Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist ein Kernelement des Ethereum-Netzwerks, der dezentralen Rechenmaschine, die Smart Contracts ausführt. Als Herzstück der Ethereum-Funktionalität garantiert die EVM, dass der Code auf allen Knotenpunkten des Netzwerks gleich und fehlerfrei ausgeführt wird. In diesem Artikel gehen wir auf die Komplexität der EVM und ihre Rolle im Ethereum-Ökosystem ein und beantworten häufig gestellte Fragen zu EVM-Adressen und Kompatibilität.
Die Ethereum Virtual Machine verstehen
Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine dezentrale Computerplattform, die für die Ausführung von Smart Contracts im Ethereum-Netzwerk gedacht ist. Sie dient als Umgebung für jeden Ethereum-Account und jeden Smart Contract und ermöglicht es Entwicklern, dezentrale Anwendungen (dApps) einzuführen, die auf der Blockchain laufen und keine zentrale Autorität benötigen. Die Dezentralität ist einer der Vorzüge des EVM. Er funktioniert über ein verteiltes Netzwerk von Knotenpunkten, so dass niemand die Ausführung der Verträge kontrollieren kann. Der EVM ist außerdem vollständig, was bedeutet, dass er alles tun kann, was algorithmisch definiert werden kann, solange genügend Ressourcen vorhanden sind.
Smart Contracts werden vom EVM anhand der erhaltenen Eingaben ausgeführt und die daraus resultierenden Zustandsänderungen auf der Blockchain bearbeitet . Der Zweck des EVM ist es, die Nutzung der Rechenressourcen zu regulieren und Missbrauch zu verhindern, daher verwendet der EVM einen Gasmechanismus. Jede Operation während des EVM verursacht eine bestimmte Menge an Gas, die von den Nutzern bezahlt wird; dies dient als Ansporn für die Miner, Transaktionen zu validieren und in die Blockchain aufzunehmen. Es ist wichtig, dass die Smart Contracts im EVM isoliert voneinander arbeiten und dass die Ausführung eines Contracts keinen Einfluss auf die Ausführung eines anderen Contracts hat.
Darüber hinaus hält der EVM einen globalen Zustand aufrecht, in dem die aktuellen Salden aller Konten und Smart Contracts im Ethereum-Netzwerk erfasst werden, um die Konsistenz und Transparenz des Systems zu gewährleisten.
Die Rolle der EVM im Ethereum-Netzwerk
Die Ethereum Virtual Machine (EVM) spielt eine zentrale Rolle bei der Ausführung von Smart Contracts, also selbstausführenden Vereinbarungen, deren Bedingungen direkt in ihnen kodiert sind. Diese Funktionalität ermöglicht es, Transaktionen ohne Zwischenhändler zu automatisieren und vertrauenswürdig zu machen. Als dezentrales System läuft der EVM über ein global verteiltes Netzwerk von Knotenpunkten, in dem keine zentrale Instanz die Ausführung von Verträgen kontrollieren oder manipulieren kann. Diese Dezentralisierung ist nicht nur vorteilhaft, um das Vertrauen zwischen den Nutzern zu brechen, sondern schützt auch die Sicherheit des Netzwerks.
Die Aufgabe des EVM ist es, jedes Konto und jeden Smart Contract weltweit zu verfolgen. Er überwacht Änderungen und Aktualisierungen in Echtzeit und garantiert Konsistenz und Zuverlässigkeit im gesamten Ökosystem. Um die Rechenressourcen zu schonen, hat der EVM ein Gassystem. Jede Operation in einem Vertrag erfordert eine bestimmte Menge an Gas, die von den Nutzern bezahlt wird. Dieses System reduziert den Ressourcenmissbrauch, sorgt für eine faire Aufteilung der Ressourcen und ermutigt die Netzwerkteilnehmer, Transaktionen zu validieren und zu bearbeiten.
Ein weiteres wichtiges Merkmal des EVM ist seine Kompatibilität mit Hochsprachen wie Solidity. Die Entwickler können Smart Contracts in diesen Sprachen entwickeln, die dann in Bytecode kompiliert werden und im Ethereum-Netzwerk laufen. Dies unterstützt die einfache Zugänglichkeit, die einfache Entwicklung und die plattformübergreifende Interoperabilität. Der EVM ist außerdem Turing-komplett, d.h. jede algorithmische Berechnung ist möglich, wenn man Zeit und Ressourcen zur Verfügung hat. Das macht ihn sehr vielseitig, um verschiedene Arten von dezentralen Anwendungen zu entwickeln. Außerdem bietet EVM Sicherheit innerhalb der Blockchain, in der jeder Vertrag unabhängig läuft und kein Vertrag den anderen beeinflussen kann.
EVM-Kompatibilität und Interoperabilität
EVM-Kompatibilität bezieht sich auf die Fähigkeit anderer Blockchains, Ethereum-basierte Smart Contracts zu unterstützen und auszuführen. Diese Kompatibilität ermöglicht es Entwicklern, ihre Anwendungen ohne größere Änderungen auf andere Netzwerke zu portieren. Mehrere prominente Blockchains haben EVM-Kompatibilität eingeführt, darunter:
- Avalanche: Bietet einen hohen Durchsatz und niedrige Transaktionsgebühren und unterstützt nahtlos Ethereum-Smart Contracts.
- Fantom: Nutzt den Lachesis-Konsensmechanismus, um Transaktionen schnell abzuschließen und gleichzeitig EVM-Kompatibilität zu gewährleisten.
- Arbitrum: Eine Layer-2-Skalierungslösung, die die Skalierbarkeit von Ethereum verbessert und gleichzeitig die EVM-Kompatibilität beibehält.
- Base: Base wurde von Coinbase entwickelt und ist eine EVM-kompatible Blockchain, die darauf abzielt, die nächste Milliarde Nutzer in die Kryptowirtschaft einzubinden.
Diese EVM-kompatiblen Blockchains erweitern das Ethereum-Ökosystem und bieten Entwicklern und Nutzern mehr Möglichkeiten für den Einsatz und die Interaktion mit dezentralen Anwendungen.
Wichtige Sicherheitsaspekte für Ethereum Smart Contracts
Bei der Erstellung und dem Einsatz von Smart Contracts auf der Ethereum Virtual Machine (EVM) sollte die Sicherheit an erster Stelle stehen, denn Sicherheitslücken können dich viel Geld kosten und deinen Ruf schädigen. Eines der beliebtesten Probleme sind Reentrancy-Angriffe, bei denen eine Funktion einen externen Aufruf an einen anderen Vertrag tätigt, während sie einen Aufruf an einen anderen Vertrag ausführt. Dadurch hat der aufgerufene Vertrag die Möglichkeit, die ursprüngliche Funktion rekursiv aufzurufen, was zu unbeabsichtigtem Verhalten oder zur Ausnutzung der Logik des Vertrags führen kann. Um solche Situationen zu vermeiden, sollten Entwickler darauf achten, die Reihenfolge der Operationen zu kontrollieren und Reentrancy Guards zu verwenden.
Eine weitere wichtige Schwachstelle ist der Integer-Über- und -Unterlauf, d. h., die arithmetischen Operationen über- bzw. unterschreiten die definierten Grenzen der Datentypen. Solche Fehler können zu falschen Berechnungen oder unerlaubten Überweisungen führen. Die Verwendung von vertrauenswürdigen Bibliotheken wie SafeMath kann diese Probleme aus der Welt schaffen, da die Bibliotheken selbst bereits Grenzwertprüfungen implementiert haben.
Die Zugriffskontrolle ist eine weitere wichtige Sicherheitskomponente. Die Entwickler müssen sicherstellen, dass sensible Funktionen nur von autorisierten Stellen aufgerufen werden. Dies geschieht normalerweise durch die Verwendung von Modifikatoren, die die Ausführung von Funktionen in Abhängigkeit von vordefinierten Rollen oder Besitzverhältnissen verhindern.
Um die Vertragssicherheit weiter zu erhöhen, sind Audits durch Dritte sehr zu empfehlen. Unabhängige Sicherheitsunternehmen sind in der Lage, strenge Prüfungen durchzuführen, um Schwachstellen zu erkennen und zu melden, die von internen Stellen übersehen werden könnten. Gleichzeitig sollten interne Code-Reviews normalerweise Bestandteil des Entwicklungszyklus sein, um mögliche Bugs oder Logikfehler frühzeitig zu erkennen.
Wenn Verträge aktualisierbar sein müssen, ermöglicht die Verwendung von Proxy-Vertragsmustern die Aktualisierung der alten Vertragslogik, ohne die ursprüngliche Adresse oder den Zustand zu ändern. Ein solcher Ansatz eignet sich für die Behebung entdeckter Schwachstellen nach der Bereitstellung. Es ist möglich, die Tatsache zu kompensieren, dass Änderungen für die Nutzer/innen erst ab einem bestimmten Zeitpunkt in Kraft treten, indem man Timelocks einsetzt, die für Transparenz sorgen und die Möglichkeit bieten, auf die geplanten Aktualisierungen zu reagieren.
Jüngste Entwicklungen: Pectra und Fusaka Upgrades
Ethereum wird weiterhin aktualisiert und es gibt größere Upgrades, die auf die Verbesserung der EVM-Kapazitäten abzielen.
Pectra-Upgrade
Am 7. Mai verabschiedete Ethereum das Pectra-Upgrade, das Änderungen am EVM mit sich brachte, die die Skalierung und das Nutzererlebnis verbesserten. Dieses Upgrade behält Teile früherer Upgrades bei; es vereinfacht die Ausführung des Smart Contracts und spart Gasverbrauch.
Fusaka Hard Fork
Die für Ende 2025 angesetzte Fusaka Hard Fork soll das EVM Object Format (EOF) einführen – ein umstrittener Schritt, der die Art und Weise ändert, wie Smart Contracts eingesetzt und ausgeführt werden. Obwohl das EOF mehr Effizienz und Sicherheit verspricht, hat es in der Entwicklergemeinschaft eine Debatte darüber ausgelöst, wie es sich auf aktuelle Verträge auswirken könnte.
Alternativen erforschen: RISC-V-Vorschlag
Vitalik Buterin, Mitbegründer von Ethereum, schlägt eine RISC-V-basierte Architektur für den ETH EVM vor. RISC-V ist ein Befehlssatz mit offener Architektur, der unter anderem eine höhere Effizienz und Skalierbarkeit verspricht. Durch die Verwendung von RISC-V könnte Ethereum Transaktionen schneller verarbeiten und Zero-Knowledge-Proofs besser unterstützen, was den Datenschutz und die Skalierbarkeit verbessert.
Bei diesem Vorschlag geht es jedoch auch um die Kompatibilität und die Komplexität der Migration von bestehenden Smart Contracts auf eine neue Architektur. Die Ethereum-Gemeinschaft streitet sich immer wieder über die Vorteile und Schwierigkeiten einer solchen Umstellung.
Fazit
Die Ethereum Virtual Machine ist das Fundament des Ethereum-Netzwerks, das die Ausführung von Smart Contracts ermöglicht und ein florierendes Ökosystem dezentraler Anwendungen schafft. Während sich Ethereum mit der Einführung von Pectra und neuen Vorschlägen wie der RISC-V-Umstellung verbessert, ist die EVM von grundlegender Bedeutung, damit Ethereum sich anpassen und wachsen kann. Zu wissen, was der EVM tut, womit er kompatibel ist und wozu er in Zukunft führen könnte, ist für jeden im Blockchain-Bereich wichtig.
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine EVM-Adresse in der Kryptowährung?
Die EVM-Adresse ist eine eindeutige Adresse innerhalb der Ethereum- und EVM-kompatiblen Blockchains. Sie beginnt in der Regel mit „0x“ und setzt sich aus 40 hexadezimalen Zeichen zusammen, die den öffentlichen Schlüssel darstellen, der aus dem privaten Schlüssel eines Nutzers generiert wird. Über diese Adresse können Nutzer/innen Vermögenswerte senden und empfangen, mit Smart Contracts interagieren und dezentralen Anwendungen beitreten.
Was bedeutet EVM?
EVM ist die Abkürzung für Ethereum Virtual Machine. Sie ist die Laufzeitumgebung, die Smart Contracts im Ethereum-Netzwerk ausführt und garantiert, dass der Code auf allen Nodes konsistent und sicher läuft.
Welche Kryptowährungen sind mit der EVM kompatibel?
Einige der EVM-kompatiblen Kryptowährungen und Blockchains sind Avalanche, Fantom, Arbitrum und Base. Diese Plattformen ermöglichen Interoperabilität, indem sie Ethereum-basierte Smart Contracts unterstützen und den Umfang dezentraler Anwendungen erweitern.
Was ist eine Nicht-EVM in der Kryptowirtschaft?
Nicht-EVM-Blockchains halten sich nicht an die Standards der Ethereum Virtual Machine. Sie verwenden oft andere virtuelle Maschinen, Programmiersprachen und Konsensmechanismen. Beispiele hierfür sind:
- Solana: Verwendet eine einzigartige Architektur für Hochgeschwindigkeitstransaktionen.
- Algorand: Verwendet einen reinen Proof-of-Stake-Konsensmechanismus.
- Tezos: Verfügt über ein On-Chain-Governance-Modell und seine Smart-Contract-Sprache.
Diese Nicht-EVM-Blockchains bieten alternative Ansätze für Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung.
