ما هي آلة إيثريوم الافتراضية (EVM)؟

غالبًا ما يُشار إلى آلة الإيثريوم الافتراضيةEthereum virtual machine (EVM)  باسم "قلب Ethereum"، وهو ما هو عليه فعليًا؛ فمثلما يضخ القلب الدم في جميع أجزاء الجسم، فإن EVM يمنح المطورين القدرة على إنشاء عقود ذكية وتطبيقات DApps بلغة برمجة Solidity.

فضلًا عن أنها مسؤولة عن غالبية الـ DApps التي يتم إنشاؤها، وهو ما يميزها عن شبكة البيتكوين، وغيرها من دفاتر الأستاذ الموزعة، وخلال هذا المقال، سنتعرف على أجهزة EVM، ونحلل ماهيتها وكيفية عملها ودورها في تطوير DApp وتطوير الويب Web3.

ما هو EVM؟

EVM هي منصة برمجية، أو كمبيوتر افتراضي، يستخدمها المُطورون لإنشاء تطبيقات لامركزية DApps، وكذلك لتنفيذ ونشر العقود الذكية على نظام Ethereum، وسواء كنت مُبرمجًا مهتمًا بـ DApps أو مستثمرًا يرغب في معرفة المزيد عن عالم التشفير EVM المتطور بإستمرار، فمن المُحتمل أنك على علم بأجهزة Ethereum الافتراضية. 

ووفقًا لـ Vitalik Buterin، مُبتكر شبكة الإيثريوم، كان BitTorrent أول DApp، اخترعه برام كوهين، كبروتوكول مشاركة الملفات في عام 2001، وعلى الرغم من الجهود العديدة لتدميره، إلا أن BitTorrent لا يزال حيًا للغاية.

ملحوظة: لإيقاف BitTorrent حقًا، يجب إغلاق كل جهاز كمبيوتر في كل منزل في جميع أنحاء العالم، فهي آلة افتراضية غير مُقيدة بالقيود المادية، وينطبق الشيء نفسه على EVM.

علاوة على ذلك، يلغي EVM الحاجة إلى أجهزة فائقة القوة، ويُعد منصة مثالية للمُبرمجين المُبتدئين، ومع ذلك، فإن معرفة مفاهيم البايت والمكدسات و البلوكتشين، مثل وظائف التجزئة وإثبات العمل POW، مفيدة عند محاولة إكتساب فهم أعمق للكود المتوافق مع EVM بشكل عام.

والغرض من EVM هو تحديد حالة كل كتلة في بلوكتشين الإيثريوم، وبينما تُشبه EVMs الشبكات الأخرى المُستندة إلى البلوكتشين، من حيث أنها تستخدم دفتر الأستاذ المُوزع للحفاظ على قواعد البيانات للمُعاملات، فإنها تُضيف طبقة أخرى من الوظائف نظرًا لقدراتها التعاقدية الذكية، كما إنه يُشير الكثير إلى هذه الطبقة الثانية على أنها آلة الحالة المُوزعة.

ماذا يفعل EVM؟

في أبسط أشكالها، تُعد EVM قاعدة بيانات كبيرة؛ للإحتفاظ بجميع حسابات وأرصدة الإيثريوم، وفي الوقت نفسه، فهي أيضًا حالة آلة لها القدرة على تنفيذ كود الآلة والتغيير مع إضافة كل كتلة جديدة إلى دفتر الأستاذ (البلوكتشين)، ويتم تحديد القواعد المُحددة التي تُحدد كيفية تغيير EVM مع كل كتلة جديدة من خلال EVM نفسه.

ببساطة أكثر، EVM هي محرك معالجة ومنصة برمجية تعمل مثل الكمبيوتر اللامركزي، من تطبيقات التشفير DeFi و EVM إلى الألعاب والأسواق مثل OpenSea، ويستخدم المطورون EVM لإنشاء DApps إستنادًا إلى الإيثريوم ولغة البرمجة المُتوافقة مع EVM ، Solidity.

والأهم من ذلك، أن EVM هي جزء من شبكة الإيثريوم المسؤولة عن تنفيذ ونشر العقود الذكية، فهي المكان الذي تعيش فيه العقود الذكية والملايين من DApps القائمة على بلوكتشين الإيثريوم، والـ  blockchain Ethereum كهيكل P2P للعقد الفردية المختلفة، وتتصل إحدى العقدة بالعقدة التالية، مما يجعل كل عقدة مسؤولة عن أمان وإستقرار النظام البيئي بأكمله، وللقيام بذلك والحفاظ على الإجماع في جميع أنحاء Ethereum blockchain، تستخدم كل عقدة EVM.

EVMs وتشابهها مع وحدات المعالجة المركزية CPU

لزيادة توضيح مفهوم EVM، من المُفيد العودة إلى الأساسيات من خلال التفكير في كيفية عمل برامج الكمبيوتر، جميع برامجهم مكتوبة بلغة برمجة، مثل Java أو C ++، ومع ذلك، نظرًا لأن وحدات المعالجة المركزية (CPU) لا يمكنها قراءة Java أو C ++، يتم تجميع الشفرة وترجمتها إلى الرمز الثانوي.

ويُذكر أن الإيثريوم ليست وحدة مُعالجة مركزية، وإنما هي شبكة مُوزعة في جميع أنحاء العالم مع 100 وحدة معالجة مركزية تعمل في نفس الوقت على EVM، ومع ذلك، فإن EVM يعمل كوحدة مُعالجة مركزية افتراضية أو آلة افتراضية تعمل داخل برنامج Go Ethereum أو Geth.

وعلى غرار البرامج الأخرى، يقوم المطورون بإنشاء DApps وكتابة العقود الذكية بلغة برمجة، تُسمى Solidity، ويتم تجميع كود Solidity في كود بايت وتوزيعه على كل كمبيوتر (عقدة) يقوم بتشغيل Geth في الشبكة.

وعندما يتم نشر عقد ذكي، تتلقى كل عقدة نسخة منه، وتقوم بتشغيل رمزها الثانوي وتعطي الرمز لمن دعا للنشر، مما يؤدي إلى تغيير الحالة، وهذا يعني أن الحالة الحالية للبلوكتشين قد تم تغييرها، والتي لا يمكن القيام بها إلا بإجماع كل عقدة.

لذلك، غالبًا ما يُشار إلى EVM باسم "آلة الحالة الموزعة"، ويتتبع حالة الـ blockchain حيث يتحول مع كل مُعاملة.

كيف تعمل أجهزة EVM؟

إذا سبق لك تنزيل أغنية أو فيلم أو برنامج من BitTorrent، فأنت تعلم ما يمكن أن تفعله الشبكة اللامركزية، وحتى أقوى السلطات في العالم لا يمكنها إزالتها؛ لأن القيام بذلك يتطلب إغلاق كل جهاز كمبيوتر مُرتبط بالشبكة.

ومن أفضل الطرق لتوسيع نطاق الشبكة اللامركزية إستخدام الأجهزة الافتراضية، التي تعمل كطبقة بين الأجهزة والرمز الذي تقوم بتنفيذه، ويمكن تشغيل الأجهزة الافتراضية على أجهزة وأنظمة تشغيل مختلفة من أي مكان في العالم.

كما تعمل الأجهزة الافتراضية مثل EVM بشكل مُشابه للأجهزة المادية المزودة بوحدات معالجة مركزية وذاكرة وتخزين، لكنها لا تعمل إلا ككود، ومن الناحية النظرية، يمكن لأي شخص تشغيل جهاز افتراضي، مما يمنحه المرونة وقابلية النقل التي تحتاجها الشبكات اللامركزية.

علاوة على ذلك، تستخدم EVM شبكة عقدية لامركزية لتنفيذ العقود الذكية؛ إذ إنها مكدس افتراضي ديناميكي في وضع الحماية، مُضمن داخل كل عقدة إيثريوم لتنفيذ رمز ثنائي للعقد الذكي، مُتوافق مع EVM.

العقود الذكية والعقد و P2P

عند التعرف على ماهية آلات EVM وما الذي تفعله للتشفير في حالات مثل إقراض DeFi، ضع في إعتبارك أن العقود الذكية مُكتوبة بلغة Solidity وغيرها من اللغات عالية المستوى، ثم تُترجم إلى رمز ثانوي وتُجمع إلى EVM، وهذا يعني أن رمز الجهاز معزول عن نظام الملفات والعمليات وشبكة الكمبيوتر المُضيف.

ويجب أن تتفق كل عقدة في شبكة الإيثريوم مع العقدة التالية؛ من أجل تنفيذ نفس التعليمات، وهذا يجعل جهاز EVM الظاهري Turing Complete، مما يعني أنه يمكنه تنفيذ خطوات منطقية للوظيفة الحسابية، ولكل تعليمات يطبقها EVM، ويتم تخصيص تكلفة لها، مما يسمح للنظام بتتبع تكاليف التنفيذ، تُقاس تكلفة إجراء مُعاملات تشفير EVM وتنفيذ التعليمات الأخرى بوحدات مُتوافقة مع EVM تُعرف بالغاز GAS.

ومن خلال تمكين الاقتصاد بناءً على رسوم التعليمات المُنفذة بدلًا من المُعاملات المالية المُنفذة، مثل البيتكوين، ويتم تحقيق Turing Completeness، وهذا يعني أن EVM عبارة عن كمبيوتر مُتصل عالميًا من نظير إلى نظير P2P، قادر على إنشاء عقود ذكية، وأحداث التمويل الجماعي P2P، واقتصاديات مشاركة الملفات والمزيد.

أكواد التشغيل

في الوقت الحالي، هناك ما يقرب من 150 شفرة تشغيل مختلفة يمكن لجهاز EVM تنفيذها، إذن، ما هي أكواد التشغيل، ولماذا هي مهمة في فِهم أجهزة القياس الإلكترونية؟.

يرجع السبب في الإشارة إلى EVM باسم Turing Complete إلى حد كبير إلى قدرته على تنفيذ التعليمات على مستوى الجهاز والمعروفة باسم أكواد التشغيل، وتساعد أكواد التشغيل المُتوافقة مع EVM جهاز EVM على إكمال مهام مُحددة تتعلق بمعاملات تشفير EVM أو العقود الذكية، ومع ذلك:

• يتم استخدام أكواد التشغيل لمجموعة مُتنوعة من العمليات، بدءًا من العمليات الحسابية وتسجيل البيانات إلى الذاكرة وإسترجاع معلومات الكتلة.
• لا تتم كتابة أكواد التشغيل مباشرة في EVM؛ نظرًا لقدرتها على السماح للمطورين بإنشاء العقود الذكية والتفاعل معها بسهولة.
• تتم كتابة EVMs بلغة برمجة Solidity، ومع ذلك، يجب تحويل هذه اللغة الأم إلى كود التشغيل؛ لكي يتم تفسير EVM.
• يتم تعيين بايت واحد لكل كود تشغيل، وهذا يعني أنه يمكن استخدام 256 كود تشغيل، كحد أقصى.

العقود الذكية

عند محاولة فهم ماهية EVM، من الضروري معرفة أساسية بالعقود الذكية ودورها في تشفير EVM و DeFi ووظائف البلوكتشين الأخرى.

ويُشار إلى العقود الذكية أحيانًا باسم "تطبيق EVM"، وهي سطور من التعليمات البرمجية المُتوافقة مع EVM، تستخدمها الأطراف للتعامل مع بعضها البعض دون استخدام طرف ثالث، أو تدخل من السلطات المركزية.

كما يوجد ضمن كل عقد ذكي قائمة مُحددة بالعمليات التي سيتم تنفيذها عند استيفاء شروط معينة داخل السلسلة أو خارجها، ويمكن أن تتراوح هذه العمليات من تحويل الأموال إلى عناوين معينة، إلى إنشاء عقود ذكية جديدة والتواصل بين العقود الحالية، وبدلًا من طلب طرف ثالث، يمكن لأي شخص إرسال الأموال إلى عنوان عقد ذكي للمُطالبة بهذه العمليات.

ملحوظة هامة: أخذت Ethereum مفهوم Bitcoin وشحنته من خلال السماح للمطورين ببناء عقود ذكية فوق البلوكتشين الخاصة بهم، وكانت الخطوة التالية هي خلق بيئة؛ حيث يمكن للعقود الذكية أن تعيش وتتفاعل مع بعضها البعض، وهذا هو المكان الذي تدخل فيه EVM.

علاوة على ذلك، يجمع EVM بين موارد ليس فقط وحدة واحدة بل الآلاف من وحدات المُعالجة المركزية المُتصلة بشبكة الإيثريوم، وبالإضافة إلى التحقق من المُعاملات، فإنه يترجم رمز التشغيل الذكي للعقد المكتوب في Solidity إلى رمز ثانوي؛ بحيث يمكن قراءة التعليمات وتنفيذ العمليات، وفي هذا الجزء الأخير، أنت بحاجة إلى غاز GAS.

الغاز GAS

الغاز GAS هو الوقود الذي يدفع EVM، سواء كنت تقوم بتحويل تشفير EVM أو تستثمر في NFT، فإن الغاز ضروري لدفع تكاليف تنفيذ العملية، ويعمل الغاز كرسوم حسابية مطلوبة لتنفيذ العقود الذكية، ويتم تعيين تكلفة غاز لكل كود تشغيل، وكلما زاد تعقيد كود التشغيل، زادت رسوم الغاز. 

ويتم فرض رسوم الغاز لتعويض المُدققين المسؤولين عن التحقق للتأكد من صِحة معلومات المُعاملة، وعدم وجود إستثناءات أو أخطاء من EVM، والأهم من ذلك، تساعد رسوم الغاز في منع هجمات DDoS والحفاظ على أمان الشبكة.

ونظرًا لأن نشر العقود المُعقدة على نطاق واسع سيتطلب عمليات حسابية طويلة ومكلفة، فإن المهاجمين لا يشجعون ماليًا على القيام بأي محاولات ضارة، وسيكون الهجوم ببساطة مُكِلفًا للغاية.

ما هي سلاسل الكتل المُتوافقة مع EVM؟

أثبتت قابلية التشغيل البيني بين سلاسل الكتل مشكلة كبيرة، فمع استمرار المشكلات المتعلقة بالإيثريوم - مثل رسوم الغاز المرتفعة والمُعاملات البطيئة - بدأ المطورون في إنشاء DApps والعقود الذكية إستنادًا إلى سلاسل الكتل غير المُرخصة الأخرى؛ لتقديم مُعاملات أسرع ورسوم أقل للغاز، ولسوء الحظ، فإن العديد من سلاسل الكتل هذه محدودة للغاية، وتفتقر إلى إمكانية التشغيل البيني مع سلاسل الكتل الأخرى.

كما أثبتت سلاسل الكتل المُتوافقة مع EVM أنها طريقة سهلة لحل هذه المشكلة، فبدلًا من البدء من نقطة الصفر وإنشاء بيئة مُشابهة لتلك الخاصة بـ EVM من خلال استخدام الجسور عبر السلاسل، يمكن للمطورين نسخ أجزاء معينة من شبكة الإيثريوم، وإنشاء DApps التي تُتيح للمستخدمين نقل الأصول بسرعة وسهولة بين أي شبكات EVM.

ومع قابلية التشغيل البيني هذه، تتبع العديد من سلاسل الكتل الأكثر إستخدامًا حاليًا هذا النموذج المتوافق مع EVM، وتتضمن الأمثلة بعضًا من أكبر الأسماء في مساحة تشفير EVM، مثل:Binance Smart) Chain، Avalanche، Fantom، Cardano، Polygon، Tron). 

وبغض النظر عن أسباب رغبتك في فِهم أجهزة EVM، من المهم أن تعرف أن كل هذه السلاسل الجانبية مُتوافقة مع EVM، فهي توفر جميع المزايا والوصول إلى بلوكتشين الإيثريوم، ولكن بسرعات أعلى وقدرة أعلى وتكاليف مُعاملات أقل.

وفي النهاية، عند مناقشة الـ blockchains المُتوافقة مع EVM، فإن كل ذلك يعود إلى التحسين وإنشاء أفضل تجربة مستخدم لامركزية مُمكنة، ومع ذلك، هناك فوائد أخرى أيضًا، وهي:

قابلية التشغيل البيني للنظام الإيكولوجي لإيثريوم

واحدة من أكبر فوائد أجهزة EVM هي قابليتها للتشغيل البيني داخل النظام البيئي للإيثريوم، فالإيثريوم هو البلوكتشين الأكثر استخدامًا في العالم، وبفضل EVM، فإن DApps القائمة على بلوكتشين الإيثريوم قادرة على التواصل والتفاعل مع بعضها البعض، مما يسمح بتجربة مستخدم أسرع وأكثر سلاسة، وباستخدام جسور الـ blockchain، يمكن تحقيق قابلية التشغيل البيني بين البلوكتشين، كما يمكن للمستخدمين إرسال الأصول بحرية عبر شبكات EVM من DApp إلى التالي.

سهولة نقل Dapps

تُسهِل أجهزة EVM ترحيل DApps وتوسيعها إلى سلاسل جديدة، دون الحاجة إلى إعادة كتابة أي رمز، ويتطلب استخدام نوع آخر من الأجهزة الافتراضية، مثل Move-VM أو Wasm، المزيد من الموارد ويجعل نقل DApps أكثر صعوبة.

حاجز منخفض لدخول مطوري Ethereum

يحتوي EVM أيضًا على دخول منخفض الحاجز لمطوري Ethereum، فلا داعي للقلق بشأن طبيعة أجهزة EVM، أو ما إذا كانت أكوادها مُتوافقة مع EVM، وليست هناك حاجة أيضًا لتعلم لغات البرمجة الأخرى؛ حيث يمكن للمطورين استخدام أدوات Ethereum المألوفة مثل Waffle و MetaMask.

حالات استخدام EVM

بعد التعرف على ماهية EVM وكيف تعمل، سنقوم بتوضيح كيفية توحيد كل شيء لتشغيل تشفير EVM والمشاريع الأخرى المُستندة إلى Ethereum.

رموز ERC-20

تُحفِز العديد من مشاريع DApps و Ethereum المستخدمين باستخدام رموز ERC-20، والتي تم تصميمها خصيصًا ليتم نقلها بسهولة بين العناوين والحفاظ على نفس القيمة عبر الشبكة؛ إذ يتم إنشاء الرموز المميزة لـ ERC-20 عن طريق العقود الذكية وفقًا لهياكل البيانات المُحددة، وهيكل البيانات هذا مسؤول عن تسمية الرمز المميز وتوزيعه ومراقبته، وتُستخدم هذه الرموز لأكثر من عملة تشفير EVM، حيث:

• تستخدم Nexus Mutual، التي توفر التأمين على العقود الذكية، الرمز المميز NXM ERC-20؛ لمنح المستخدمين القدرة على تقديم المُطالبات وتغطية الشراء. 
• Livepeer على الرغم من أنه ليس المثال الأكثر شيوعًا عند مناقشة أجهزة EVM، إلا أن شبكة دفق الفيديو اللامركزية تستخدم الرمز المميز Livepeer ERC-20؛ لتحفيز المستخدمين على تزويد الشبكة بالموارد. 

ملحوظة: هذان مجرد إثنين من العديد من DApps التي تتعامل مع رموز ERC-20.

AMMs و DEXs

تُتيح التبادلات اللامركزية DEXs تبادل الرموز المميزة ERC-20 من خلال نشر العقود الذكية، كما تُتيح هذه العقود الذكية للمستخدمين الاستفادة من مُجمعات السيولة الخاصة بالرموز، دون تدخل من طرف ثالث، مما يمنحهم لقب AMMs صانعي السوق الآليين، مثل   SushiSwap و Uniswap والعديد من البورصات الشعبية الأخرى، هي في الواقع تطبيقات لنموذج AMM اللامركزي هذا.

NFT Minting

رمز آخر شائع على نطاق واسع هو ERC-721 غير القابل للإستبدال، وتُستخدم العقود الذكية مع هذا الرمز بشكل متكرر لسك الرموز غير القابلة للإستبدال NFTs، وهي رموز مميزة لها قيمة فريدة عبر سلسلة بلوكشين الإيثريوم.

لم يكن من الممكن تصورها قبل بضع سنوات، ولكن، أصبح لجزء من التعليمات البرمجية الآن القدرة على إضفاء الطابع الديمقراطي على الوصول الافتراضي إلى أسواق الفن، وتستخدم مشاريع الألعاب مثل Gods Unchained و Axie Infinity أيضًا هذه الرموز المميزة للعناصر والمُقتنيات داخل اللعبة.

إقراض DeFi

AdaSwap هي بورصة لامركزية قائمة على Cardano مع AMM، وفي الآونة الأخيرة، أعلنت عن تعاون مع Milkomeda، باستخدام حلول Layer 2 لسلسلة جانبية، وتقدم Milkomeda سلاسل بلوكشين غير EVM مثل توافق Cardano EVM، وباستخدام هذه السلسلة الجانبية، يمكن للمستخدمين نقل الأصول وتشغيل Cardano DApps على Ethereum، والعكس صحيح، كما تستخدم AdaSwap و Milkomeda هذا التعاون لدمج EVM في نظام Cardano البيئي، كما أن هناك العديد من منصات DeFi الأخرى التي تتبع قيادة Cardano.

DAOs

EVM تحكمها منظمة مستقلة لامركزية، أو كما تُسمى DAO، وهو كيان مجتمعي يفتقر إلى سلطة مركزية، وهذا يعطي المجتمع السيطرة على الشبكة، فا DAOs ليست فقط مستقلة تمامًا، ولكنها شفافة أيضًا، وتحدد العقود الذكية القواعد وتنفذ القرارات بناءً على تعليمات مكتوبة برمز، ولكن في أي وقت، يمكن إجراء التصويت والاقتراحات من خلال الإجماع، أي أن حتى القانون نفسه يمكن أن يكون مفتوحًا للتدقيق العام.

وفي النهاية، تخضع DAOs بالكامل لأعضاء فرديين يتخذون بشكل جماعي قرارات حاسمة فيما يتعلق بالمشروع، ويتم وضع قواعد DAO من قِبل أعضاء المجتمع الأساسيين ويتم تنفيذها من خلال العقود الذكية، ونظرًا لأن هذه الأمور مرئية ويمكن التحقق منها ومفتوحة للمراجعة العامة، يمكن لكل عضو في DAO فِهم كيفية عمل البروتوكول في كل خطوة على الطريق.

قيود EVM

عند محاولة فهم ما هي أجهزة EVM، من المهم مُراعاة مزاياها وعيوبها، وعلى الرغم من مزاياها العديدة، إلا أن تقنية EVM تأتي أيضًا مع بعض القيود، ألا وهي:

• يتطلب استخدام EVM مستوى معينًا من الخبرة الفنية، فمعرفة Solidity و Java ولغات البرمجة الأخرى أمر لا بد منه.
• أجهزة EVM مشهورة برسوم الغاز الباهظة، وبغض النظر عن مدى ذكاء جهاز EVM، لا يمكنه تجنب شعبيته وإزدحام البيانات الذي يصاحبها، مما يؤدي إلى ارتفاع رسوم المُعاملات مُقارنةً بالسلاسل الأخرى.
• EVM ليست لامركزية تمامًا؛ فحوالي 25% من عُقد الإيثريوم تعمل فعليًا على Amazon Web Services (AWS)، وإذا تعرضت AWS لإنقطاع كبير أو توقفت خدماتها، فستتأثر أجهزة EVM و DApps التي تشغلها بشكل ملحوظ.

مستقبل أجهزة EVM

عندما يتعلق الأمر ببلوكتشين الإيثريوم  و EVMs، فنحن في البداية فقط، ففي المستقبل القريب، ستزداد سرعة وتعقيد وقدرة EVM، تمامًا مثلما تطورت أجهزة الكمبيوتر في التسعينيات إلى قوى المُعالجة المُستخدمة اليوم.

ومع ذلك، فإن أجهزة EVM ليست مثالية؛ إذ لا تزال التحديات المتعلقة بإنتاجية الشبكة وسرعة المُعاملات تمثل مشكلة يعاني منها النظام، وتُعد هذه المشكلات نقاط محورية لمجتمع تطوير Ethereum المستمر، ويُعد حلها بمثابة خارطة طريق لاستخدام الإيثريوم المستمر ونجاحه.

وإذا أرادت Ethereum أن تفِ بوعدها بإحداث ثورة في الطريقة التي نتفاعل بها ونتعامل مع بعضنا البعض، فسيكون ذلك نتيجة للتحسينات التي تم إجراؤها على EVM.

Powered by Froala Editor