وراء تمكين تداول القيمة ، تُسهل الإيثريوم أيضاً إنشاء " عقود ذكية ". العقود الذكية هي برامج ذاتية التنفيذ تعمل على تشغيل العديد من التطبيقات التي تعمل على بلوكتشين الإيثريوم اليوم.
الرموز غير القابلة للإستبدال ( NFTs ) ، ومنصات التمويل اللامركزي ( DeFi) ، وألعاب بلوكتشين - كل هذه تعتمد على العقود الذكية للعمل. ومع ذلك ، لا يمكن تشغيل العقود الذكية نفسها إلا بسبب وجود ( EVM ) جهاز الإيثريوم الإفتراضي - Ethereum Virtual Machine.
EVM هو محرك حسابي يُسهل نشر وتشغيل العقود الذكية. بدون EVM ، سيكون من المستحيل تنفيذ برامج على بروتوكول الإيثريوم . وبالتالي ، يعد EVM جزءاً مهماً من بنية الإيثريوم الأساسية.
تقدم هذه المقالة مقدمة إلى جهاز الإيثريوم الإفتراضي - Ethereum Virtual Machine . نحن نغطي أساسيات EVM ، بما في ذلك مكونات هيكلها - مثل أكواد التشغيل و العقود الذكية.
ما هي الآلة الأفتراضية للإيثريوم - Ethereum Virtual Machine ؟
لفهم الآلة الإفتراضية للإيثريوم ، يجب علينا إستكشاف مفهومين أولاً : " الآلات الإفتراضية " و " كمال تورينج ".
الأجهزة الظاهرية
الأجهزة الإفتراضية هي برامج تُحاكي سلوك الكمبيوتر الفعلي. يحتوي الجهاز الظاهري على وحدة تخزين ومعالجة خاصة به ويعمل كعملية على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. إنه يشبه إلى حد ما وجود جهاز كمبيوتر يعمل على كمبيوتر آخر.
يشبه VM برنامج الونيدوز- Windows أو MacOS العادي. الفرق هنا هو أن الأجهزة الظاهرية مصممة لأداء المزيد من الوظائف عالية المستوى. علاوة على ذلك ، فإن الجهاز الظاهري - على عكس نظام التشغيل العادي - لا يمكنه الوصول إلى أجزاء أخرى من جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، التخزين أو النطاق الترددي.
إذا لعبت ألعاب أندرويد - Android على جهاز كمبيوتر بإستخدام محاكي ، فقد يكون الجهاز الظاهري مألوفاً. في حين أن المحاكيات وأجهزة VM مختلفة بشكل كبير ، إلا أنها تقترب من قوى الأجهزة ويمكنها تنفيذ التعليمات البرمجية في بيئة " وضع الحماية ".
كمال التورينج
طور عالم الرياضيات البريطاني آلان تورينج أو آلة تورينج - رائد الكمبيوتر الحالي. يمكن لآلة Turing Complete معالجة أي حساب ، بغض النظر عن مدى تعقيده ، بشرط أن يكون لديه ما يكفي من الوقت و الموارد.
الآن ، دعنا نربط هذه الأفكار معاً ونحدد آلة إيثريوم الإفتراضي :
الآلة الإفتراضية للإيثريوم - EVM هي آلة إفتراضية عملاقة تسمح بنشر وتنفيذ الكود. ما عليك سوى تثبيت برنامج العميل الضروري للوصول إلى EVM و إستخدامه لتنفيذ البرامج على الإيثريوم. بشكل أساسي ، يعمل EVM كـ " كمبيوتر عالمي " لأداء عمليات البرامج في بيئة لا مركزية.
خالياً من التحكم المركزي ، يتم دعم EVM من قبل العديد من الأفراد / الشركات التي تمنح النظام القدرة الحاسوبية مقابل الحوافز. لذلك ، فهو مفيد لإنشاء تطبيقات مقاومة للرقابة لا يمكن لأي طرف إغلاقها من جانب واحد.
EVM هو إكنمال التورينج - Turing Complete ، حيث يمكن إستخدامه لإجراء حسابات متفاوتة التعقيد. هذا هو ما يفصل بين الإيثريوم و البيتكوين ، حيث أن الأخير هو Turing غير مكتمل ، مما يحد من وظائفه.
تعمل البيتكوين بشكل أساسي كـ " دفتر الأستاذ الموزع " ، والذي يحدد قواعد نقل القيمة. بالإضافة إلى التعامل مع نقل القيمة ، تتيح الإيثريوم ( عبر EVM ) نشر العقود الذكية. نتيجة لذلك ، توصف إيثريوم بأنها " آلة حالة موزعة ".
تشير كلمة " حالة - State " إلى المعلومات المتعلقة بنظام ما في أي وقت. في الإيثريوم ، تشير الحالة إلى العناوين وأرصدة الحسابات ورمز العقد الذكي الموجود في لحظة محددة. تتسبب كل معاملة في حدوث تغيير في حالة الإيثريوم ( إنتقال الحالة ) الذي ينعكس في جميع أنحاء الشبكة.
كيف تعمل الآلة الإفتراضية للإيثريوم ؟
هنا ، سوف نستكشف اللبنات الأساسية لجهاز Ethereum Virtual Machine. هذا لتقديم نظرة عامة أساسية عن النظام ، لذلك قد يتم إستبعاد بعض التفاصيل الفنية الثقيلة.
أكواد التشغيل
يستخدم EVM سلسلة من التعليمات تسمى " أكواد التشغيل " لتنفيذ المهام المختلفة. هناك أكثر من 140 شفرة تشغيل تتيح تنفيذ عمليات مختلفة في EVM ومن ثم ، وصف الإيثريوم على أنه كمال التورينج - Turing Complete.
نحتاج إلى أكواد التشغيل لأن EVM لآ يمكنه تفسير التعليمات المكتوبة بلغة Solidity ، اللغة المستخدمة في ترميز العقود الذكية. Ergo ، يتم تحويل رمز العقد الذكي إلى أكواد تشغيل ، بحيث يمكن تنفيذها في بيئة EVM.
على سبيل المثال ، يمكنك إنشاء عقد ذكي بإستخدام كود التشغيل CREATE أو وقف العقد الجاري بإستخدام كود التشغيل STOP. يمكنك التحقق هنا للحصول على نظرة عامة مفصلة عن أكواد التشغيل في الإيثريوم.
غاز
الغاز هو المورد الذي يتيح تنفيذ التعليمات البرمجية في بيئة EVM ، ويتم قياسه بوحدة " Gwei " ( وحدة من الإيثر ). تماماً منا تحتاج إلى غاز لتشغيل سيارتك في الحياة الواقعية ، يحتاج جهاز EVM إلى الغاز لتنفيذ العمليات.
ذكرنا سابقاً " أكواد التشغيل " - تعليمات محددة يمكن إستخدامها لأداء عمليات مختلفة في EVM. الغاز هو ببساطة مقدار الموارد الحسابية المطلوبة لأداء عملية معينة.
كل تنفيذ كود يحمل رسوم غاز ، والتي تختلف تبعاً للعديد من العوامل ، مثل مدى تعقيد العملية والطلب على مستوى الشبكة. تحفز رسوم الغاز الأفراد على إضفاء قوتهم الحاسوبية على الإيثريوم. بدون رسوم الغاز ، لن يعمل جهاز EVM كجهاز كمبيوتر لا مركزي.
يخدم الغاز غرضاً آخر : منع تنفيذ الإجراءات الضارة ، مثل هجمات رفض الخدمة الموزعة (DDoS). بينما يمكن لـEVM تشغيل أي حساب تقريباً ، من الصعب التنبؤ بوقت التشغيل لكل عملية.
يمكنت أن تعمل العملية الخبيثة المصممة جيداً بلا حدود ، مما يتسبب في فقدان الشبكة لقوة الحوسبة النادرة و تعطلها في النهاية. تمنع رسوم الغاز هذه المشكلة عن طريق إجبار الجهات الخبيثة على الدفع مقابل كل خطوة يتم إجراؤها في العملية الحسابية.
قبل الشروع في عملية ما ، يجب عليك تحديد " حد الغاز " - الحد الأقصى لكمية الغاز التي ترغب في إنفاقها على الحساب. بمجرد تجاوز حد الغاز ، يتوقف الحساب على الفور. مرة أخرى ، هذا يمنع أي شخص من نشر حسابات " الحلقة اللانهائية " التي يمكن أن تهدد صحة الإيثريوم.
العقود الذكية
العقود الذكية هي أجزاء من التعليمات البرمجية يتم تنفيذها بمجرد إستيفاء مجموعة محددة مسبقاً من المعلمات. يستخدم العقد الذكي البرمجة الشرطية ( إذا كانت y ، ثم x ) لإجراء العمليات.
العقود الذكية غير قابلة للتغيير ومستقلة وشفافة. هذه الميزات مجتمعة تجعل العقود الذكية جذابة بشكل خاص ، على الرغم من أنها لا تخلو من العيوب.
" الثبات " يعني أنه لا يمكن تغيير رمز العقد الذكي بمجرد نشره على البلوكتشين. العقود الذكية مستقلة لأنها يمكن أن تنفذ ذاتياً دون رقابة خارجية. وهي شفافة لأن القواعد التي تحكم أداائها مكتوبة في كود متاح للجمهور.
تُستخدم بعض العقود الذكية لإنشاء و تبادل الرموز على البلوكتشين. على سبيل المثال تحتوي رموز ERC-20 على عقد ذكي يحدد تسميتها وإنشائها وتبادلها وإجمالي التوريد و السمات الأخرى
المعاملات
المعاملة هي تعلميات من حساب الإيثريوم. مثال على معاملة هو إرسال إيثر إلى عنوان منن محفظتك . هنا تقوم بتوجيه EVM لتحويل القيمة من محفظتك إلى موقع آخر على بلوكتشبن.
لا تتضمن كل معاملة على الإيثريوم نقل القيمة ؛ قد يقوم البعض بننقل البيانات التعسفية. نيتجة المعاملة كذلك على المستلم.
سيتلقى الحساب العادي المملوك خارجياً ( Externally Owned Account - EOA ) ببساطة الإيثر المرسل. ومع ذلك ، قد يقوم حساب العقد بتنفيذ التعلميات البرمجية بمجرد نجاح المعاملة. وكما أوضحنا سابقاً ، تؤدي المعاملات إلى " وظيفة إنتقال الحالة " ، أي تغيير في حالة الإيثريوم.
ميزات آلة إفتراضية للإيثريوم
حتمية
في البرمجة ، الحتمية هي قدرة البرنامج على إنتاج نفس المُخرجات لمدخل معين في كل حالة. تضمن الحتمية أن المطورين يمكنهم تصميم برامج لأداء عمليات محددة وتحقيق النتائج المطلوبة بشكل مستقل .
يعد EVM محدداً ، لذا توفر أكواد التشغيل نفس النتائج بغض النظر عن عدد المرات التي يتم فيها إجراء الحساب. هذا مهم لأن dApps الذكية التي تعمل بنظام العقد من الإيثريوم تتعامل مع المعاملات عالية القيمة ويجب أن تعمل بشكل موثوق. وإلا فلن يكون المستخدمون واثقين من إستخدامها دون توقع الفشل.
معزول
يتم عزل EVM ، مما يعني أن الكود لا يمكنه الوصول إلى العمليات على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. يمكنك نشر البرامج بأمان في EVM مع حماية أجهزتك / برامجك من المشاكل المحتملة.
علاوة على ذلك ، تعمل العقود الذكية في بيئات معزولة داخل EVM. وبالتالي ، يتم منع الأخطاء أو الإختراقات التي تؤثر على عقد ذكي معين من إلحاق الضرر بالبروتوكول الأساسي.
قابل للإنهاء
EVM هو Turing-Complete ، لذلك يمكن إستخدامه نظرياً لإجراء أي حساب إذا كان لديه الموارد و التعليمات الصحيحة. ومع ذلك ، فإن كل حساب يعتمد على الغاز المخصص لها. إذا نفذ الغاز ، تتوقف العملية عن العمل.
في هذا السياق ، يمكنك رؤية الإيثريوم على أنها " شبه كاملة " أو قابلة للإنتهاء " لأن تنفيذ الكود يمكن أن ينتهي في أوقات محددة. ومع ذلك ، تعد هذه الميزة مهمة لضمان عدم تشغيل الببرامج إلى الأبد ( عن طريق الخطأ أو بشكل ضار ) وتعطيل الشبكة.
لماذا تعتبر آلة الإيثريوم الإفتراضية مهمة ؟
الآلة الإفتراضية للإيثريوم هي ما يجعل تنفيذ العقود الذكية على بروتوكول إيثريوم ممكناً. تدعم هذه العقود الذكية التطبيقات اللامركزية والرموز و العديد من المشاريع التي تعمل على بلوكتشين الإيثريوم.
فيما يلي نظرة عامة مفصلة على وظائف EVM :
1. توفير بيئة تشغيل للعقود الذكية
بدون EVM ، سيكون نشر عقد ذكي بلا جدوى. يوفر EVM بيئة آمنة ومحكمة التنفيذ لتنفيذ كود العقد الذكي.
2. العمل كوحدة معالجة لامركزية
يعمل EVM على تشغيل بروتوكول الإيثريوم ويمنحه قابلية البرمجة اللازمة لإنشاء تطبيقات لامركزية - dApps يتم تنفيذ كل معاملة أو تنفيذ عقد ذكي في EVM.
3. تتبع تغيرات الحالة
يراقب EVM االتغييرات التي تطرأ على حالة الإيثريوم العالمية. كما هو موضح سابقاً في هذه المقالة ، تشير الحالة في Ethereum-Speak إلى وصف بروتوكول الإيثريوم في أي وقت. تشتمل حالة الإيثريوم على أرصدة الحسابات ، ورمز العقد ، وتخزين العقد ، والمزيد.
تؤدي العمليات ، مثل إرسال الإيثر أو تنفيذ التعليمات البرمجية أو إنشاء عقد ، إلى تغييرات في الحالة. ووظيفة EVM هي تحديث حالة شبكة الإيثريوم لتعكس تلك التغييرات.
تعد آلة الإفتراضية للإيثريوم في قلب عملية الإيثريوم بدون EVM ، لا يمكن أن تصبح الإيثريوم " كمبيوتر إنترنت يعمل على تشغيل التطبيقات اللامركزية المتاحة للمستخدمين في جميع أنحاء العالم."
ومع ذلك ، لا يزال جهاز EVM يواجه العديد من المشكلات ، مثل ضغف قابلية التوسع ، مما يحد من وظائفه. لكن الترقيات المخططة للإيثريوم ، بما في ذلك التجزئة ، تعد بتحسين EVM وتوسيع إستخدامه.
