状态包括Nonce、Balance、StorageRoot和CodeHash。EVM通过堆栈方式执行指令,具有图灵完备性,字节码执行和智能合约编译过程。文章以一个简单的赋值指令为例,展示了EVM如何执行智能合约。

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以太坊是一个交易驱动的账户状态机模型,所以咱们先从账户开始讲的。

以太坊账户又分为外部拥有账户和合约账户,账户状态含4个属性:Nonce、 Balance、StorageRoot、CodeHash。

其中Nonce是序列号,表示这个账户发出了多少笔交易或创建了多少个合约,每交易或创建一次,序列化就加1,可以有效防止重放攻击。

Balance就是账户有多少余额。

StorageRoot和CodeHash只对合约账户有效,其中StorageRoot是一棵MPT树的根哈希,这棵树将合约存储的数据以树型结构组织起来,便于存在性证明和寻址。

CodeHash存储的是合约的EVM(以太坊虚拟机)代码的哈希值。

除了CodeHash,其它我们都细讲过了,所以本篇就讲讲CodeHash。根据定义,了解CodeHash主要就是要了解EVM(以太坊虚拟机)。首先声明一下,因为咱们目的不是编程,所以咱们对EVM的学习是浅尝辄止(关键是我了解得也不深。。。)。

虚拟机就是虚拟计算机,以太坊用软件的形式实现了一个虚拟机分布在每个节点。每个节点上的虚拟机都是一样的,也就是说,相同的指令进入虚拟机,出来的结果都是一样的。所以可以说,以太坊是一台用区块链实现的世界计算机。

当然,为了安全起见,这台虚拟机在节点上是完全隔离的,它是一个完全独立的“沙盒”。 虚拟机的作用就是用来执行以太坊智能合约,它是智能合约运行的环境。

对于整个以太坊系统来说,EVM其实也就是一个函数。智能合约的部署和调用都是由交易驱动,当有这类需求时,交易就会调用EVM这个函数,然后EVM一条条地执行相关指令。

EVM跟比特币的脚本系统一样,也是用堆栈方式实现的,关于堆栈可参考0627的文章。EVM的堆栈深度限制在1024层,也就是说最多往堆栈里叠加1024个数据,而且每个堆栈项的数据长度是32字节,与我们上篇说的合约账户的数据存储长度对得上,所以,大家都把以太坊虚拟机称之为一个图灵完备的256位虚拟机。

EVM有自己的字节码,而且每个指令都是一个字节。当然,我们编写智能合约的时候,不会直接使用字节码,因为对于人来说,太难读了,我们通常使用类似于

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