概念复习二——EVM

2023-10-16 16:22:47 浏览数 (1)

在复习evm之前,首先先做一个主流区块链平台的比对。

一、前情补充

(一)btc和eth的挖矿

eth挖矿需要读取内存并存储DAG文件,受限内存读取效率限制,传统的增加算力无法提升挖矿效率

btc挖矿,每四年减半

eth挖矿,固定5-3-2eth

(二)btc vs eth

  1. eth多了个智能合约→btc是分布式账本,而eth是分布式状态机
  2. eth刚开始都是工作量证明,22年9月15号切换到权益证明
  3. btc支付网络,eth是价值市场

以太坊立足比特币创新之上,于 2015 年启动,两者之间有一些显著不同。

两者都允许你使用数字货币,而无需支付服务提供商或银行。但是以太坊是可编程的,所以你还可以在以太坊网络上构建和部署去中心化应用程序。

比特币使我们能够互通基本信息,了解我们认为有价值的东西。在没有权威的情况,确定价值就已经很强大了。以太坊则更进一步,不仅可以互通信息,用户还能编写任何常规程序或合约。可以创建和达成共识的合约种类没有限制,因此以太坊网络上时常出现重大创新。

比特币只是一个支付网络,而以太坊更像是一个金融服务、游戏、社交网络和其他应用程序的市场,它们尊重你的隐私并且不能审查你。

(三)eth vs fabric

  1. 公有链eth和联盟链fabric→身份匿名和可验证,加入需要许可
  2. eth顺序执行(验证、排序、执行),fabric执行(背书)-排序-验证→由于使用了全新的方法,在执行阶段已经排除了任何不确定性,因此fabric支持通用编程语言编写智能合约,且具有高交易吞吐量性能
  3. fabric无需原生加密货币激励挖矿和合约执行→降低系统的风险,和其他分布式系统大致相同的运营成本
  4. fabric链上的数据隐私和保密性→通道架构和私有数据

顺序执行

  • 验证并将交易排序,然后将它们传播到所有的节点,
  • 每个节点按顺序执行交易。

并行执行

  • 执行一个交易并检查其正确性,从而给它背书,
  • 通过(可插拔的)共识协议将交易排序
  • 提交交易到账本前先根据特定应用程序的背书策略验证交易

(四)待补充

fabric:

背书策略:通道背书策略和链码背书策略?

每个channel可以使用不同的共识算法吗?如果不能,这是一项将来会被实现的功能吗?

二、EVM

EVM(Ethereum Virtual Machine)是以太坊虚拟机的缩写,是以太坊区块链平台的核心组成部分之一。EVM是一个基于栈的虚拟机,用于在以太坊网络上执行智能合约的字节码。

EVM

EVM的几个关键方面:

(一)栈架构

EVM是基于栈的虚拟机,使用一个栈来保存和处理操作数。它采用后进先出(LIFO)的执行方式,将操作数从栈顶弹出执行,并将结果重新推入栈顶。通过栈结构,EVM实现了智能合约的计算和状态转换。

(二)字节码

EVM的程序由一系列字节码指令组成,这些指令用于执行智能合约的操作。每个指令都有自己的操作码和操作数,用于定义执行的具体行为,例如算术运算、逻辑判断、存储和加载等。

(三)内存模型

EVM还包含一个内存模型,用于存储临时数据。智能合约可以在EVM的内存中进行临时数据的读写操作。内存模型的大小是动态的,并且可以根据合约的需要进行扩展。

(四)持久存储

EVM使用持久存储来保存智能合约的状态和数据。以太坊中的持久存储是通过Merkle Patricia树实现的,它将状态和数据存储在一个持久化的数据结构中,以提供高效的数据访问和验证。

(五)燃气模型

EVM引入了燃气(Gas)的概念,用于控制智能合约的执行成本和资源消耗。每个EVM指令都有一个相关的燃气成本,执行合约时会消耗相应的燃气。燃气模型确保了智能合约的执行公平性和可预测性。

(六)智能合约的编译和部署

智能合约通常是使用高级编程语言(如Solidity)编写的,然后通过编译器将其转换为EVM字节码。编译后的字节码可以被部署到以太坊网络中,并由EVM来执行。

通过理解EVM的架构和原理,作为一名专业的区块链工程师,您将能够开发和调试智能合约,理解合约的执行方式和资源消耗,以及优化合约的性能和安全性。EVM作为以太坊生态系统的核心技术之一,对于构建和开发基于以太坊的去中心化应用程序至关重要。

三、默克尔帕特里夏树(Merkle Patricia Tree)

MPT树结合了字典树和默克尔树的优点,在压缩字典树中根节点是空的,而MPT树可以在根节点保存整棵树的哈希校验和,而校验和的生成则是采用了和默克尔树生成一致的方式。 以太坊采用MPT树来保存,交易,交易的收据以及世界状态,为了压缩整体的树高,降低操作的复杂度,以太坊又对MPT树进行了一些优化。将树节点分成了四种:

  • 空节点(hashNode)
  • 叶子节点(valueNode)
  • 分支节点(fullNode)
  • 扩展节点(shortNode)

MPT

默克尔帕特里夏树的优势:

  1. 我们可以在插入、更新编辑或删除操作后快速计算新的树根,而无需重新计算整个树。
  2. 树的深度是有限制的,即使攻击者故意精心制作事务以使树尽可能深。否则,攻击者可以通过操纵树使其太深,以至于每次更新都变得非常慢来执行拒绝服务攻击。
  3. 树的根仅取决于数据,而不取决于进行更新的顺序。以不同的顺序进行更新,甚至从头开始重新计算树不应该改变根。

四、fabric是否有类似EVM的合约虚拟机

Hyperledger Fabric是一个开放源代码的企业级区块链平台,与以太坊的EVM相比,它在智能合约的执行方面有一些不同的设计。

在Fabric中,智能合约被称为链码(Chaincode),它是用来定义业务逻辑和状态转换规则的一段代码。与EVM的合约虚拟机不同,Fabric中的链码并不依赖于虚拟机来执行,而是直接在背书节点(Endorser)上以本地代码方式执行。

Fabric的链码可以使用不同的编程语言编写,包括Go、JavaScript等。这意味着开发者可以使用熟悉的编程语言来编写链码,而不需要学习专门的虚拟机指令集。链码在执行时可以直接访问底层的状态数据库,并通过调用Fabric的API与网络进行交互。

在链码的执行过程中,Fabric采用了一种被称为容器化执行的方式。每个链码实例都运行在独立的容器中,使得链码的执行环境与其他组件隔离开来,提供了更好的安全性和可扩展性。

尽管Fabric没有像以太坊的EVM那样提供虚拟机级别的指令集执行,但通过链码的容器化执行和底层的状态数据库访问,Fabric能够提供类似的智能合约功能,支持灵活的业务逻辑和状态转换规则的定义。

总结而言,Hyperledger Fabric并不具备类似EVM的合约虚拟机,但通过链码的容器化执行和直接访问底层状态数据库的方式,Fabric提供了类似的智能合约功能,并支持不同编程语言的链码开发。

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