ما هي آلة الإيثريوم الافتراضية وكيف تعمل؟

أصبحت Ethereum منصة العقود الذكية الأكثر شعبية في الغالب بسبب Ethereum Virtual Machine (EVM). 

في تقنية blockchain، تعد EVM أمرًا لا غنى عنه، حيث تتعامل مع كل شيء بدءًا من الحفاظ على العقود الذكية وحتى تنفيذ التطبيقات اللامركزية. 

ولكن هناك الكثير من العقبات التي يتعين التغلب عليها، مثل مشاكل التوسع وعدم كفاءة الغاز. 

تهدف هذه المقالة إلى مساعدتك في فهم مزايا وعيوب EVM ضمن بيئة blockchain الديناميكية من خلال تحليل بنيتها والأدوات المتاحة وخطط التحديث القادمة.

الوجبات السريعة الرئيسية

• تعتبر آلة Ethereum الافتراضية (EVM) ضرورية لتنفيذ العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية (dApps) على blockchain Ethereum.
• تم اعتماد EVM على نطاق واسع عبر سلاسل الكتل المتعددة مثل Binance Smart Chain وPolygon، مما يسمح بالتوافق بين السلاسل.
• تستخدم حلول الطبقة 2 مثل Optimistic Rollups وzk-Rollups أداة EVM لتحسين قابلية توسع Ethereum وتقليل رسوم الغاز.
• إن آلة التصويت الإلكترونية لديها بعض القيود، بما في ذلك عدم كفاءة الغاز والافتقار إلى المعالجة المتوازية، مما قد يعيق الأداء.
• يمكن للمطورين الوصول إلى مجموعة متنوعة من الأدوات، بما في ذلك Remix وTruffle وHardhat، للمساعدة في بناء العقود الذكية واختبارها وتصحيح أخطائها على EVM.
• تتيح محاكيات EVM وأجهزة المحاكاة مثل Ganache للمطورين اختبار العقود الذكية محليًا قبل نشرها على الشبكة الرئيسية، مما يقلل من الأخطاء والتكاليف.

ما هو جهاز Ethereum Virtual Machine (EVM)؟

المصدر: ميديوم

آلة Ethereum الافتراضية (EVM) هي المحرك الحسابي الأساسي الذي يدعم Ethereum، وهي مسؤولة عن تنفيذ العقود الذكية وتشغيل التطبيقات اللامركزية (dApps) على blockchain. 

إنه بمثابة جهاز كمبيوتر عالمي لامركزي حيث يمكن لأي شخص نشر وتنفيذ التعليمات البرمجية بطريقة لا تعتمد على الثقة. 

تعمل EVM على معالجة التعليمات المكتوبة بلغات البرمجة عالية المستوى، مثل Solidity، وترجمتها إلى بايت كود منخفض المستوى، والذي يمكنها تنفيذه. 

يتم تخزين هذا الرمز الثانوي على blockchain Ethereum ويتم تشغيله على كل عقدة في الشبكة، مما يضمن تنفيذ العقد بشكل موحد عبر النظام بأكمله.

أحد الميزات الرئيسية لـ EVM هو قدرتها على التعامل مع العقود الذكية - الاتفاقيات ذاتية التنفيذ مع القواعد والشروط المحددة مسبقًا. 

يتم تشغيل هذه العقود في بيئة معزولة على EVM، مما يعني أنها لا تؤثر على أجزاء أخرى من النظام، مما يضمن الأمان والموثوقية. 

بالإضافة إلى ذلك، فإن EVM عبارة عن بنية تعتمد على المكدس، والتي تعالج الأوامر عن طريق دفع البيانات وإرسالها من وإلى المكدس. 

يتم التحكم في هذه العملية الحسابية من خلال نظام الغاز، والذي يتطلب من المستخدمين الدفع مقابل تنفيذ العمليات، مما يساعد على منع إساءة الاستخدام وضمان الاستخدام الفعال للموارد.

بنية الآلة الافتراضية للإيثريوم

تعمل آلة Ethereum الافتراضية (EVM) كهندسة تعتمد على المكدس، مما يعني أنها تنفذ التعليمات باستخدام بنية بيانات تُعرف باسم المكدس. 

في هذا النموذج، تقوم EVM بمعالجة الأوامر عن طريق دفع القيم وإرسالها إلى المكدس وإليه، حيث يبلغ حجم كل عنصر 256 بت. 

يُعدّ المكدس أساسيًا لمعالجة العمليات الحسابية، إذ لا يحتوي جهاز EVM على سجلات عامة كالحواسيب التقليدية. بل يعمل المكدس كذاكرة مؤقتة لمعالجة البيانات أثناء تنفيذ العقود الذكية. 

على سبيل المثال، عند إجراء عملية رياضية مثل الجمع، تقوم EVM بدفع الرقمين إلى المكدس، وإضافتهما، ثم تخزين النتيجة مرة أخرى على المكدس.

يتيح هذا التصميم القائم على المكدس لـ EVM أن تكون فعالة وقابلة للتنبؤ عند تنفيذ تعليمات العقد الذكي. 

إنه يبسط إدارة البيانات المؤقتة، مما يقلل التعقيد عند مقارنته بأنظمة تعتمد على السجلات. 

ومع ذلك، فإن كومة EVM لها حدود، مثل عمق ثابت يبلغ 1024 عنصرًا، مما يعني أن العمليات المعقدة للغاية قد تؤدي إلى أخطاء تجاوز سعة المكدس إذا تم تجاوز هذا الحد.

مكونات آلة التصويت الإلكترونية

المصدر: ResearchGate

تتكون آلة Ethereum الافتراضية (EVM) من عدة مكونات رئيسية تعمل معًا لتنفيذ العقود الذكية وإدارة التطبيقات اللامركزية.

تنفيذ التعليمات البرمجية

في آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM)، تُكتب العقود الذكية بلغات برمجة عالية المستوى مثل Solidity. ثم تُجمّع هذه العقود إلى شيفرة ثنائية المستوى، وهي شيفرة يفهمها جهاز EVM. 

يتم تخزين هذا الرمز الثانوي على blockchain، وفي كل مرة يتم فيها استدعاء عقد، يقوم EVM بتنفيذ هذا الرمز الثانوي خطوة بخطوة.

عند تنفيذ عقد، تقوم EVM بتشغيل كل تعليمة واحدة تلو الأخرى، ومعالجة المنطق مثل الحسابات وتخزين البيانات والتواصل مع العقود الأخرى. 

على سبيل المثال، إذا تمت كتابة عقد لنقل الرموز من مستخدم إلى آخر، تقوم EVM بمعالجة الكود الثنائي لتحديث الأرصدة في تخزين العقد. 

ويضمن هذا أن النقل يتبع قواعد العقد وأن جميع العقد في شبكة Ethereum تصل إلى نفس النتيجة.

نموذج الذاكرة والتخزين

تستخدم آلة EVM نوعين متميزين من تخزين البيانات : الذاكرة والتخزين.

الذاكرة مؤقتة وتوجد فقط أثناء تنفيذ العقد الذكي. تُستخدم لتخزين البيانات الوسيطة، مثل العمليات الحسابية أو المتغيرات المطلوبة مؤقتًا.

على سبيل المثال، عند جمع رقمين في عقد، قد تُخزَّن النتيجة في الذاكرة قبل معالجتها لاحقًا. ولأن الذاكرة تُمحى بعد انتهاء المعاملة، فهي أكثر كفاءةً وأقل تكلفةً من التخزين.

التخزين دائم ويحتفظ بالبيانات حتى بعد إتمام المعاملة. يُستخدم التخزين لحفظ المعلومات المهمة، مثل أرصدة الرموز أو حالات العقود، التي يجب أن تبقى محفوظة مع مرور الوقت.

على سبيل المثال، في عقد الرمز المميز، يُخزَّن رصيد كل مستخدم هنا. يُعد تعديل البيانات المخزنة أكثر تكلفة من حيث تكلفة الغاز (رسوم الحساب)، لذا يهدف المطورون إلى ترشيد استخدام التخزين لتحسين التكاليف.

كومة

إن آلة EVM هي آلة تعتمد على المكدس، مما يعني أنها تستخدم بنية بيانات تسمى المكدس لإدارة العمليات.

المكدس أشبه بقائمة، حيث لا يمكن إضافة أو إزالة البيانات إلا من الأعلى، وفقًا لمبدأ "الداخل أخيرًا، الخارج أولًا" (LIFO). يبلغ حجم كل عنصر مُدرج في المكدس 256 بت، وهو ما يُطابق حجم كلمة آلة القيمة المُضافة (EVM).

على سبيل المثال، إذا احتاجت آلة التصويت الإلكترونية إلى إضافة رقمين، فإنها تدفع هذين الرقمين إلى المكدس. 

ثم يُجري عملية الجمع بإخراجها ومعالجتها، ثم يُعيد النتيجة إلى المكدس. يتسع المكدس لما يصل إلى ١٠٢٤ عنصرًا، وفي حال تجاوز هذا الحد، تفشل المعاملة. 

إن بساطة المكدس تسمح لـ EVM بالتعامل مع العمليات الحسابية بكفاءة، ولكنها تعني أيضًا أن العمليات المعقدة للغاية قد تؤدي إلى أخطاء إذا امتلأت المكدس.

الغاز والرسوم

يُعدّ الغاز جزءًا أساسيًا من آلة EVM، إذ يضمن كفاءة الشبكة وأمانها. تتطلب كل عملية تُنفّذ على آلة EVM كميةً معينةً من الغاز، والتي يجب على المستخدمين دفع ثمنها بالإيثريوم (العملة المشفرة الأصلية لإيثريوم). يُمثّل الغاز رسومًا مقابل استخدام الموارد الحاسوبية لآلة EVM، مما يمنع إساءة الاستخدام والرسائل غير المرغوب فيها.

على سبيل المثال، قد تكلف العمليات البسيطة مثل جمع رقمين 3 وحدات غاز، في حين أن المهام الأكثر تعقيدًا، مثل كتابة البيانات إلى وحدة التخزين، تكون أكثر تكلفة بكثير. 

إذا نفدت كمية الغاز في المعاملة قبل اكتمالها، فإنها تفشل، ويتم التراجع عن أي تغييرات تم إجراؤها، ولكن لا يتم استرداد الغاز المنفق. 

يشجع نظام الغاز هذا المطورين على كتابة أكواد فعالة ويمنع العمليات غير الفعالة أو الضارة من زيادة تحميل الشبكة.

رموز عمليات EVM

رموز العمليات هي التعليمات الأساسية التي يفهمها جهاز التصويت الإلكتروني وينفذها. كل رمز عملية هو أمر بسيط يُحدد الإجراء المطلوب تنفيذه، مثل إضافة أرقام، أو تخزين بيانات، أو الانتقال إلى جزء مختلف من الكود. 

يوجد أكثر من 140 رمزًا تشغيليًا في EVM، وكل منها له تكلفة غاز محددة مرتبطة به.

فمثلا:

• أضف:يأخذ رقمين من المجموعة، ويجمعهما، ثم يُعيد الناتج إلى مكانه. هذا يكلف ٣ وحدات بنزين.
• متجر:يُخزَّن البيانات في مخزن العقد. تُعد هذه العملية من أغلى العمليات، إذ تتكلف 20,000 وحدة غاز.

تعمل EVM على معالجة العقود الذكية وتضمن تنفيذ كل تعليمات بدقة عبر شبكة Ethereum بأكملها من خلال تنفيذ هذه التعليمات البرمجية خطوة بخطوة.

بيانات الاتصال

تشير بيانات الاتصال إلى بيانات الإدخال المُرسلة مع المعاملة عند استدعاء عقد ذكي. تحتوي هذه البيانات على معلومات حول الوظيفة المطلوب تنفيذها والمعلمات المطلوبة لها. 

على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بتحويل الرموز المميزة باستخدام عقد ذكي، فإن بيانات الاستدعاء ستتضمن اسم الوظيفة (على سبيل المثال، تحويل ) والمعلمات (عنوان المستلم والمبلغ المراد تحويله).

تقوم EVM بقراءة بيانات المكالمة هذه لفهم الوظيفة التي يجب تنفيذها وكيفية التعامل مع المعاملة. 

على الرغم من أن بيانات المكالمة تشكل جزءًا من المعاملة، إلا أن قراءتها لا تتطلب تكلفة وقود، ولكنها تتطلب تكلفة وقود بناءً على حجمها عند تضمينها في المعاملة.

حجم الكلمة في آلة التصويت الإلكترونية

تعمل وحدة EVM بحجم كلمة ثابت يبلغ 256 بت (32 بايت). وهذا يعني أن جميع البيانات التي تعالجها، سواء كانت أرقامًا أو عناوين أو تعليمات، يبلغ طولها 256 بت.

يتماشى اختيار التصميم هذا مع التركيز على Ethereum للأمان التشفيري، حيث تتطلب معظم العمليات التشفيرية (على سبيل المثال، التجزئة) التعامل مع أعداد كبيرة.

على سبيل المثال، عندما تقوم EVM بمعالجة عنوان مكون من 32 بايت أو حساب نتيجة معاملة، فإنها تستخدم حجم الكلمة 256 بت. 

يجعل حجم الكلمة الثابت هذا جهاز EVM أكثر أمانًا وكفاءة في التعامل مع العمليات الرياضية المعقدة اللازمة للمهام التشفيرية. 

ومع ذلك، فهذا يعني أيضًا أن القيم الأصغر يتم توسيعها إلى 256 بت، مما قد يؤدي في بعض الأحيان إلى عدم الكفاءة في التعامل مع البيانات.

نموذج تنفيذ EVM

المصدر: الوثائق الأساسية

يعرف نموذج تنفيذ EVM القواعد والعمليات الخاصة بكيفية تشغيل تطبيقات Ethereum اللامركزية والعقود الذكية على blockchain.

نموذج حسابات الإيثريوم

تعمل آلة إيثيريوم الافتراضية (EVM) مع نوعين من الحسابات: الحسابات المملوكة خارجياً (EOAs) وحسابات العقود.

• الحسابات المملوكة خارجيًا (EOA) يتم التحكم بها بمفاتيح خاصة، وتمثل المستخدمين على الشبكة. يمكن لهذه الحسابات إرسال واستقبال الإيثريوم وبدء المعاملات.
• حسابات العقودمن ناحية أخرى، تحتوي هذه الحسابات على رموز عقود ذكية، ولا يمكنها تنفيذ إجراءات إلا عند تفعيلها بواسطة أمر شراء أو عقد آخر. لا تحتوي هذه الحسابات على مفاتيح خاصة، ولكنها تستجيب للمكالمات الصادرة عن حسابات أخرى.

على سبيل المثال، عندما ترسل الأثير من محفظتك إلى عقد ذكي، يتفاعل EOA الخاص بك مع حساب العقد، مما يؤدي إلى تشغيل الكود الخاص به لتنفيذ وظيفة محددة، مثل نقل الرموز أو تخزين البيانات.

مكالمات الرسائل والمعاملات

في آلة إيثرنت الافتراضية (EVM ) ، تتم التفاعلات بين الحسابات من خلال مكالمات الرسائل والمعاملات.

• A صفقة هي حزمة بيانات مُوقّعة تُرسل من EOA. يُمكنها نقل الإيثر أو استدعاء دالة في عقد ذكي. تُبثّ المعاملات إلى شبكة الإيثريوم، ويُعالجها عمال المناجم أو المُصدّقون.
• A مكالمة رسالة يحدث هذا عند تفاعل عقد مع عقد آخر أو اتفاقية EOA. على عكس المعاملات، تكون مكالمات الرسائل داخلية ولا تتطلب توقيعًا بمفتاح خاص.

على سبيل المثال، عندما يرسل مستخدم معاملة إلى عقد تبادل لامركزي، يمكن للعقد إجراء مكالمة رسالة إلى عقد رمز لنقل الرموز نيابة عن المستخدم.

ميكانيكا الغاز في التنفيذ

تستخدم آلة إيثرنت الافتراضية (EVM) الغاز لإدارة تكلفة تنفيذ العمليات ومنع إساءة استخدام الشبكة. الغاز هو وحدة قياس مقدار العمل الحسابي المطلوب لتنفيذ معاملة أو عقد.

لكل عملية في آلة الصرف الآلي (EVM)، من العمليات الحسابية البسيطة إلى تخزين البيانات، تكلفة وقود ثابتة. قبل تنفيذ أي معاملة، يجب على المستخدم تحديد حد أقصى للوقود، والذي يحدد الحد الأقصى لكمية الوقود التي يرغب في دفعها مقابل هذا التنفيذ. 

إذا نفدت كمية الغاز في المعاملة قبل إتمامها، فإنها تفشل، ويتم التراجع عن أي تغييرات، على الرغم من عدم استرداد الغاز المنفق.

على سبيل المثال، تبلغ تكلفة إرسال الأثير 21,000 ألف وحدة غاز، في حين تبلغ تكلفة تخزين البيانات في عقد أكثر من ذلك بكثير، حيث قد تصل إلى أكثر من 20,000 ألف وحدة غاز.

دورة تنفيذ EVM

تُنفذ آلة إيثرنت الافتراضية (EVM) المعاملات في دورة منظمة تتضمن جلب البيانات وفك تشفيرها وتنفيذها . تتضمن هذه العملية عدة خطوات:

• جلب:يقوم EVM باسترجاع التعليمات التالية (رمز العملية) من البايت كود الخاص بالعقد.
• فك تشفير:يقوم جهاز EVM بفك تشفير التعليمات لمساعدتك على فهم العملية التي يجب إجراؤها.
• تنفيذ:يقوم جهاز EVM بإجراء العملية، مثل الحساب الرياضي، أو استرجاع البيانات، أو استدعاء العقد.

تتكرر هذه الدورة حتى تُعالَج جميع التعليمات أو حتى ينفد مخزون المعاملة. تضمن دورة التنفيذ أن تُعالج كل عقدة في شبكة الإيثريوم نفس التعليمات، مع الحفاظ على الإجماع.

دورة حياة العقد في EVM

تتبع العقود الذكية في EVM دورة حياة محددة، من النشر إلى الإنهاء النهائي:

• خلقيتم نشر العقد بإرسال معاملة تحتوي على الرمز الثنائي الخاص به. بعد النشر، يحصل العقد على عنوان فريد على شبكة إيثريوم.
• تفاعليتم تفعيل العقود من خلال المعاملات أو مكالمات الرسائل. بمجرد تفعيلها، تُنفّذ آلة القيمة المُضافة (EVM) شفرة العقد، والتي قد تشمل قراءة البيانات أو كتابتها، أو استدعاء عقود أخرى، أو تحويل الأموال.
• تدمير الذات:يمكن إنهاء العقود عن طريق الاتصال بـ تدمير الذات يؤدي هذا إلى إزالة العقد من سلسلة الكتل ونقل أي إيثر متبقي إلى عنوان محدد.

على سبيل المثال، قد يقوم العقد الذي يدير حملة تمويل جماعي بتدمير نفسه بمجرد انتهاء الحملة، مما يضمن عدم إمكانية استخدامه مرة أخرى.

لغات البرمجة وآلة القيمة المضافة

تدعم آلة Ethereum الافتراضية (EVM) العديد من لغات البرمجة، مما يتيح للمطورين كتابة ونشر العقود الذكية بسلاسة.

الصلابة وآلة التصويت الإلكترونية

المصدر: ميديوم

تُعدّ لغة Solidity لغة البرمجة الأكثر استخدامًا لكتابة العقود الذكية على منصة Ethereum. وهي لغة عالية المستوى ذات كتابة ثابتة، مصممة خصيصًا لآلة Ethereum الافتراضية (EVM).

تتيح Solidity للمطورين كتابة عقود ذكية يمكن نشرها على blockchain Ethereum والتفاعل مع عقود أخرى أو حسابات مملوكة خارجيًا (EOA). 

يتم تجميع الكود المكتوب بلغة Solidity إلى بايت كود EVM ، وهو كود الآلة منخفض المستوى الذي تفهمه EVM وتنفذه.

على سبيل المثال، سيحدد عقد Solidity الأساسي لنقل الرموز وظائف مثل transfer() للتعامل مع حركة الرموز بين المستخدمين.

عند نشر هذا العقد، يتم تجميع كود Solidity الخاص به إلى رمز ثنائي، ويقوم EVM بتنفيذ هذا الرمز الثنائي كلما تم استدعاء العقد. 

تدعم لغة Solidity مجموعة متنوعة من أنواع البيانات وهياكل التحكم، مما يجعلها مرنة لإنشاء تطبيقات لامركزية معقدة (dApps) مثل البورصات اللامركزية، وبروتوكولات الإقراض، أو معايير الرموز المميزة (مثل ERC-20 و ERC-721).

لغات أخرى متوافقة مع EVM

على الرغم من أن لغة Solidity هي اللغة السائدة، إلا أن هناك لغات برمجة أخرى متوافقة مع آلة EVM مصممة لتقديم ميزات مختلفة أو لتلبية حالات استخدام محددة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك:

• VyperVyper هو بديل أبسط وأكثر أمانًا من Solidity. يهدف إلى تقليل التعقيد في العقود الذكية من خلال توفير ميزات أقل، مما يُسهّل تدقيق الكود وفهمه. يُستخدم Vyper غالبًا في التطبيقات التي يكون فيها الأمان بالغ الأهمية، مثل التمويل اللامركزي (DeFi) البروتوكولات.
• يولYul لغة برمجة وسيطة مصممة لتحسينات أكثر تقدمًا. وهي أقل مستوى من Solidity، مما يسمح للمطورين بتحسين الأداء، مما يجعلها مفيدة لتحسين تكاليف الوقود. تُستخدم Yul غالبًا في الحالات التي يحتاج فيها المطورون إلى تحكم دقيق في تنفيذ العقود.

تتم أيضًا ترجمة هذه اللغات إلى بايت كود EVM، مما يسمح بنشرها وتنفيذها على شبكة Ethereum تمامًا مثل العقود المستندة إلى Solidity. 

على سبيل المثال، قد يتم اختيار Vyper لمشروع يتطلب أمانًا صارمًا، بينما قد يتم استخدام Yul في تطبيق لامركزي مهم للأداء يهدف إلى تقليل رسوم الغاز.

بايت كود EVM

المصدر: تراستلوك

بايت كود EVM هو لغة الآلة منخفضة المستوى التي تُنفّذها آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM). بمجرد كتابة عقد ذكي بلغة عالية المستوى مثل Solidity أو Vyper، يُجمّع إلى بايت كود. 

يتم بعد ذلك تخزين هذا الرمز الثانوي على blockchain Ethereum وتشغيله بواسطة EVM كلما تم استدعاء العقد.

يتكون رمز البايت الخاص بـ EVM من رموز العمليات ، وهي تعليمات فردية يمكن لـ EVM فهمها، مثل العمليات الحسابية أو أوامر تخزين البيانات أو تعليمات التحكم في التدفق.

على سبيل المثال، يخبر رمز العملية ADD جهاز EVM بإضافة رقمين على المكدس، بينما يقوم رمز العملية SSTORE بتخزين قيمة في مساحة تخزين العقد. 

يحتوي كل رمز تشغيلي على تكلفة غاز محددة، وتحسين كيفية هيكلة الكود الثنائي يمكن أن يساعد في تقليل الغاز المطلوب لتنفيذ العقد.

على سبيل المثال، من المفترض أن يتضمن العقد المصمم للتعامل مع عمليات نقل الرموز تعليمات بايت كود للتحقق من الأرصدة وتحديث التخزين وإصدار الأحداث. 

تقوم EVM بقراءة هذه التعليمات وتنفيذها في كل مرة يتم فيها استدعاء العقد، مما يضمن نفس النتيجة عبر جميع العقد في شبكة Ethereum.

تكاليف الغاز والرسوم والكفاءة

المصدر: فينيماتيكس

تلعب تكاليف ورسوم الغاز دورًا حاسمًا في تحديد كفاءة وقابلية التوسع للعقود الذكية والتطبيقات اللامركزية على آلة إيثيريوم الافتراضية (EVM).

حساب الغاز وكفاءته

في آلة إيثيريوم الافتراضية (EVM)، يمثل الغاز التكلفة الحسابية اللازمة لتنفيذ معاملة أو عقد ذكي. كل عملية تُنفذها آلة إيثيريوم الافتراضية، سواء كانت عملية جمع بسيطة أو كتابة بيانات إلى وحدة التخزين، لها تكلفة غاز محددة.

على سبيل المثال، تكلف عملية أساسية مثل جمع رقمين 3 وحدات غاز، بينما يمكن أن تصل تكلفة تخزين البيانات في عقد باستخدام رمز العملية SSTORE إلى 20,000 وحدة غاز.

يتم دفع رسوم الغاز بعملة الإيثر (ETH)، ويتم حساب إجمالي تكلفة الغاز للمعاملة عن طريق ضرب الغاز المستخدم بسعر الغاز.

يُحدد المستخدم سعر الغاز، وهو يُمثل مقدار الإيثر الذي يرغب في دفعه لكل وحدة غاز. في حال ازدحام الشبكة، يُمكن للمستخدمين تحديد سعر أعلى للغاز لتحفيز المُعدّنين أو المُصادقين على إعطاء الأولوية لمعاملاتهم. 

يعد الاستخدام الفعال للغاز أمرًا بالغ الأهمية، حيث أن العقود التي تم تحسينها بشكل سيئ يمكن أن تؤدي إلى رسوم أعلى، مما يجعل المعاملات أكثر تكلفة للمستخدمين.

على سبيل المثال، تبلغ تكلفة نقل الأثير بين الحسابات 21,000 وحدة غاز، ولكن التفاعل مع العقود الذكية المعقدة يمكن أن يكلف أكثر بكثير، خاصة إذا كان العقد يتضمن تغييرات تخزين متعددة أو استدعاءات وظيفية.

تقنيات تحسين الغاز

يُعدّ تحسين استخدام الغاز من الاعتبارات الرئيسية لمطوري العقود الذكية، إذ يُمكن أن يُخفّض تقليل استهلاك الغاز تكاليف المعاملات بشكل كبير. من بين التقنيات الشائعة لتحسين استخدام الغاز:

• تقليل عمليات الكتابة في التخزين:نظرًا لأن تخزين البيانات على blockchain يعد أحد العمليات الأكثر تكلفة، يمكن للمطورين تحسين استخدام الغاز من خلال تقليل عدد المرات التي تتم فيها كتابة البيانات إلى التخزين. 

على سبيل المثال، بدلاً من تحديث رصيد المستخدم بشكل متكرر أثناء معاملات متعددة، قد يقوم المطورون بإجراء تحديثات مجمعة لتقليل عدد عمليات التخزين.

• هياكل البيانات الفعالةاختيار هياكل البيانات المناسبة يُساعد في خفض تكاليف الوقود. على سبيل المثال، استخدام مصفوفات أصغر أو أنواع بيانات أكثر إحكامًا يُقلل من استخدام التخزين، وبالتالي يُقلل من... رسوم الغاز. 

غالباً ما يفضل المطورون استخدام uint8 أو uint16 بدلاً من uint256 إذا كانت الأرقام الأصغر كافية لمنطق العقد.

• تحسين الحلقة والوظيفةيمكن أن تؤدي الحلقات والمهام المتكررة إلى زيادة استهلاك الوقود بسرعة. يمكن للمطورين خفض تكاليف الوقود عن طريق الحد من عدد التكرارات في الحلقات أو إعادة صياغة الكود للتخلص من العمليات الحسابية غير الضرورية. 

على سبيل المثال، يجب على العقود تجنب الحلقات المعقدة التي تتكرر عبر مجموعات كبيرة من البيانات، حيث يمكن أن تصبح هذه الحلقات مكلفة.

من خلال تطبيق هذه التقنيات التحسينية وغيرها، يمكن للمطورين إنشاء عقود أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة للمستخدمين.

سيناريوهات حد الغاز ونفاد الغاز

يجب أن تتضمن كل معاملة إيثيريوم حدًا للغاز ، والذي يحدد الحد الأقصى لمقدار الغاز الذي يرغب المستخدم في إنفاقه على تلك المعاملة.

يضمن حد الغاز هذا عدم استنفاد المستخدمين لجميع الأثير الخاص بهم عن طريق الخطأ في معاملة تستغرق وقتًا طويلاً. 

إذا تجاوزت المعاملة حد الغاز قبل اكتمالها، فسيؤدي ذلك إلى خطأ نفاد الغاز ، وتفشل المعاملة.

على سبيل المثال، إذا حدد مستخدم حدًا أقصى للغاز يبلغ 50,000 ألف وحدة غاز لمعاملة تتطلب في النهاية 60,000 ألف وحدة غاز، فستتوقف المعاملة في منتصف الطريق، ولن يتم إجراء أي تغييرات على blockchain. 

يظل المستخدم يخسر الإيثر المُنفق على الغاز حتى نقطة الفشل. لذلك، من المهم للمستخدمين والمطورين تقدير حدود الغاز بدقة لتجنب فشل المعاملات.

في العقود الذكية المعقدة، غالبًا ما يتضمن المطورون عمليات فحص الغاز للتأكد من عدم نفاد الغاز من المعاملات بشكل غير متوقع. 

وبنفس الطريقة، يمكن للمستخدمين تعديل حد الغاز الخاص بهم استنادًا إلى التعقيد المتوقع للمعاملة لضمان اكتمالها بنجاح.

الأمن في آلة التصويت الإلكترونية

يعد الأمان في آلة Ethereum الافتراضية (EVM) أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة وسلامة العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية.

الثغرات الأمنية الشائعة في العقود الذكية

تتعرض العقود الذكية المنتشرة على Ethereum Virtual Machine (EVM) إلى العديد من الثغرات الأمنية بسبب طبيعتها غير القابلة للتغيير والعامة. 

بمجرد نشر العقود الذكية، لا يمكن تعديلها، مما يجعل ضمان أمنها أمرًا بالغ الأهمية. من بين أكثر نقاط الضعف شيوعًا:

• هجمات العودةيحدث هجوم إعادة الدخول عندما يستدعي عقد خارجي العقد الأصلي قبل اكتمال التنفيذ الأولي. هذا يسمح للمهاجم باستغلال حالة العقد، مثل استنزاف الأموال بشكل متكرر قبل تحديث رصيد العقد. 

على سبيل المثال، استغل اختراق DAO سيئ السمعة في عام 2016 ثغرة إعادة الدخول، مما أدى إلى سرقة ملايين الأثير.

• تجاوز/نقصان عدد صحيحفي العقود الذكية، يجب إدارة العمليات على الأعداد الصحيحة بعناية. إذا أصبح الرقم أكبر أو أصغر مما يستطيع نوع البيانات التعامل معه، فسيؤدي ذلك إلى تجاوز أو نقصان في البيانات. 

يمكن أن يؤدي هذا إلى سلوك غير صحيح في العقد، مثل سك الرموز غير المصرح به أو التلاعب بالقيمة.

• الحرمان من الخدمة (دوس)يمكن أن تحدث هجمات الحرمان من الخدمة (DoS) عندما يُغمر العقد عمدًا بكمية هائلة من البيانات أو المعاملات، مما يجعله غير صالح للاستخدام. كما يمكن للمهاجمين استغلال قيود الطاقة، مما يجعل تنفيذ وظائف العقد مكلفًا للغاية بالنسبة للمستخدمين الشرعيين.

قد تؤدي هذه الثغرات إلى فقدان الأموال، أو تعطل العقود، أو عدم استقرار الشبكة. لذلك، يجب على المطورين اتباع أفضل الممارسات وإجراء اختبارات شاملة للحد من المخاطر قبل نشر العقود.

آليات أمن آلات التصويت الإلكترونية

تتضمن آلة الإيثريوم الافتراضية عدة آليات أمان لحماية العقود وضمان سلامة المعاملات. تشمل هذه الآليات:

• الحد من الغازيعمل نظام الغاز كطبقة حماية ضد الحلقات اللانهائية أو العمليات الحسابية المفرطة. كل معاملة محدودة بكمية الغاز التي يوفرها المستخدم، مما يضمن عدم استمرار العقد إلى أجل غير مسمى أو استخدام موارد مفرطة. 

يساعد هذا على منع إساءة استخدام الشبكة ويحمي العقود من هجمات الحرمان من الخدمة بسبب الحلقات اللانهائية.

• العزلة:تعزل آلة القيمة المُضافة (EVM) العقود الذكية عن بعضها البعض. تعمل العقود في بيئة معزولة، ما يعني أنها لا تتفاعل مع العقود والبيانات الأخرى إلا من خلال وظائف مُحددة صراحةً. 

ويضمن هذا أنه حتى في حالة المساس بعقد واحد، فإنه لا يمكن أن يتداخل بشكل مباشر مع تنفيذ العقود الأخرى أو البيانات المخزنة في حسابات منفصلة.

• التحقق من التوقيعيضمن جهاز EVM التوقيع الصحيح للمعاملات التي تُجريها الحسابات الخارجية باستخدام مفاتيح تشفير. هذا يمنع الوصول غير المصرح به أو التلاعب بالمعاملات، حيث لا يمكن إلا لمالك المفتاح الخاص بدء أي معاملة من حسابه.

وفي حين توفر هذه الآليات مستوى أساسياً من الأمان، يظل المطورون مسؤولين عن تأمين منطق العقد الخاص بهم وتجنب نقاط الضعف المعروفة.

تدقيق العقود الذكية لضمان أمن آلات القيمة الإلكترونية

يعد التدقيق خطوة بالغة الأهمية لضمان أمان العقود الذكية قبل نشرها على شبكة Ethereum. 

يتضمن تدقيق العقود الذكية مراجعة قاعدة بيانات العقد، وتحديد الثغرات الأمنية المحتملة، والتأكد من التزامه بأفضل الممارسات. تركز عملية التدقيق عادةً على:

• مراجعة الكوديقوم المدققون بمراجعة كود العقد سطرًا بسطر للكشف عن الأخطاء والثغرات الأمنية والمنطق غير الفعال. يساعد هذا في اكتشاف مشاكل مثل تجاوزات الأعداد الصحيحة، أو ضوابط الوصول غير السليمة، أو المكالمات الخارجية المعرضة للخطر.
• الاختباريُجري المدققون اختبارات يدوية وآلية على العقد. يشمل ذلك اختبارات وحدوية للوظائف الفردية، واختبارات محاكاة لتقييم أداء العقد في ظل سيناريوهات مختلفة، مثل أحجام المعاملات الكبيرة أو الحالات الاستثنائية.
• التحقق الرسميفي بعض الحالات، تُستخدم أساليب رسمية لإثبات صحة سلوك العقود الذكية رياضيًا. وهذا يوفر مستوى أعلى من الضمان، خاصةً للعقود عالية المخاطر، مثل تلك المستخدمة في تطبيقات التمويل اللامركزي (DeFi).

تتخصص شركات التدقيق، مثل CertiK وOpenZeppelin، في تقديم مراجعات متعمقة للعقود الذكية لتحديد المخاطر واقتراح التحسينات اللازمة. ويمكن للتدقيق الشامل أن يساعد في تقليل نقاط الضعف، مما يضمن أداء العقد بأمان على آلة القيمة الإلكترونية.

حالات استخدام آلة التصويت الإلكترونية

تلعب آلة Ethereum الافتراضية (EVM) دورًا مهمًا في تشغيل تطبيقات blockchain المختلفة، من التمويل اللامركزي (DeFi) إلى NFTs والعقود الذكية.

التطبيقات اللامركزية (dApps)

المصدر: بلو ماناكين

التطبيقات اللامركزية (dApps) هي برامج برمجية تعمل على شبكة blockchain، وعادةً ما تستخدم العقود الذكية لمنطقها الخلفي. 

تلعب آلة Ethereum الافتراضية (EVM) دورًا مهمًا في تنفيذ هذه التطبيقات اللامركزية، حيث إنها تسمح لها بالتفاعل مع blockchain بطريقة آمنة ولامركزية.

على سبيل المثال، تستخدم التطبيقات اللامركزية الشهيرة مثل Uniswap (بورصة لامركزية) وAave (منصة إقراض لامركزية) آلة القيمة الإلكترونية لمعالجة الصفقات والقروض والتفاعلات الأخرى دون الاعتماد على سلطة مركزية. 

يمكنك التفاعل مباشرةً مع سلسلة الكتل (blockchain)، وتضمن آلة القيمة الإلكترونية (EVM) تنفيذ جميع المعاملات كما هو مُدوّن في شيفرة العقد الذكي. يُعزز هذا النهج اللامركزي الأمان والشفافية وتحكم المستخدم في أمواله أو بياناته.

العقود الذكية

العقود الذكية هي اتفاقيات ذاتية التنفيذ، حيث تُكتب شروطها مباشرةً في الشيفرة البرمجية. تتولى آلة القيمة المُضافة (EVM) مسؤولية تنفيذ هذه العقود، وضمان أدائها الدقيق كما هو مُخطط لها بعد نشرها. 

تعمل هذه العقود على أتمتة مجموعة واسعة من العمليات، بدءًا من عمليات نقل الرموز البسيطة إلى الاتفاقيات المالية المعقدة، وهي الأساس للعديد من الخدمات المستندة إلى Ethereum.

على سبيل المثال، يمكن إنشاء خدمة الضمان باستخدام عقد ذكي، حيث يتم الاحتفاظ بالأموال حتى يتم استيفاء الشروط المحددة مسبقًا. 

بمجرد التحقق من هذه الشروط (مثل تسليم البضائع)، تُصدر آلة القيمة الإلكترونية الأموال تلقائيًا للبائع، مما يُلغي الحاجة إلى وسطاء. يُقلل استخدام العقود الذكية التكاليف، ويزيد الكفاءة، ويُتيح تفاعلات بين الأطراف دون الحاجة إلى ثقة.

منصات DeFi

تستفيد منصات التمويل اللامركزي (DeFi) من آلة إيثرنت الافتراضية (EVM) لإنشاء منتجات وخدمات مالية لا تعتمد على الوسطاء الماليين التقليديين.

توفر هذه المنصات للمستخدمين أدوات مالية مختلفة، مثل الإقراض والاقتراض والتجارة وزراعة العائد، مباشرة على blockchain.

على سبيل المثال، Compound وMakerDAO منصتا تمويل لامركزي مبنيتان على شبكة Ethereum. تتيحان للمستخدمين إقراض أو اقتراض العملات المشفرة دون الحاجة إلى بنك. 

تضمن آلة القيمة المضافة (EVM) تنفيذ بروتوكولات الإقراض بشكل آمن، وحساب أسعار الفائدة ومتطلبات الضمانات والعوامل الأخرى تلقائيًا. 

بإمكانك كسب الفائدة أو الحصول على قروض من خلال التفاعل مع هذه المنصات عبر العقود الذكية، مع ضمان EVM لتطبيق جميع الشروط.

الرموز غير القابلة للفطريات (NFTs)

الرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) هي أصول رقمية فريدة تمثل ملكية عنصر أو جزء معين من المحتوى، مثل الفن أو الموسيقى أو المقتنيات.

يتيح EVM إنشاء ونقل NFTs من خلال العقود الذكية التي تتبع معايير مثل ERC-721 أو ERC-1155.

على سبيل المثال، تستخدم منصات مثل OpenSea وRarible آلة القيمة الإلكترونية (EVM) لسك وشراء وبيع الرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs). عندما يشتري المستخدم رمزًا غير قابل للاستبدال، تُسجل آلة القيمة الإلكترونية (EVM) عملية نقل الملكية على سلسلة كتل الإيثريوم، مما يضمن للمشتري سجل ملكية قابل للتحقق منه وثابت. 

لقد غيرت NFTs الصناعات مثل الفن الرقمي والألعاب من خلال السماح للمبدعين برمزية أعمالهم وبيعها مباشرة لهواة الجمع، مع معالجة جميع المعاملات وتأمينها بواسطة EVM.

تنفيذات EVM عبر السلاسل ومتعددة السلاسل

لم تعد آلة إيثيريوم الافتراضية (EVM) مقتصرة على إيثيريوم، حيث أنها الآن تشغل التطبيقات عبر سلاسل الكتل المتعددة من خلال تطبيقات السلاسل المتعددة والسلاسل المتقاطعة.

EVM على سلاسل الكتل الأخرى

تم اعتماد آلة Ethereum الافتراضية (EVM) من قبل العديد من سلاسل الكتل خارج Ethereum، مما يسمح للمطورين ببناء وتشغيل عقود ذكية متوافقة مع Ethereum على شبكات أخرى. 

تُطبّق سلاسل الكتل هذه آلية القيمة المُضافة (EVM) لدعم نفس التطبيقات القائمة على Solidity، مما يُسهّل على المطورين نشر التطبيقات اللامركزية (dApps) عبر منصات متعددة. ومن الأمثلة على ذلك:

• سلسلة بينانس الذكية (BSC)BSC هي سلسلة كتل متوافقة مع EVM، تتيح للمطورين نقل تطبيقات إيثريوم اللامركزية (dApps) بأقل قدر من التغييرات. وتوفر معاملات أسرع ورسومًا أقل مقارنةً بإيثريوم، مما يجعلها جذابة لبعض التطبيقات اللامركزية مثل البورصات اللامركزية (DEXs) ومنصات زراعة العائدات.
• بوليجون (Matic سابقًا)بوليجون هو حلٌّ لتوسيع نطاق الطبقة الثانية لإيثريوم، يدعم EVM، مما يُمكّن تطبيقات إيثريوم اللامركزية من العمل برسوم معاملات أقل وأوقات معالجة أسرع. ويُستخدم على نطاق واسع في الألعاب، وأسواق NFT، وتطبيقات التمويل اللامركزي (DeFi).
• الانهيار الجليدي وفانتوم:تعتبر كل من Avalanche وFantom من سلاسل الكتل عالية الأداء التي تنفذ EVM، مما يوفر لمطوري Ethereum الفرصة لتوسيع نطاق تطبيقاتهم إلى شبكات جديدة بسرعة أكبر وتكاليف أقل.

تعمل سلاسل EVM المتوافقة هذه على تعزيز النظام البيئي لـ Ethereum من خلال توفير منصات بديلة ذات مزايا مميزة، مثل قابلية التوسع والقدرة على تحمل التكاليف، مع الحفاظ على التوافق مع التطبيقات اللامركزية المستندة إلى Ethereum.

حلول EVM والطبقة 2

المصدر: BTSE

تم بناء حلول الطبقة الثانية على أساس إيثيريوم للمساعدة في توسيع نطاق الشبكة، وتقليل رسوم المعاملات، وزيادة الإنتاجية دون تغيير الطبقة الأساسية (الطبقة 1).

صُممت العديد من حلول الطبقة الثانية لتكون متوافقة مع EVM، مما يضمن انتقالًا سلسًا للتطبيقات اللامركزية التي تعمل حاليًا على إيثريوم. ومن الأمثلة الرئيسية على ذلك:

• التراكمية المتفائلةتستخدم حلول مثل Optimism وArbitrum عمليات تجميع متفائلة لتجميع معاملات متعددة خارج السلسلة وإرسال إثبات واحد إلى سلسلة Ethereum الرئيسية. وهي متوافقة مع EVM، مما يسمح للمطورين بنقل عقودهم الذكية بأقل تعديلات.
• zk- تراكميتستخدم عمليات تجميع البيانات zk-Rollups، مثل تلك التي طورتها zkSync، أدلة المعرفة الصفرية للتحقق من صحة المعاملات خارج السلسلة. هذه التجميعات متوافقة أيضًا مع EVM، وهي مصممة لتقليل الحمل الحسابي على الإيثريوم مع الحفاظ على الأمان.

تعمل حلول الطبقة 2 على تقليل رسوم الغاز بشكل كبير وزيادة إنتاجية شبكة Ethereum، مع الاستمرار في استخدام EVM لتنفيذ العقود، مما يجعلها مهمة لاستراتيجية التوسع الخاصة بـ Ethereum.

تطور آلة التصويت الإلكترونية

بمرور الوقت، تكيفت EVM للتغلب على قيودها، مع تطورات مثل Ethereum 2.0 وحلول Layer 2 التي تعد بآلة افتراضية أكثر كفاءة.

حدود آلة التصويت الإلكترونية

لقد أثبتت آلة Ethereum الافتراضية أنها أداة قوية للتطبيقات اللامركزية، ولكنها تعاني من بعض القيود:

• معوقات الأداء:تعالج آلة القيمة المضافة (EVM) المعاملات بشكل تسلسلي، مما قد يؤدي إلى بطء في أوقات التنفيذ، خاصةً أثناء ازدحام الشبكة. ويؤدي ذلك إلى ارتفاع رسوم الغاز وتأخير تأكيد المعاملات.
• عدم كفاءة الغازبعض عمليات آلات القيمة الإلكترونية مكلفة من حيث استهلاك الغاز، خاصةً فيما يتعلق بالتخزين وبعض العمليات الحسابية. هذا يحد من تعقيد العقود الذكية، إذ يتعين على المطورين تحسين كفاءة استهلاك الغاز باستمرار لتجنب ارتفاع تكلفة المعاملات بشكل كبير.
• عدم التوازيلا يدعم التصميم الحالي لآلة EVM التنفيذ المتوازي للمعاملات، مما يعني ضرورة معالجة جميع العمليات واحدةً تلو الأخرى. وهذا يحدّ من قابلية التوسع والإنتاجية، لا سيما مع تزايد الطلب على شبكة Ethereum.

وتؤدي هذه القيود إلى دفع البحث والتطوير المستمر بهدف تحسين أو استبدال أجزاء من آلة التصويت الإلكترونية لزيادة أدائها وقابليتها للتوسع وكفاءتها.

إيثريوم 2.0 ومستقبل آلة القيمة المضافة (EVM)

مع الانتقال إلى إيثيريوم 2.0 (ETH2)، تنتقل شبكة إيثيريوم من آلية إثبات العمل (PoW) إلى آلية إثبات الحصة (PoS).

يهدف هذا التحديث إلى تحسين قابلية التوسع والأمان وكفاءة الطاقة. مع ذلك، لن يتم استبدال آلة التصويت الإلكترونية نفسها، بل سيتم تطويرها لتعمل ضمن هذا النظام البيئي الجديد.

• سلاسل شارديُقدّم إيثريوم 2.0 تقنية التجزئة، حيث تُقسّم الشبكة إلى سلاسل أصغر (شظايا) تُعالج المعاملات بالتوازي. قد يُخفّف هذا الازدحام ويُخفّض رسوم الغاز، ولكنه سيتطلّب تعديلات على كيفية تفاعل آلة EVM مع سلاسل الشظايا هذه.
• بيئات التنفيذ:في Ethereum 2.0، هناك خطط لإنشاء بيئات التنفيذ، والتي ستعمل جنبًا إلى جنب مع EVM لدعم التطبيقات الأكثر تعقيدًا وتمكين الآلات الافتراضية الأخرى من التعايش على Ethereum. 

يمكن أن يفتح هذا الباب أمام قدر أكبر من المرونة في كيفية تنفيذ العقود الذكية وتحسين الأداء دون تغيير EVM بشكل أساسي.

تشير خريطة طريق Ethereum 2.0 إلى دور مستمر لـ EVM في مستقبل الشبكة ولكن مع تعزيز القدرة على التوسع والتكيف.

الابتكارات والترقيات في آلة التصويت الإلكترونية

هناك جهود جارية عديدة لتطوير آلة التصويت الإلكتروني لجعلها أكثر كفاءةً وتنوعًا. ومن أبرز هذه الابتكارات:

• آلة التصويت الإلكتروني 384يسعى هذا الاقتراح إلى توسيع أنواع البيانات الأصلية في آلة التصويت الإلكتروني، مما يسمح بعمليات تشفير أكثر كفاءة، وهي عمليات تستهلك كميات كبيرة من الغاز حاليًا. من خلال زيادة حجم كلمات آلة التصويت الإلكتروني، يمكن تبسيط بعض العمليات الحسابية، مما يقلل من تكلفة العمليات المعقدة.
• eWASM (Ethereum WebAssembly)eWASM هي مبادرة لاستبدال آلة EVM بـ WebAssembly (WASM)، وهي آلة افتراضية أكثر حداثة وتنوعًا. تتميز WASM بسرعة أكبر، وتدعم التنفيذ المتوازي، وتُستخدم على نطاق واسع خارج تطبيقات blockchain. 

إذا تم تنفيذ eWASM بالكامل، فسوف يمكّن Ethereum من معالجة العقود بكفاءة أكبر وفتح الشبكة للمطورين الملمين بلغات البرمجة السائدة.

• تجريد الحسابيهدف هذا التحديث المقترح إلى تبسيط تفاعل الحسابات والعقود مع الشبكة. من خلال تبسيط بعض التعقيدات المتعلقة بالتحقق من التوقيع وإدارة المعاملات، سيسمح هذا التحديث بتصميم عقود ذكية أكثر مرونة وسهولة في الاستخدام، مما يُحسّن وظائف آلة القيمة الإلكترونية.

تهدف هذه الابتكارات إلى ضمان بقاء EVM قادرة على المنافسة وقادرة على دعم نمو Ethereum على المدى الطويل.

نظام وأدوات إدارة القيمة الإلكترونية

تتمتع آلة Ethereum الافتراضية (EVM) بنظام بيئي متنامٍ من الأدوات المصممة لمساعدة المطورين في بناء العقود الذكية واختبارها وتحسينها بكفاءة.

أدوات المطور لـ EVM

تم إنشاء مجموعة واسعة من أدوات المطور لجعل العمل مع Ethereum Virtual Machine (EVM) أكثر كفاءة وسهولة في الاستخدام. 

تساعد هذه الأدوات المطورين على كتابة العقود الذكية وتجميعها ونشرها واختبارها، مما يضمن تحسين أدائها وأمانها. من أشهر هذه الأدوات:

• ريمكس IDERemix هي بيئة تطوير متكاملة (IDE) على الويب لكتابة واختبار العقود الذكية. تدعم لغة Solidity، وهي اللغة الرئيسية لكتابة عقود Ethereum الذكية، وتوفر مجموعة من أدوات تصحيح الأخطاء والنشر. تُستخدم على نطاق واسع من قِبل المطورين المبتدئين والمحترفين على حد سواء بفضل سهولة استخدامها ومرونتها.
• جناح الكمأةTruffle هو إطار عمل تطوير يُبسّط عملية بناء التطبيقات اللامركزية (dApps). يتضمن مجموعة من المكتبات لإدارة العقود، وإجراء الاختبارات الآلية، والتفاعل مع سلسلة كتل الإيثريوم. كما يتكامل Truffle مع أدوات أخرى مثل Ganache، الذي يُحاكي سلسلة كتل محليًا لأغراض الاختبار.
• قبعة الثابتHardhat بيئة تطوير شائعة أخرى توفر ميزات شاملة لتجميع العقود الذكية، وتصحيح الأخطاء، وإجراء الاختبارات. تدعم Solidity، وتوفر إضافات مرنة، مثل إمكانية تشغيل EVM محليًا لتكرارات سريعة أثناء التطوير.

تعمل هذه الأدوات على تبسيط عملية التطوير وتساعد في ضمان قدرة المطورين على بناء تطبيقاتهم المستندة إلى EVM واختبارها ونشرها بكفاءة.

تصحيح أخطاء EVM واختبارها

يعد تصحيح الأخطاء والاختبار خطوات حاسمة في تطوير العقود الذكية، نظرًا للطبيعة غير القابلة للتغيير لمعاملات blockchain. 

بمجرد نشر عقد ذكي، يصعب إصلاح الأخطاء، لذا يُعدّ الاختبار الدقيق أمرًا بالغ الأهمية. تتضمن بعض الأدوات الرئيسية لتصحيح الأخطاء والاختبار ما يلي:

• القاناشGanache، جزء من حزمة Truffle، هو مُحاكي بلوكتشين محلي يُتيح للمطورين إنشاء شبكة إيثريوم شخصية. يُحاكي Ganache بلوكتشين، مما يُمكّن المطورين من اختبار العقود الذكية دون دفع رسوم الغاز أو انتظار تأكيدات من شبكة إيثريوم الرئيسية. هذا يجعله مثاليًا لاختبار وظائف العقود في ظل ظروف مُختلفة.
• مصحح أخطاء الخوذة الصلبةيوفر Hardhat أدوات تصحيح أخطاء مدمجة تُمكّن المطورين من فحص تنفيذ العقود الذكية خطوة بخطوة. يُسهّل هذا تحديد المشكلات في المنطق أو اكتشاف مواطن ضعف كفاءة الغاز. تُتيح الأداة إجراء اختبار آني على شبكة محلية، مما يُقلل من خطر نشر عقود بها أخطاء أو غير فعّالة.
• تغطية الصلابةتغطية الصلابة هي أداة تقيس مدى اختبار شيفرة العقد الذكي. يضمن ذلك تغطية الوظائف الحرجة والحالات الطارئة أثناء الاختبار، مما يقلل من خطر الثغرات الأمنية غير المكتشفة في العقد المُطبّق.

يساعد الاختبار الشامل باستخدام هذه الأدوات على منع الأخطاء المكلفة والثغرات الأمنية في العقود المباشرة.

محاكيات وأجهزة محاكاة EVM

تتيح محاكيات EVM وأجهزة المحاكاة للمطورين محاكاة بيئة تنفيذ شبكة Ethereum على أجهزتهم المحلية. 

تساعد هذه الأدوات في اختبار العقود الذكية وضبط أدائها وتصحيح أخطائها قبل نشرها على الشبكة الرئيسية. من بين أدوات المحاكاة الشائعة الاستخدام:

• القاناشكمُحاكي لتقنية بلوكتشين، يُتيح Ganache للمطورين تشغيل سلسلة بلوكتشين إيثريوم محلية لاختبار المعاملات، ونشر العقود، ومراقبة استخدام الغاز في بيئة مُتحكم بها. يُمكن للمطورين محاكاة التفاعلات الواقعية، مما يُساعدهم على تحسين تطبيقاتهم اللامركزية وعقودهم.
• ملعب آلات التصويت الإلكترونيةEVM Playground هي أداة قائمة على المتصفح، تُمكّن المطورين من كتابة وتجميع وتنفيذ بايت كود EVM مباشرةً في بيئة اختبار. يُعدّ هذا مفيدًا بشكل خاص للمطورين الذين يرغبون في استكشاف سلوك رموز عمليات EVM المحددة أو استكشاف مشاكل العقود منخفضة المستوى وإصلاحها.
• إيث فيدلEthFiddle أداة خفيفة الوزن عبر الإنترنت تتيح للمستخدمين تجربة مقتطفات Solidity فورًا. يمكن للمطورين مشاركة مقتطفات الأكواد البرمجية واختبارها بسرعة، مما يجعلها أداة تعاونية لتصحيح أخطاء واختبار أجزاء صغيرة من الأكواد البرمجية.

تعتبر هذه المحاكيات وأجهزة المحاكاة ضرورية لضمان أداء العقود الذكية كما هو متوقع قبل النشر، مما يوفر الوقت والموارد في عملية التطوير.

خاتمة

تُعد آلة Ethereum الافتراضية (EVM) العمود الفقري لسلسلة Ethereum blockchain، حيث تدعم التطبيقات اللامركزية والعقود الذكية ومنصات DeFi و NFTs. 

إن توافقها عبر السلسلة ودورها في حلول الطبقة 2 يسلط الضوء على أهميتها في النظام البيئي الأوسع للبلوكشين. 

ومع ذلك، فإنها تواجه أيضًا قيودًا، مثل عدم كفاءة الغاز ونقص التوازي، والتي تهدف الترقيات المستمرة مثل Ethereum 2.0 والابتكارات مثل eWASM إلى معالجتها. 

بفضل نظام بيئي قوي من أدوات المطورين وأنظمة التصحيح ومحاكيات الأخطاء، تواصل EVM التطور، مما يضمن بقائها المحرك الرئيسي لمشهد Ethereum اللامركزي المتنامي.

مع تقدم تقنية blockchain، ستواصل EVM التكيف والتحسين، مما يقود مستقبل التطبيقات اللامركزية والعقود الذكية عبر منصات مختلفة.

الأسئلة الشائعة حول آلة الإيثريوم الافتراضية (EVM) 

يتناول قسم الأسئلة الشائعة هذا بعض الأسئلة الشائعة التي يمكن أن تساعدك في تضييق نطاق اختياراتك:

هل تعمل EVM على سلاسل الكتل الأخرى؟

نعم، EVM متوافق مع العديد من سلاسل الكتل الأخرى، مثل Binance Smart Chain، وAvalanche، وPolygon، مما يسمح لها بتشغيل التطبيقات القائمة على Ethereum.

ما هي لغة البرمجة المستخدمة في EVM؟

لغة البرمجة الرئيسية المستخدمة في EVM هي Solidity، والتي يتم تجميعها في بايت كود EVM للتنفيذ على شبكة Ethereum.

كيف تقوم EVM بحساب رسوم الغاز؟

تحسب EVM رسوم الغاز بناءً على الموارد الحسابية اللازمة لكل معاملة أو تنفيذ عقد ذكي، حيث تتطلب العمليات الأكثر تعقيدًا كمية غاز أعلى.

هل يمكن لـ EVM تشغيل أي نوع من التعليمات البرمجية؟

نعم، إن EVM مكتملة تورينج، وهذا يعني أنها قادرة على تشغيل أي خوارزمية حسابية، إذا توفر لها الوقت والموارد الكافية.

كيف تعمل حلول الطبقة الثانية على تحسين EVM؟

تعمل حلول الطبقة 2 على تحسين EVM من خلال تفريغ المعاملات من شبكة Ethereum الرئيسية، مما يقلل من الازدحام ويخفض رسوم الغاز.

هل يتم استخدام EVM في جميع التطبيقات المستندة إلى Ethereum؟

نعم، يتم تنفيذ جميع التطبيقات اللامركزية (dApps) والعقود الذكية على شبكة Ethereum باستخدام EVM.

كيف يتعامل EVM مع أمان العقود الذكية؟

تعمل EVM على تعزيز الأمان من خلال تنفيذ العقود الذكية في بيئة معزولة، مما يمنع التعليمات البرمجية الضارة من التأثير على العقود الأخرى أو الشبكة.

ما هي رموز عمليات EVM؟

تعتبر أكواد عمليات EVM عبارة عن تعليمات منخفضة المستوى يتم تنفيذها بواسطة EVM لأداء مهام مثل العمليات الرياضية وتخزين البيانات والتحكم في التدفق في العقود الذكية.