La Ethereum Virtual Machine (EVM) è una piattaforma per l’esecuzione di contratti intelligenti sulla rete Ethereum. Funziona come una macchina virtuale decentralizzata che elabora ed esegue il codice dei contratti smart in modo sicuro e immutabile. L’EVM è essenziale per le funzionalità di Ethereum, in quanto consente la creazione di applicazioni decentralizzate (DApps) e contratti intelligenti che operano in un ambiente affidabile e resistente alla censura.
L’EVM è la pietra miliare della funzionalità intelligente della rete Ethereum. Ideata da Vitalik Buterin nel 2015, la EVM è una macchina virtuale completa di Turing che esegue il codice dei contratti intelligenti scritti in linguaggio Solidity. A differenza di altre macchine virtuali, l’EVM opera su una rete decentralizzata di nodi, garantendo l’immutabilità e la sicurezza delle operazioni.
Le origini della macchina virtuale di Ethereum
La genesi della Ethereum Virtual Machine può essere fatta risalire alla mente visionaria di Vitalik Buterin, il creatore di Ethereum. Nel 2013, Buterin ha proposto l’idea di Ethereum, una piattaforma blockchain che va oltre le transazioni di criptovalute, finalizzata all’esecuzione di contratti intelligenti. L’EVM è stato concepito come componente centrale per realizzare questa visione audace.
Nel 2015, con il lancio della rete Ethereum, la EVM è stata presentata al mondo come una macchina virtuale Turing-completa, progettata per eseguire il codice dei contratti smart in un ambiente decentralizzato. Questa visione di fornire un ambiente sicuro e immutabile per l’esecuzione di contratti intelligenti ha inaugurato una nuova era nella tecnologia blockchain.
L’EVM ha subito continui miglioramenti per affrontare le sfide della scalabilità e dell’efficienza. Attualmente sono in corso diversi progetti per l’implementazione di importanti aggiornamenti, come Ethereum 2.0, che prevede la migrazione dal consenso Proof of Work a quello Proof of Stake, migliorando così la velocità e l’efficienza della rete.
Come funziona la macchina virtuale di Ethereum
Architettura e tecnologie di base
L’EVM opera in una rete decentralizzata di nodi, ognuno dei quali esegue un’istanza della macchina virtuale. L’architettura EVM si basa sulla tecnologia blockchain di Ethereum, che utilizza un consenso proof-of-work per convalidare e aggiungere nuovi blocchi alla catena. Ogni nodo contiene una copia completa della storia della blockchain e quindi di tutti gli smart contract e le transazioni eseguite.
L’EVM utilizza la nota macchina virtuale di Ethereum, che è completa di Turing, ovvero può eseguire qualsiasi programma che possa essere espresso in termini algoritmici. Questo garantisce agli sviluppatori la flessibilità necessaria per creare contratti intelligenti complessi. La macchina virtuale gira su bytecode, un set di istruzioni di basso livello che viene generato dal compilatore di Solidity, il principale linguaggio di programmazione per i contratti intelligenti di Ethereum.
Principio del gas e costi di implementazione
Uno degli aspetti distintivi dell’EVM è il concetto di “gas”. Ogni operazione eseguita sulla rete, che sia una semplice transazione o l’esecuzione di uno smart contract complesso, ha un costo associato in termini di gas. Questo meccanismo serve a prevenire l’abuso delle risorse e a garantire che i partecipanti alla rete siano ricompensati per il loro contributo computazionale.
Gli utenti che desiderano eseguire un’azione sulla rete, come l’invio di Ether o l’esecuzione di uno smart contract, devono specificare una quantità di gas e un prezzo per unità di gas che sono disposti a pagare. Questo approccio crea un mercato trasparente ed efficiente per l’esecuzione delle transazioni sulla rete Ethereum.
Implementazione dei contratti intelligenti
Quando un utente avvia una transazione che prevede l’esecuzione di uno smart contract, entra in gioco l’EVM. La transazione viene propagata attraverso la rete e ogni nodo esegue la logica del contratto smart in modo indipendente per convalidare e raggiungere il consenso sui risultati. Questo processo decentralizzato assicura che tutti i nodi arrivino alla stessa conclusione, garantendo integrità e sicurezza.
Durante l’esecuzione, ogni operazione all’interno dello smart contract consuma gas. Il costo totale del gas viene calcolato moltiplicando la quantità di gas consumata per il prezzo per unità di gas specificato dall’utente. Se l’utente non ha fornito abbastanza Ether per coprire il costo totale del gas, la transazione viene invertita, garantendo che i nodi siano adeguatamente compensati per il loro sforzo di calcolo.
Macchina virtuale e consenso decentralizzato
L’EVM, essendo una macchina virtuale decentralizzata, opera secondo il principio del consenso distribuito. Ogni nodo della rete esegue le stesse operazioni e arriva allo stesso risultato per una determinata transazione. Il consenso si ottiene attraverso algoritmi di consenso, come quello attualmente utilizzato da Ethereum chiamato Ethash, che richiede ai nodi di risolvere problemi crittografici per aggiungere un blocco alla catena.
Casi d’uso di Ethereum Virtual Machine (EVM) su altre Blockchain e soluzioni Layer 2
La Ethereum Virtual Machine (EVM) ha trasceso il suo ruolo nella rete Ethereum ed è diventata una pietra miliare per diverse blockchain e soluzioni di livello 2. Queste implementazioni sfruttano le funzionalità e la sicurezza dell’EVM per diversificare e migliorare l’interoperabilità nello spazio blockchain.
1. Arbitrum: migliorare la scalabilità
Arbitrum, una soluzione di scalabilità per Ethereum, utilizza l’EVM per consentire contratti intelligenti altamente efficienti fuori dalla catena. Funziona come una catena di livello 2 che scala le transazioni di Ethereum, mantenendo la piena compatibilità con EVM. Gli utenti possono migrare ed eseguire i loro contratti intelligenti su Arbitrum senza modificare il codice originale, sfruttando così i miglioramenti in termini di velocità e commissioni di transazione.
2. Polygon (ex Matic): Diversificazione e scalabilità
Polygon, una soluzione di livello 2 per Ethereum, si basa su EVM per fornire un ambiente compatibile con i contratti intelligenti di Ethereum. Offre sidechain che possono essere personalizzate per diversi casi d’uso, dalla finanza decentralizzata (DeFi) ai giochi e alle applicazioni decentralizzate (DApps). Il supporto EVM semplifica la migrazione dei progetti da Ethereum a Polygon senza la necessità di riscrivere il codice.
3. Binance Smart Chain (ora BNB Chain): concorrenza e alternative
Binance Smart Chain, una blockchain sviluppata da Binance, implementa l’EVM come macchina virtuale. Questa scelta strategica consente agli sviluppatori di Ethereum di spostare facilmente le loro applicazioni e i loro smart contract su BSC, approfittando di commissioni più basse e di una maggiore velocità delle transazioni. La compatibilità con l’EVM ha contribuito alla rapida adozione della BSC come valida alternativa a Ethereum.
4. Rollup ottimistici: ottimizzazione del livello 2
Optimistic Rollups è una soluzione di scalabilità che utilizza EVM per elaborare le transazioni al di fuori della catena principale di Ethereum. Implementando un meccanismo di consenso chiamato rollup, Optimistic Rollups migliora l’efficienza e la velocità delle transazioni senza sacrificare la sicurezza intrinseca dell’EVM. Questo la rende una soluzione interessante per i progetti che cercano la scalabilità senza compromettere la compatibilità con l’EVM.
5. Fantom Opera: efficienza e velocità
Fantom Opera è una blockchain asincrona che utilizza l’EVM. Questa implementazione offre tempi di blocco di un secondo e commissioni di transazione minime, mantenendo il supporto per gli smart contract di Ethereum. I progetti che cercano maggiore efficienza e velocità trovano in Fantom Opera un’opzione interessante per l’implementazione delle loro applicazioni decentralizzate.
Alternative alla macchina virtuale di Ethereum
1. NEO Virtual Machine (NeoVM):
Caratteristiche eccezionali:
- Linguaggi per contratti intelligenti: Supporta diversi linguaggi per contratti smart, tra cui C#, Java e Python.
- Finalità veloce: NEO implementa un modello di consenso delegato a tolleranza di errore bizantino (dBFT), che garantisce la finalizzazione veloce delle transazioni.
Utilizzo tipico: NEO si concentra sulla creazione di un’economia intelligente attraverso la digitalizzazione degli asset e l’esecuzione di contratti intelligenti.
2. Macchina virtuale EOS (EOS VM):
Caratteristiche eccezionali:
- Scalabilità: progettato per garantire elevate prestazioni e scalabilità, con tempi rapidi di conferma delle transazioni.
- Modello a pagamento: EOS utilizza un modello a pagamento in cui gli sviluppatori non pagano per l’esecuzione dei contratti, ma devono possedere e puntare i token.
Uso tipico: EOS VM viene utilizzata nella rete EOS per eseguire contratti intelligenti e consentire lo sviluppo di applicazioni decentralizzate con particolare attenzione alla scalabilità.
3. Tron Virtual Machine (TVM):
Caratteristiche eccezionali:
- Alta velocità di transazione: Tron è stato progettato per fornire un’elevata velocità di transazione, consentendo un’esecuzione efficiente dei contratti intelligenti.
- Larghezza di banda gratuita: gli utenti non pagano la larghezza di banda, il che incoraggia l’adozione e la partecipazione alla rete.
Uso tipico: la Tron Virtual Machine viene utilizzata nella rete Tron per facilitare l’esecuzione di contratti intelligenti e lo sviluppo di applicazioni decentralizzate.
4. Cardano Virtual Machine (CVM):
Caratteristiche eccezionali:
- Approccio scientifico: Cardano segue un approccio scientifico allo sviluppo e utilizza un linguaggio funzionale per contratti smart chiamato Plutus.
- Sostenibilità: cerca di affrontare i problemi di sostenibilità attraverso un approccio di governance più rigoroso.
Uso tipico: Cardano VM viene utilizzata nella rete Cardano per eseguire contratti intelligenti e consentire lo sviluppo di applicazioni decentralizzate.
5. Macchina virtuale Tezos (Michelson):
Caratteristiche eccezionali:
- Contratti automodificati: Tezos consente l’automodifica dei contratti, il che significa che i contratti possono evolvere nel tempo.
- Prova formale: si concentra sulla verifica formale dei contratti smart per garantirne la sicurezza.
Uso tipico: Michelson, la macchina virtuale di Tezos, viene utilizzata nella rete Tezos per eseguire contratti intelligenti e facilitare la governance decentralizzata.
Conclusioni
La Ethereum Virtual Machine (EVM) è stata un pilastro fondamentale per lo sviluppo e l’espansione dell’ecosistema blockchain, soprattutto nel campo dei contratti intelligenti e delle applicazioni decentralizzate (DApps). Il suo design versatile e la capacità di eseguire codice in modo sicuro e immutabile hanno aperto la strada all’innovazione e all’adozione di massa sulla rete Ethereum.
L’EVM ha permesso la creazione di contratti intelligenti che affrontano un’ampia gamma di casi d’uso, dai sistemi finanziari decentralizzati alle applicazioni di gioco e di governance. Il principio del “gas” ha stabilito un meccanismo trasparente per il consumo delle risorse, prevenendo gli abusi e garantendo l’efficienza della rete.
Mentre l’EVM è stato fondamentale, la continua crescita dello spazio blockchain ha dato vita a diverse alternative che cercano di migliorare la scalabilità, l’efficienza e la flessibilità. Tuttavia, l’EVM rimane un riferimento importante e la sua compatibilità è diventata uno standard essenziale per molte blockchain e soluzioni di livello 2, consentendo la portabilità degli smart contract e promuovendo un ecosistema interconnesso.
La sfida futura per l’EVM consiste nell’affrontare i problemi di scalabilità e di prezzo, soprattutto con la crescita costante della rete Ethereum. Aggiornamenti come Ethereum 2.0 cercano di migliorare l’efficienza e di superare queste sfide, mantenendo l’EVM come elemento centrale nell’evoluzione della tecnologia blockchain.