O que é a Máquina Virtual do Ethereum (EVM)?

Quando Vitalik Buterin criou o Ethereum, ele queria ultrapassar os limites da tecnologia blockchain. Ele foi inspirado pelo Bitcoin, mas sentiu que a tecnologia deveria fazer mais do que processar transações. Como resultado, ele criou a rede blockchain do Ethereum. O Ethereum tem todas as funcionalidades do Bitcoin. Ele pode processar transações ponto a ponto e armazená-las de maneira imutável e descentralizada. Ele também pode fazer algumas coisas que o Bitcoin não pode. Por exemplo, ele pode executar contratos inteligentes.

Como uma blockchain executa um contrato inteligente? No caso da Ethereum, a resposta é a Máquina Virtual do Ethereum (EVM). A EVM forma a espinha dorsal do funcionamento da rede Ethereum. Neste artigo, vamos abordar o que é a EVM, como ela funciona, seus benefícios e casos de uso. Mas antes de nos aprofundarmos, vamos ver um resumo rápido sobre contratos inteligentes.

TL;DR

• Vitalik Buterin criou o Ethereum para ser pioneiro na introdução de contratos inteligentes. Esses contratos autoexecutáveis são executados na Máquina Virtual do Ethereum (EVM).

• A EVM é um software que permite que os contratos inteligentes sejam executados e implantados na rede Ethereum.

• A EVM processa transações em dois estados: estado mundial (saldos de contas e contratos inteligentes) e estado da máquina (executando etapas da transação).

• Os contratos inteligentes são escritos em Solidity e compilados em bytecode. A EVM os executa. As taxas de gás ajudam a fornecer segurança e limitar o abuso de recursos.

• O impacto da EVM é visto em casos como tokens ERC-20, exchanges descentralizadas, NFTs, empréstimos de DeFi e DAOs.

O que são contratos inteligentes?

Os contratos inteligentes são aplicativos ou programas de computador que funcionam de maneira autônoma em uma rede blockchain. Eles consistem em códigos de dados que os desenvolvedores implantam para executar instruções específicas. Os usuários não controlam os contratos inteligentes porque eles são executados conforme programados.

A rede Ethereum é a primeira blockchain a implementar contratos inteligentes. Como resultado, milhões de contratos inteligentes estão codificados e implantados na blockchain Ethereum atualmente. A EVM desempenhou um papel fundamental para alcançar esse feito.

O que é a Máquina Virtual do Ethereum (EVM)?

A EVM está integrada ao coração de seu protocolo. Como o nome sugere, a EVM é uma máquina virtual ou um software digital que move a rede Ethereum. O software de máquina virtual pode executar programas, armazenar dados, conectar-se a redes e realizar outras tarefas computacionais. Ela também é responsável pela execução de código e implantação de contratos inteligentes.

Como funciona

Como a Ethereum processa mais do que transações de valor ponto a ponto, ela requer um sistema de computação intrincado. Portanto, em vez de chamar a rede de um registro distribuído, os desenvolvedores da Ethereum referem-se a ela como uma "máquina de estado ilimitado". E essa é uma descrição básica de como a EVM funciona. Portanto, a rede Ethereum consiste em dois estados: um estado do mundo e um estado da máquina.

Estado do mundo

O estado do mundo é aquele em que o Ethereum armazena os saldos das contas e os contratos inteligentes. Assim como o registro do Bitcoin, ele é descentralizado, imutável e acessível para todos on-line. A EVM atualiza essa camada sempre que completa uma transação. Isso significa que qualquer pessoa com um explorador de blocos pode visualizar a blockchain do Ethereum e ver os mesmos dados em tempo real.

Estado da máquina

O estado da máquina é quando a EVM realiza o processamento passo a passo de transações. Ele também é popularmente chamado de sandbox da Ethereum para desenvolvedores. A rede Ethereum processa dois tipos de transações. O primeiro tipo é a "chamada de mensagem", quando uma conta transfere tokens ETH para outra. Nesse cenário, a EVM move os tokens ETH de um endereço de carteira para outro. Isso atualiza a transação no estado do mundo. O remetente recebe uma taxa de gás para os cálculos realizados no envio da transação.

O segundo tipo de transação é chamado de "criação de contrato". Ele se refere a quando um desenvolvedor deseja executar um contrato inteligente na Ethereum. Nesse cenário, o remetente fornece as taxas de gás e digita um "bytecode do contrato inteligente".

Linguagem de programação Solidity

A linguagem de computador mais usada para criar contratos inteligentes da Ethereum é a Solidity. Assim como o Javascript, é uma linguagem de alto nível adequada para humanos, mas as máquinas não a entendem. Portanto, depois que os desenvolvedores escreverem um contrato inteligente na Solidity, eles precisam traduzi-lo para uma linguagem de máquina ou códigos de bytes usando um compilador da Máquina Virtual do Ethereum, como solc.

Execução do contrato inteligente

À medida que o EVM executa o código, a oferta de gás diminui de acordo com o custo de gás dos cálculos executados. Se, em algum momento, a oferta de gás for reduzida a zero antes da conclusão da transação, a EVM será interrompida imediatamente. Ela abandona a transação e não muda o estado do mundo. A rede não é afetada, mas o saldo de ETH do remetente diminui para pagar pelos cálculos usados para executar o código até o ponto de parada. No entanto, se a execução for concluída com sucesso, a EVM atualiza o estado do mundo para corresponder à versão de estado da máquina.

Taxas de gás da Ethereum

Como podemos ver acima, as taxas de gás desempenham um papel crucial no processamento de transações na blockchain Ethereum. Quando a Ethereum usava o mecanismo de consenso prova de trabalho (PoW), o processamento de uma transação exigia hardware e eletricidade, e os mineradores precisavam de incentivos para realizar suas tarefas. No caso de processamento de transferências de tokens de ETH, as taxas de gás variam de acordo com o congestionamento do pool.

Na execução de contratos inteligentes, as taxas de gás assumem uma função diferente. No momento da execução, os códigos de bytes do contrato inteligente são divididos em partes menores chamadas "opcodes". Os opcodes são a abreviação de códigos operacionais e são as instruções que a EVM usa para realizar cálculos. Para cada opcode é atribuída uma taxa de gás: quanto mais complexo for o opcode, maior será o custo. Essa etapa é essencial para manter a blockchain da Ethereum protegida contra ataques mal-intencionados. Por exemplo, se um usuário implementar um ataque DDos, a EVM continuará executando o contrato inteligente no estado da máquina. Ele cobrará taxas de gás para cada cálculo e, quando o remetente ficar sem gás, abandonará a transação.

Quais são os benefícios da EVM?

Conforme descrito acima, a EVM impede que atividades mal-intencionadas ataquem a rede. Assim, ela possibilita a execução de contratos inteligentes e outros serviços automatizados em uma plataforma segura e confiável.

A rede Ethereum é o maior ecossistema de cripto no momento em que esse texto é escrito. Além disso, ele é considerado o padrão-ouro para criação de aplicativos descentralizados (DApp)e implantação de contratos inteligentes. Muitas outras blockchains criaram sidechains que permitem que desenvolvedores da Ethereum transfiram aplicativos sem alterar o código.

A EVM também é descentralizada, o que significa que qualquer pessoa pode criar um contrato inteligente na Ethereum sem permissão. Isso também permite que os desenvolvedores criem e implantem aplicativos e serviços descentralizados, ganhando popularidade recentemente.

Casos de uso da EVM

Com a Máquina Virtual do Ethereum executando contratos inteligentes, muitas inovações surgiram no espaço da blockchain. Veja os cinco principais casos de uso da EVM:

Tokens ERC-20

Os tokens ERC-20 são gerados por contratos inteligentes que usam estruturas de dados predefinidas. A estrutura de dados é responsável por dar um nome ao token, distribuí-lo e acompanhá-lo. Em 2017, quando as ofertas iniciais de moedas (ICO) eram populares, muitas novas criptomoedas foram lançadas usando tokens ERC-20. Atualmente, o melhor uso dos tokens ERC-20 é para stablecoins, como o USDT.

Exchanges descentralizadas (DEXs)

As exchanges descentralizadas (DEXs) permitem que os usuários comprem, vendam ou negociem cripto por meio da implantação de contratos inteligentes. Corretoras como Uniswap e ShushiSwap também usam aplicativos de formador de mercado automatizado (AMMs), permitindo que os usuários acessem os pools de liquidez de tokens sem a interferência de terceiros.

NFTs

Os tokens não fungíveis (NFTs) são artefatos digitais armazenados na blockchain. Eles autenticam a propriedade e não podem ser copiados. Os entusiastas da blockchain usam contratos inteligentes para criar e emitir coleções de NFT. Algumas das coleções de NFT mais caras incluem o Bored Ape Yacht Club (BAYC) e o Cryptopunks. Os proprietários podem transferir ou negociar NFTs em mercados, como o OpenSea.

Empréstimo de DeFi

O empréstimo de finanças descentralizadas (DeFi) refere-se às plataformas que permitem que os usuários emprestem ou peguem criptomoedas emprestadas sem o uso de terceiros. Os contratos inteligentes regem os protocolos de empréstimo. Os empréstimos são emitidos imediatamente aos mutuários e, às vezes, os credores recebem juros diariamente.

Organizações autônomas descentralizadas

Uma organização autônoma descentralizada (DAO) é uma entidade coletiva que carece de uma autoridade central. Nas DAOs, cada membro toma decisões de governança sobre o projeto em conjunto. As regras de uma DAO são estabelecidas pelos principais membros da comunidade e implementadas por meio de contratos inteligentes.

Limitações da EVM

A EVM tem duas limitações significativas. Primeiro, ela exige que os usuários tenham conhecimento prévio de Solidity e habilidades de codificação. Muitas pessoas precisam de ajuda para escrever código, o que torna difícil para novos usuários criar e interagir com contratos inteligentes.

Sua segunda limitação é que as taxas de gás podem se tornar muito caras ao criar um contrato inteligente ou implantar um aplicativo de rede Ethereum.

Quais criptomoedas são compatíveis com a EVM?

As blockchains compatíveis com EVM são uma solução simples para resolver o problema da alta taxa de gás. Os desenvolvedores pegaram emprestado determinadas partes da rede Ethereum e criaram DApps que permitem que os usuários movimentem ativos de maneira rápida e fácil entre qualquer rede EVM. Muitas das blockchains mais populares em uso atualmente seguem esta abordagem compatível com EVM, em especial:

• Binance Smart Chain

• Avalanche

• Fantom

• Cardano

• Polygon

• Tron

O futuro da EVM

Com base nos fundamentos do Bitcoin, a visão de Vitalik Buterin é criar um supercomputador descentralizado que seja acessível a todos virtualmente. A Máquina Virtual do Ethereum tem desempenhado um papel enorme ao tornar essa visão uma realidade. Desde a concepção, a EVM passou por várias atualizações e continua a evoluir e melhorar.

A atualização Dencun introduziu o EIP-4844, que trouxe o proto-danksharding para a Ethereum. Isso reduz significativamente as taxas de gás, permitindo que a rede processe dados de transações da Camada 2 de maneira mais eficiente. O proto-danksharding é respaldado por um novo tipo de dados chamado blobs, que são removidos da blockchain em vez de armazenados permanentemente. Além disso, o EIP-4788, também parte da atualização Dencun, ajudou a aprimorar a interoperabilidade, permitindo que a EVM acesse diretamente o estado da Beacon Chain. Isso é essencial para protocolos como staking líquido e interações de cadeia cruzada. O upgrade Dencun foi concluído em março de 2024.

Olhando para o futuro, o roteiro da Ethereum enfatiza a escalabilidade por meio de rollups, com EVMs de conhecimento zero (zkEVMs) que desempenham um papel crucial. Os zkEVMs permitem processamento eficiente de transações off-chain, mantendo a compatibilidade com a Ethereum, melhorando a escalabilidade.

A última palavra

A Máquina Virtual do Ethereum faz parte da infraestrutura básica da rede Ethereum. É essencial permitir que os contratos inteligentes sejam executados na blockchain, com o software responsável por realizar várias tarefas computacionais. Além da importância operacional, a EVM protege a rede ajudando a evitar ataques, proporcionando uma plataforma segura, resiliente e descentralizada para desenvolvedores usarem.

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