Máy ảo Ethereum (EVM) là gì?

Khi Vitalik Buterin xây dựng Ethereum, ông muốn vươn ra ngoài phạm vi của công nghệ blockchain. Bitcoin đã truyền cảm hứng cho ông, nhưng ông cảm thấy công nghệ này phải làm được nhiều hơn là chỉ xử lý các giao dịch. Do đó, ông đã xây dựng mạng lưới blockchain Ethereum. Ethereum có tất cả các tính năng của Bitcoin. Ethereum có thể xử lý các giao dịch ngang hàng và lưu trữ chúng theo cách bất biến và phi tập trung. Ethereum cũng có thể làm một số điều mà Bitcoin không thể. Ví dụ, Ethereum có thể chạy các hợp đồng thông minh.

Blockchain này chạy hợp đồng thông minh như thế nào? Trong trường hợp của Ethereum, câu trả lời là Máy ảo Ethereum (EVM). EVM tạo thành xương sống cho cách thức vận hành của mạng lưới Ethereum. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về khái niệm, cách thức hoạt động, lợi ích và các trường hợp sử dụng của EVM. Nhưng trước khi đi sâu, hãy cùng giới thiệu ngắn gọn về hợp đồng thông minh.

Tóm tắt

• Vitalik Buterin tạo ra Ethereum để tiên phong trong việc giới thiệu các hợp đồng thông minh. Những hợp đồng tự thực hiện này chạy trên Máy ảo Ethereum (EVM).

• EVM là phần mềm cho phép chạy và triển khai các hợp đồng thông minh trên mạng lưới Ethereum.

• EVM xử lý giao dịch ở hai trạng thái: trạng thái thế giới (số dư tài khoản và hợp đồng thông minh) và trạng thái máy (thực hiện các bước giao dịch).

• Hợp đồng thông minh được viết bằng Solidity và được biên soạn thành bytecode. EVM sẽ thực hiện chúng. Phí gas giúp cung cấp bảo mật và hạn chế việc lạm dụng tài nguyên.

• Tác động của EVM được thể hiện trong các trường hợp như token ERC-20, sàn giao dịch phi tập trung, NFT, cho vay DeFi và DAO.

Hợp đồng thông minh là gì?

Hợp đồng thông minh là các chương trình máy tính hoặc ứng dụng chạy tự động trên mạng lưới blockchain. Hợp đồng thông minh bao gồm các mã dữ liệu mà nhà phát triển triển khai để thực hiện các hướng dẫn cụ thể. Người dùng không kiểm soát các hợp đồng thông minh khi chúng chạy theo chương trình đã lập trình.

Mạng lưới Ethereum là blockchain đầu tiên triển khai hợp đồng thông minh. Nhờ đó, hàng triệu hợp đồng thông minh đã được mã hóa và triển khai trên blockchain Ethereum ngày nay. EVM đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được kỳ tích đó.

Máy ảo Ethereum (EVM) là gì?

EVM được tích hợp vào trung tâm của giao thức. Đúng như tên gọi, EVM là máy ảo hoặc phần mềm kỹ thuật số cung cấp năng lượng cho mạng lưới Ethereum. Phần mềm máy ảo có thể thực hiện các chương trình, lưu trữ dữ liệu, kết nối với mạng lưới và thực hiện các tác vụ tính toán khác. Phần mềm máy ảo cũng chịu trách nhiệm thực hiện mã và triển khai hợp đồng thông minh.

Cách thức hoạt động

Vì xử lý nhiều tác vụ hơn là chỉ các giao dịch giá trị ngang hàng nên Ethereum đòi hỏi một hệ thống tính toán phức tạp. Vì vậy, thay vì gọi mạng lưới này là sổ cái phân tán, nhà phát triển Ethereum gọi mạng này là "máy trạng thái không giới hạn". Đó chính là mô tả cơ bản về cách thức hoạt động của EVM. Do vậy, mạng lưới Ethereum bao gồm hai trạng thái: trạng thái thế giới và trạng thái máy.

Trạng thái thế giới

Trạng thái thế giới là nơi Ethereum lưu trữ số dư tài khoản và hợp đồng thông minh của mình. Tương tự như sổ cái Bitcoin, Ethereum mang tính phi tập trung, bất biến và mọi người đều có thể truy cập trực tuyến. EVM cập nhật lớp này mỗi khi hoàn thành một giao dịch. Điều đó có nghĩa là bất kỳ ai có block explorer đều có thể xem blockchain Ethereum và xem cùng một dữ liệu thực tế.

Trạng thái máy

Trạng thái máy là nơi EVM tiến hành xử lý từng bước các giao dịch. Trạng thái máy cũng thường được gọi là sandbox của Ethereum dành cho nhà phát triển. Mạng lưới Ethereum xử lý hai loại giao dịch. Loại đầu tiên là "message call" — khi một tài khoản chuyển token ETH sang tài khoản khác. Trong trường hợp này, EVM sẽ chuyển token ETH từ địa chỉ ví này sang địa chỉ ví khác. Sau đó, giao dịch sẽ được cập nhật trên trạng thái thế giới. Người gửi sẽ bị tính phí gas cho các tính toán đã hoàn thành khi gửi giao dịch.

Loại giao dịch thứ hai được gọi là “tạo hợp đồng”. Đây là thời điểm nhà phát triển muốn thực hiện hợp đồng thông minh trên Ethereum. Trong trường hợp này, người gửi cung cấp phí gas và nhập ¨bytecode Hợp đồng thông minh¨.

Ngôn ngữ lập trình Solidity

Ngôn ngữ máy tính được sử dụng rộng rãi nhất để tạo hợp đồng thông minh Ethereum là Solidity. Giống như Javascript, đây là ngôn ngữ cấp cao phù hợp với con người, nhưng máy móc không hiểu được. Do đó, sau khi nhà phát triển viết một hợp đồng thông minh bằng Solidity, họ phải dịch nó thành ngôn ngữ máy hoặc bytecode bằng trình biên dịch Máy ảo Ethereum, chẳng hạn như solc.

Thực hiện hợp đồng thông minh

Khi EVM thực hiện mã, nguồn cung gas sẽ giảm theo chi phí gas của các tính toán được thực hiện. Nếu tại bất kỳ thời điểm nào nguồn cung gas giảm về 0 trước khi giao dịch hoàn tất, EVM sẽ dừng ngay lập tức. Nó từ bỏ giao dịch và không thay đổi trạng thái thế giới. Mạng lưới không bị ảnh hưởng, nhưng số dư ETH của người gửi giảm xuống để thanh toán các tính toán được sử dụng để thực hiện mã đến điểm dừng. Tuy nhiên, nếu quá trình thực hiện hoàn tất thành công, EVM sẽ cập nhật trạng thái thế giới để khớp với phiên bản trạng thái máy.

Phí gas Ethereum

Như chúng ta có thể thấy từ trên, phí gas đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý các giao dịch trên blockchain Ethereum. Khi Ethereum sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW), việc xử lý giao dịch cần có phần cứng và điện, và thợ đào cần có ưu đãi để thực hiện nhiệm vụ của họ. Trong trường hợp xử lý chuyển giao token ETH, phí gas thay đổi tùy thuộc vào tình trạng tắc nghẽn của bể.

Khi thực hiện hợp đồng thông minh, phí gas sẽ đóng một vai trò khác. Tại thời điểm thực hiện, bytecode của Hợp đồng thông minh được chia thành các phần nhỏ hơn gọi là “opcode”. Opcode là viết tắt của Operational Codes (Mã hoạt động) và là hướng dẫn mà EVM sử dụng để thực hiện các tính toán. Mỗi opcode được gán một khoản phí gas — opcode càng phức tạp thì chi phí càng cao. Bước này rất cần thiết để giữ cho blockchain Ethereum an toàn trước các cuộc tấn công độc hại. Ví dụ: nếu người dùng triển khai một cuộc tấn công DDos, EVM sẽ tiếp tục thực hiện hợp đồng thông minh ở trạng thái máy. Hệ thống sẽ tính phí gas cho mỗi tính toán và khi người gửi hết gas, hệ thống sẽ từ bỏ giao dịch.

Lợi ích của EVM là gì?

Như đã mô tả ở trên, EVM ngăn chặn các hoạt động độc hại tấn công mạng lưới. Điều đó cho phép thực hiện các hợp đồng thông minh và các dịch vụ tự động khác trong một nền tảng an toàn và đáng tin cậy.

Mạng lưới Ethereum là hệ sinh thái tiền mã hóa lớn nhất tại thời điểm viết bài này. Hơn nữa, đây được coi là tiêu chuẩn vàng để tạo ứng dụng phi tập trung (DApp) và triển khai hợp đồng thông minh. Nhiều blockchain khác đã tạo các side chain cho phép nhà phát triển Ethereum chuyển các ứng dụng mà không cần thay đổi mã.

EVM cũng mang tính phi tập trung, nghĩa là bất kỳ ai cũng có thể tạo hợp đồng thông minh trên Ethereum mà không cần được cấp quyền. EVM cũng cho phép nhà phát triển xây dựng và triển khai các dịch vụ và ứng dụng phi tập trung, và gần đây đã trở nên cực kỳ phổ biến.

Các trường hợp sử dụng EVM

Với Máy ảo Ethereum thực hiện hợp đồng thông minh, nhiều phát minh mới đã xuất hiện trong không gian blockchain. Sau đây là Top năm trường hợp sử dụng EVM:

Token ERC-20

Token ERC-20 được tạo bởi các hợp đồng thông minh bằng cách sử dụng cấu trúc dữ liệu được xác định trước. Cấu trúc dữ liệu chịu trách nhiệm đặt tên cho token, phân phối và theo dõi token đó. Vào năm 2017, khi các đợt phát hành coin đầu tiên (ICO) trở nên phổ biến, nhiều loại tiền mã hóa mới đã được ra mắt bằng cách sử dụng token ERC-20. Hiện tại, cách sử dụng token ERC-20 hiệu quả nhất là dành cho stablecoin, chẳng hạn như USDT.

Sàn giao dịch phi tập trung (DEX)

Sàn giao dịch phi tập trung (DEX) cho phép người dùng mua, bán hoặc giao dịch tiền mã hóa bằng cách triển khai hợp đồng thông minh. Các sàn giao dịch như Uniswap và ShushiSwap cũng sử dụng các ứng dụng market maker tự động (AMM), cho phép người dùng khai thác các bể thanh khoản của token mà không bị bên thứ ba can thiệp.

NFT

Token không thể thay thế (NFT) là các tác phẩm kỹ thuật số được lưu trữ trên blockchain. Chúng xác thực quyền sở hữu và không thể bị sao chép. Những người đam mê blockchain sử dụng hợp đồng thông minh để tạo và đúc các bộ sưu tập NFT. Một số bộ sưu tập NFT đắt nhất bao gồm Bored Ape Yacht Club (BAYC) và Cryptopunks. Người nắm giữ có thể chuyển nhượng hoặc giao dịch NFT trên các thị trường như OpenSea.

Cho vay DeFi

Cho vay tài chính phi tập trung (DeFi) đề cập đến các nền tảng cho phép người dùng cho vay hoặc vay tiền mã hóa mà không cần sử dụng bên thứ ba. Hợp đồng thông minh chi phối các giao thức vay và cho vay. Các khoản vay được phát hành ngay lập tức cho người đi vay và đôi khi người cho vay nhận được tiền lãi hằng ngày.

Tổ chức tự trị phi tập trung (DAO)

Tổ chức tự trị phi tập trung (DAO) là tổ chức cộng đồng không có cơ quan trung ương. Trong DAO, các thành viên cá nhân cùng nhau đưa ra quyết định quản trị liên quan đến dự án. Các quy tắc của DAO được thiết lập bởi các thành viên cốt lõi trong cộng đồng và được triển khai thông qua hợp đồng thông minh.

Hạn chế của EVM

EVM có hai hạn chế đáng kể. Đầu tiên, EVM yêu cầu người dùng phải có kiến thức trước về Solidity và kỹ năng lập trình. Nhiều người cần trợ giúp về coding, gây khó khăn cho người dùng mới trong việc tạo và tương tác với hợp đồng thông minh.

Hạn chế thứ hai là phí gas có thể trở nên rất đắt đỏ khi tạo hợp đồng thông minh hoặc triển khai ứng dụng mạng lưới Ethereum.

Những loại tiền mã hóa nào tương thích với EVM?

Các blockchain tương thích với EVM là một giải pháp đơn giản để giải quyết vấn đề phí gas đắt đỏ. Các nhà phát triển đã mượn một số phần nhất định của mạng lưới Ethereum và tạo ra DApp cho phép người dùng chuyển tài sản giữa bất kỳ mạng lưới EVM nào một cách nhanh chóng và dễ dàng. Nhiều blockchain phổ biến nhất hiện nay đều tuân theo cách tiếp cận tương thích với EVM này, chủ yếu là:

• Binance Smart Chain

• Avalanche

• Fantom

• Cardano

• Polygon

• Tron

Tương lai của EVM

Dựa trên nền tảng cơ bản của Bitcoin, tầm nhìn của Vitalik Buterin là tạo ra một siêu máy tính phi tập trung mà hầu như tất cả mọi người đều có thể truy cập. Máy ảo Ethereum có vai trò rất lớn trong việc biến tầm nhìn đó thành hiện thực. Kể từ khi ra đời, EVM đã có một số nâng cấp và tiếp tục phát triển, cải thiện.

Nâng cấp Dencun giới thiệu EIP-4844, đưa proto-danksharding vào Ethereum. Điều này giúp giảm đáng kể phí gas bằng cách cho phép mạng lưới xử lý dữ liệu giao dịch Layer-2 hiệu quả hơn. Proto-danksharding được củng cố bởi một loại dữ liệu mới có tên là blobs, được xóa khỏi blockchain thay vì được lưu trữ vĩnh viễn. Trong khi đó, EIP-4788 — cũng là một phần của nâng cấp Dencun — đã giúp tăng cường khả năng tương tác bằng cách cho phép EVM truy cập trực tiếp vào trạng thái của Chuỗi Beacon. Điều này rất cần thiết cho các giao thức như staking thanh khoản và tương tác cross-chain. Nâng cấp Dencun hoàn tất vào tháng 3/2024.

Nhìn về phía trước, lộ trình của Ethereum nhấn mạnh khả năng mở rộng thông qua rollup, với EVM zero-knowledge (zkEVM) đóng một vai trò quan trọng. zkEVM cho phép xử lý giao dịch off-chain hiệu quả trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích với Ethereum, cải thiện khả năng mở rộng.

Lời kết

Máy ảo Ethereum là một phần của cơ sở hạ tầng nền tảng của mạng lưới Ethereum. Điều cần thiết là cho phép hợp đồng thông minh chạy trên blockchain, trong đó phần mềm chịu trách nhiệm thực hiện nhiều tác vụ tính toán. Ngoài tầm quan trọng về mặt vận hành, EVM còn bảo vệ mạng lưới bằng cách giúp ngăn chặn các cuộc tấn công, hỗ trợ nền tảng an toàn, linh hoạt và phi tập trung để nhà phát triển xây dựng.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về mạng lưới Ethereum đang phát triển? Hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về Blast Layer-2 cung cấp lợi nhuận gốc và tìm hiểu về Curve Finance, sàn giao dịch phi tập trung stablecoin được xây dựng trên Ethereum.