عندما طوَّر "فيتاليك بوتيرين" Ethereum، أراد أن يتجاوز حدود تكنولوجيا البلوكشين وإحداث طفرة من التطور فيها. فألهمته Bitcoin، لكنه شعر أن هذه التكنولوجيا يجب أن يكون لها دور أكثر من مجرد معالجة المعاملات. ونتيجة لذلك، قام بتطوير شبكة البلوكشين الخاصة بـ Ethereum. وتتمتع عملة Ethereum بجميع ميزات عملة Bitcoin. حيث يمكنها معالجة المعاملات من نظير إلى نظير وتخزينها بطريقة ثابتة ولامركزية. ويمكنها أيضًا القيام بأشياء معينة لا تستطيع Bitcoin القيام بها. فعلى سبيل المثال، يمكنها تشغيل العقود الذكية.
إذن، كيف تقوم البلوكشين بتشغيل عقد ذكي؟ في حالة Ethereum، الإجابة هي آلة Ethereum الافتراضية (EVM). حيث تشكل آلة Ethereum الافتراضية (EVM) العمود الفقري لآلية عمل شبكة Ethereum. وفي هذه المقالة، سنتناول ماهية آلة Ethereum الافتراضية (EVM)، وآلية عملها، ومزاياها، وحالات استخدامها. ولكن قبل أن نبدأ في الشرح بمزيد من التفاصيل، دعنا نلقي نظرة سريعة على العقود الذكية.
ملخص
ابتكر فيتاليك بوتيرين Ethereum بهدف الريادة في تقديم العقود الذكية. وهذه العقود ذاتية التنفيذ تعمل على آلة Ethereum الافتراضية (EVM).
آلة Ethereum الافتراضية هي عبارة عن برنامج يسمح بتشغيل العقود الذكية ونشرها على شبكة Ethereum.
تعمل آلة Ethereum الافتراضية (EVM) على معالجة المعاملات في حالتين: حالة العالم (أرصدة الحسابات والعقود الذكية) وحالة الجهاز (تنفيذ خطوات المعاملة).
تتم كتابة العقود الذكية بلغة Solidity وتم تجميعها في بايت كود. ويتم تنفذيها بواسطة آلة Ethereum الافتراضية (EVM). وتساعد رسوم الغاز في توفير الأمان والحد من إساءة استخدام الموارد.
يظهر تأثير آلة Ethereum الافتراضية (EVM) في بعض الحالات مثل العملات الرمزية من معيار ERC-20 ومنصات التداول اللامركزية والرموز المميزة غير القابلة للاستبدال (NFTs) وإقراض التمويل اللامركزي (DeFi) وهيئات DAO.
ما هي العقود الذكية؟
العقود الذكية هي برامج كمبيوتر أو تطبيقات تعمل بشكل مستقل على شبكة البلوكشين. وتتألف من أكواد بيانات ينشرها المطورون لتنفيذ تعليمات محددة. ولا يتحكم المستخدمون في العقود الذكية أثناء تشغيلها على النحو الذي تمت برمجتها عليه.
وتُعد شبكة Ethereum هي أول بلوكشين تنفذ العقود الذكية. ونتيجة لذلك، يتم ترميز ملايين العقود الذكية ونشرها على شبكة البلوكشين الخاصة بـ Ethereum اليوم. وقد لعبت آلة Ethereum الافتراضية (EVM) دورًا حيويًا في تحقيق هذا الإنجاز.
ما المقصود بآلة Ethereum الافتراضية (EVM)؟
تم دمج آلة Ethereum الافتراضية (EVM) في قلب البروتوكول الخاص بها. وكما يوحي اسمها، فإن آلة Ethereum الافتراضية (EVM) عبارة عن آلة افتراضية أو برنامج رقمي يعمل على تشغيل شبكة Ethereum. ويمكن لبرنامج الآلة الافتراضية تنفيذ البرامج وتخزين البيانات والاتصال بالشبكات وأداء مهام حسابية أخرى. كما أنها مسؤولة عن تنفيذ التعليمات البرمجية ونشر العقود الذكية.
آلية العمل
نظرًا لأن شبكة Ethereum تعمل على معالجة أكثر من مجرد معاملات القيمة من نظير إلى نظير، فإنها تستلزم نظام حساب معقد. لذا، بدلاً من تسمية الشبكة بدفتر الأستاذ الموزع، يشير مطورو Ethereum إليها على أنها "آلة حالة غير محدودة". وهذا وصف أساسي لآلية عمل آلة Ethereum الافتراضية (EVM). وبالتالي، تتألف شبكة Ethereum من حالتين: حالة العالم وحالة الآلة.
حالة العالم
حالة العالم هي الحالة التي يتم خلالها قيام Ethereum بتخزين أرصدة الحسابات والعقود الذكية. وعلى غرار دفتر Bitcoin، فهي لامركزية وغير قابلة للتغيير ويمكن الوصول إليها من قبل الجميع عبر الإنترنت. وتقوم آلة Ethereum الافتراضية (EVM) بتحديث هذه الطبقة في كل مرة تكمل فيها معاملة. وهذا يعني أن كل شخص لديه مستكشف كتلة يمكنه عرض شبكة البلوكشين Ethereum ورؤية نفس البيانات في الوقت الفعلي.
حالة الآلة
حالة الآلة هي الحالة التي يتم خلالها قيام آلة Ethereum الافتراضية (EVM) بمعالجة المعاملات خطوة بخطوة. ويشار إليها أيضًا باسم Sandbox Ethereum للمطورين. وتعالج شبكة Ethereum نوعين من المعاملات. النوع الأول هو "استدعاء الرسالة" - عند قيام أحد الحسابات بنقل / تحويل عملات ETH إلى حساب آخر. ففي هذا السيناريو، تنقل آلة Ethereum الافتراضية (EVM) عملات ETH من عنوان محفظة إلى آخر. والتي تقوم بعد ذلك بتحديث حالة المعاملة على حالة العالم. ويتم فرض رسوم غاز على المرسل مقابل العمليات الحسابية التي تم إجرائها في إرسال المعاملة.
أما النوع الثاني من المعاملات فيسمى "إنشاء العقد". ويشير ذلك إلى الحالة التي يريد أحد المطورين فيها تنفيذ عقد ذكي على شبكة Ethereum. في هذا السيناريو، يوفر المرسل رسوم الغاز ويدخل "رمز بايت للعقد الذكي".
لغة البرمجة Solidity
إن لغة الكمبيوتر الأكثر استخدامًا لإنشاء عقود ذكية على Ethereum هي لغة Solidity. وكما هو الحال مع لغة Javascript، تُعد هذه اللغة لغة عالية المستوى مناسبة للبشر، لكن الآلات لا تفهمها. لذلك، بمجرد أن يكتب المطورون عقدًا ذكيًا بلغة Solidity، يجب عليهم ترجمته إلى لغة الآلة أو رموز بايت باستخدام مُجمِّع آلة Ethereum الافتراضية (Ethereum Virtual Machine)، مثل solc.
تنفيذ العقد الذكي
مع تنفيذ آلة Ethereum الافتراضية (EVM) للكود، ينخفض إمداد الغاز وفقًا لتكلفة رسوم الغاز مقابل العمليات الحسابية التي تم تنفيذها. فإذا انخفض إمداد الغاز في أي وقت إلى الصفر قبل اكتمال المعاملة، تتوقف آلة Ethereum الافتراضية (EVM) على الفور. ثم تتخلى عن المعاملة ولا تغير حالة العالم. ولا تتأثر الشبكة في هذه الحالة، لكن رصيد ETH الخاص بالمرسل ينخفض لدفع التكلفة مقابل إجراء العمليات الحسابية المستخدمة لتنفيذ الكود إلى نقطة التوقف. ومع ذلك، إذا اكتمل التنفيذ بنجاح، تقوم آلة Ethereum الافتراضية (EVM) بتحديث حالة العالم لتتوافق مع إصدار حالة الآلة.
رسوم الغاز على شبكة Ethereum
كما نرى من الشرح أعلاه، تلعب رسوم الغاز دورًا حاسمًا في معالجة المعاملات على شبكة البلوكشين لـ Ethereum. عندما استخدمت Ethereum آلية الإجماع القائمة على نموذج إثبات العمل (PoW)، تطلبت عمليات معالجة المعاملات أجهزة وطاقة كهربائية، وكان المُعدِّنون يحتاجون إلى حوافز للقيام بمهامهم. ففي حالة معالجة عمليات تحويل/نقل رمز ETH، تختلف رسوم الغاز اعتمادًا على مستوى الازدحام في المجمّع.
وعند تنفيذ العقود الذكية، تلعب رسوم الغاز دورًا مختلفًا. فعند نقطة التنفيذ، يتم تقسيم أكواد بايت العقد الذكي إلى أجزاء أصغر تسمى "أكواد التشغيل". وأكواد التشغيل (Opcodes) هي التعليمات التي تستخدمها آلة Ethereum الافتراضية (EVM) لإجراء العمليات الحسابية. ويتم تعيين رسوم غاز لكل كود تشغيل - فكلما كان الكود التشغيلي أكثر تعقيدًا، زادت التكلفة. وتُعد هذه الخطوة ضرورية للحفاظ على أمان شبكة البلوكشين Ethereum من الهجمات الضارة. فعلى سبيل المثال، إذا قام أحد المستخدمين بنشر هجوم DDoS، فستستمر آلة Ethereum الافتراضية (EVM) في تنفيذ العقد الذكي في حالة الآلة. وستفرض رسوم غاز مقابل كل عملية حسابية، وعندما ينفد غاز المرسل، ستتخلى عن المعاملة.
ما هي مزايا استخدام آلة Ethereum الافتراضية (EVM)؟
كما هو موضح أعلاه، تمنع آلة Ethereum الافتراضية (EVM) الأنشطة الضارة من مهاجمة الشبكة. وبالتالي، فهي تمكن من تنفيذ العقود الذكية والخدمات الآلية الأخرى في منصة آمنة وجديرة بالثقة.
وتُعد شبكة Ethereum أكبر منظومة للعملات الرقمية في وقت كتابة هذه المقالة. علاوة على ذلك، تعتبر تلك الشبكة المعيار الذهبي لإنشاء التطبيقات اللامركزية (DApp) ونشر العقود الذكية. وقد أنشأت العديد من شبكات البلوكشين الأخرى شبكات جانبية تسمح لمطوري Ethereum بنقل تطبيقاتهم دون تغيير الكود.
وتتسم آلة Ethereum الافتراضية (EVM) باللامركزية أيضًا، مما يعني أنه يمكن لأي شخص إنشاء عقد ذكي على شبكة Ethereum بدون أذونات. كما أنها تتيح للمطورين إمكانية بناء ونشر الخدمات والتطبيقات اللامركزية، ومن ثم، اكتسبت شعبية كبيرة مؤخرًا.
حالات استخدام آلة Ethereum الافتراضية (EVM)
مع قيام آلة Ethereum الافتراضية (EVM) بتنفيذ العقود الذكية، ظهرت العديد من الاختراعات الجديدة في مجال البلوكشين. وفيما يلي أفضل خمس حالات استخدام آلة Ethereum الافتراضية (EVM):
العملات الرمزية من معيار ERC-20
يتم إنشاء العملات الرمزية من معيار ERC-20 بواسطة عقود ذكية باستخدام هياكل بيانات محددة مسبقًا. وتكون بنية البيانات مسؤولة عن إعطاء الرمز اسمًا وتوزيعه ثم تتبعه. وفي عام 2017، عندما كانت مشاريع الطرح الأوَّلي للعملات (ICOs) شائعة، وقد تم إطلاق العديد من العملات الرقمية الجديدة باستخدام العملات الرمزية من معيار ERC-20. واليوم، يُعد أفضل استخدام للعملات الرمزية من معيار ERC-20 هو للعملات المستقرة، مثل USDT.
منصات التداول اللامركزية
تسمح منصات التداول اللامركزية للمستخدمين بشراء العملات الرقمية أو بيعها أو تداولها من خلال نشر العقود الذكية. حيث تستخدم بعض المنصات مثل Uniswap وShushiSwap أيضًا تطبيقات صنّاع السوق الآليين (AMMs)، مما يسمح للمستخدمين بالاستفادة من مجمعات السيولة من العملات الرمزية دون تدخل طرف ثالث.
الرموز المميزة غير القابلة للاستبدال (NFTs)
الرموز المميزة غير القابلة للاستبدال (NFTs) هي عبارة عن قطع فنية رقمية مخزنة على شبكات البلوكشين. حيث تصادق على الملكية ولا يمكن نسخها. ويستخدم عشاق البلوكشين العقود الذكية لإنشاء مجموعات من الرموز المميزة غير القابلة للاستبدال (NFTs) وسكّها. وتتضمن بعض أغلى مجموعات الرموز المميزة غير القابلة للاستبدال (NFTs) نادي Bored Ape Yacht Club (BAYC) وCryptopunks. ويمكن لمالكي تلك الرموز نقل الرموز المميزة غير القابلة للاستبدال (NFTs) الخاصة بهم أو تداولها على الأسواق مثل OpenSea.
إقراض التمويل اللامركزي (DeFi)
يشير إقراض التمويل اللامركزي (DeFi) إلى المنصات التي تسمح للمستخدمين بإقراض أو اقتراض العملات الرقمية دون الاستعانة بطرف ثالث. وتعمل العقود الذكية على تنظيم بروتوكولات الاقتراض والإقراض. ويتم إصدار القروض على الفور للمقترضين، ويحصل المقرضون أحيانًا فائدة يومية.
المنظمات المستقلة اللامركزية
تُعد المنظمة المستقلة اللامركزية (DAO) كيان مجتمعي ليس له سلطة مركزية. ففي المنظمات المستقلة اللامركزية، يتخذ الأعضاء الفرديون بشكل جماعي قرارات حاكمة بشأن المشروع. ويتم وضع قواعد المنظمة المستقلة اللامركزية (DAO) من قبل أعضاء المجتمع الأساسيين وتنفيذها من خلال العقود الذكية.
سلبيات استخدام آلة Ethereum الافتراضية (EVM)
ينطوي استخدام آلة Ethereum الافتراضية على جانبين سلبيين رئيسيين. أولاً، تطلب الآلة من المستخدمين أن يكون لديهم معرفة مسبقة بلغة Solidity ومهارات الترميز. ويحتاج العديد من الأشخاص إلى المساعدة في الترميز، مما يجعل من الصعب على المستخدمين الجدد إنشاء العقود الذكية والتفاعل معها.
والجانب السلبي الثاني يتمثل في أن رسوم الغاز يمكن أن تصبح باهظة الثمن عند إنشاء عقد ذكي أو نشر تطبيق على شبكة Ethereum.
ما هي العملات الرقمية المتوافقة مع آلة Ethereum الافتراضية (EVM)؟
تُعد شبكات البلوكشين المتوافقة مع آلة Ethereum الافتراضية (EVM) حلاً بسيطًا لحل مشكلة رسوم الغاز الباهظة الثمن. حيث استعار المطورون أجزاء معينة من شبكة Ethereum وأنشأوا تطبيقات لامركزية تتيح للمستخدمين إمكانية تحويل / نقل الأصول بسرعة وسهولة بين أي شبكة تستخدم آلة Ethereum الافتراضية. وتتبع العديد من شبكات البلوكشين الأكثر شيوعًا المستخدمة في الوقت الحالي هذا النهج المتوافق مع آلة Ethereum الافتراضية، وهذه الشبكات بشكل أساسي، هي كما يلي:
Binance Smart Chain
Avalanche
Fantom
Cardano
Polygon
Tron
مستقبل آلة Ethereum الافتراضية (EVM)
بناءً على الأساس الأساسي لـ Bitcoin، تتمثل رؤية "فيتاليك بوتيرين" في إنشاء حاسوب خارق لامركزي يمكن للجميع الوصول إليه افتراضيًا. وقد لعبت آلة Ethereum الافتراضية دورًا كبيرًا في جعل هذه الرؤية حقيقة واقعة. منذ إنشائها، خضعت آلة Ethereum الافتراضية (EVM) لعدة ترقيات ولا زالت مستمرة في التطور والتحسين.
وقد نتج عن ترقية Dencun تطوير بروتوكول EIP-4844، الذي جلب ميزة Proto-danksharding إلى Ethereum. وهذا يقلل بشكل كبير من رسوم الغاز من خلال السماح للشبكة بمعالجة بيانات المعاملات من الطبقة الثانية بكفاءة أكبر. وتستند ميزة Proto-danksharding إلى نوع بيانات جديد يسمى blobs، والتي يتم إزالتها من البلوكشين بدلاً من تخزينها بشكل دائم. وفي الوقت نفسه، ساعد بروتوكول EIP-4788 - وهو أيضًا جزء من ترقية Dencun - في تعزيز توافقية التشغيل من خلال تمكين آلة Ethereum الافتراضية (EVM) من الوصول إلى حالة Beacon Chain مباشرةً. وتُعد هذه الميزة ضرورية للبروتوكولات مثل التخزين السائل والتفاعلات عبر السلسلة. وقد تم الانتهاء من ترقية Dencun في مارس 2024.
وبالنظر إلى المستقبل، تؤكد خارطة طريق Ethereum على قابلية التوسع من خلال عمليات التجميع التراكمي، مع لعب آلات Ethereum الافتراضية التي تستند إلى المعرفة الصفرية (zkEVMs) دورًا حاسمًا. حيث تتيح تتيح آلا zkEVMs إمكانية معالجة المعاملات خارج الشبكة بكفاءة مع الحفاظ على التوافق مع Ethereum، وتحسين قابلية التوسع.
الختام
تعد آلة Ethereum الافتراضية جزءًا من البنية الأساسية الأساسية لشبكة Ethereum. وهي ضرورية للسماح للعقود الذكية بالعمل على البلوكشين، مع كون البرنامج مسؤولاً عن أداء مهام حسابية متعددة. وإلى جانب أهميتها التشغيلية، تعمل آلة Ethereum الافتراضية (EVM) على حماية الشبكة من خلال المساعدة في منع الهجمات ودعم توفير منصة آمنة ومرنة ولامركزية للمطورين للبناء عليها.
هل أنت مهتم بمعرفة المزيد عن شبكة Ethereum المتطورة؟ اطلع على دليلنا الإرشادي حول Blast Layer-2 الذي يوفر عائدًا أصليًا، واقرأ عن Curve Finance، وهي منصة تداول لامركزية مبنية على شبكة Ethereum.
