ما هي آلة إيثريوم الافتراضية (EVM)؟

تعد آلة إيثريوم الافتراضية ابتكارًا محوريًا في تكنولوجيا البلوك تشين، إذ تمثل المحرك الحاسوبي الذي يُشغل شبكة إيثريوم. عندما وضع فيتاليك بوتيرين رؤيته لإيثريوم، سعى إلى تجاوز القيود التي فرضتها بيتكوين عبر ابتكار منصة قادرة على تنفيذ العقود الذكية القابلة للبرمجة. وأصبحت EVM العنصر الجوهري الذي حول إيثريوم من سجل معاملات بسيط إلى منصة حوسبة لامركزية متكاملة، مما أتاح للمطورين بناء تطبيقات متقدمة تعمل بشكل مستقل على البلوك تشين.

ما هي العقود الذكية؟

العقود الذكية هي برامج حاسوبية مستقلة تُنفذ تعليمات محددة تلقائيًا على شبكة البلوك تشين دون تدخل بشري. تتكون هذه العقود الذاتية التنفيذ من رموز بيانات ينشرها المطورون لأداء مهام محددة وفق منطق مبرمج مسبقًا. وعلى خلاف التطبيقات البرمجية التقليدية، تعمل العقود الذكية في بيئة خالية من الثقة حيث تضمن البنية التحتية للبلوك تشين تنفيذ الشيفرة. وقد كانت شبكة إيثريوم سبّاقة في تطبيق العقود الذكية على نطاق واسع، مما وفر أساسًا لنشر ملايين العقود وتنفيذها. على سبيل المثال، يمكن لعقد ذكي نقل ملكية أصل رقمي تلقائيًا عند استلام المبلغ، ما يلغي الحاجة للوسطاء ويقلل تكلفة المعاملة.

ما هي آلة إيثريوم الافتراضية (EVM)؟

آلة إيثريوم الافتراضية هي طبقة برمجية متطورة ضمن بروتوكول إيثريوم، تعمل كبيئة تنفيذ للعقود الذكية. توفر EVM بيئة حوسبة معزولة حيث تُنفذ الشيفرة بأمان وبشكل حتمي عبر جميع عُقد الشبكة. وتؤدي دور المحرك الحاسوبي الذي يعالج التعليمات، ويدير تغييرات الحالة، وينشر العقود الذكية على الشبكة. وتضمن هندسة EVM أن جميع عُقد شبكة إيثريوم تنفذ شيفرة العقود الذكية بشكل متطابق، ما يحافظ على الإجماع ويمنع التباين في النتائج. وتُجرد هذه الطبقة الافتراضية العتاد الأساسي، فيستطيع المطورون كتابة الشيفرة مرة واحدة وتنفيذها باستمرار عبر الشبكة اللامركزية. ويمثل فهم ما تقدمه EVM لإيثريوم خطوة أساسية لأي مطور يسعى لبناء تطبيقات لامركزية على هذه المنصة.

كيف تعمل

تعمل شبكة إيثريوم كآلة حالة غير محدودة، وتعالج المعاملات من خلال نظام ثنائي الحالة متطور. يميز هذا التصميم إيثريوم عن دفاتر السجلات الموزعة التقليدية، ويفتح الباب أمام عمليات حسابية معقدة تتجاوز عمليات نقل القيمة البسيطة.

تحفظ حالة العالم سجلًا كاملًا لأرصدة الحسابات والعقود الذكية المنشورة، وتشكل السجل اللامركزي وغير القابل للتغيير لإيثريوم. كل معاملة يعالجها EVM تحدث تغييرات على هذه الطبقة، ما يضمن لجميع أعضاء الشبكة الذين لديهم حق الوصول لمستكشف البلوك مشاهدة بيانات متطابقة وحديثة في الوقت الفعلي. وتمنح هذه الشفافية والاتساق بيئة إيثريوم الثقة الكاملة دون الحاجة لطرف ثالث.

أما حالة الآلة، فتُعد صندوق الحوسبة الخاص بـ EVM، حيث تُعالج المعاملات خطوة بخطوة. عند معالجة نداءات الرسائل، تنقل EVM رموز ETH بين الحسابات، وتحدث حالة العالم وتخصم رسوم الغاز بحسب الموارد الحاسوبية المستخدمة. وتتميز معاملات إنشاء العقود الذكية بمزيد من التعقيد، حيث ينشر المطورون شيفرة العقود الذكية ويدفعون رسوم غاز تتناسب مع تعقيد الشيفرة.

لغة البرمجة Solidity

تُعتبر Solidity اللغة الرئيسة لتطوير العقود الذكية على إيثريوم، وتوفر للمطورين بناء جملة عالي المستوى سهل القراءة يشبه JavaScript. لكن EVM لا تفسر شيفرة Solidity مباشرة، بل تتطلب ترجمة هذه التعليمات إلى بايت كود قابل للتنفيذ. ويؤدي المترجم الخاص بـ EVM مثل solc هذا الدور عبر تحويل العقود الذكية المكتوبة بـ Solidity إلى بايت كود منخفض المستوى يمكن لـ EVM معالجته. وتضمن هذه الخطوة أن الشيفرة تُنفذ بشكل متسق عبر جميع عُقد الشبكة بغض النظر عن الطريقة التي كتب بها المطورون شيفرتهم، وهو أمر ضروري لتحقيق الإجماع على البلوك تشين.

تنفيذ العقود الذكية

عند تنفيذ EVM لبايت كود عقد ذكي، تراقب استهلاك الغاز بدقة خلال العملية الحسابية. تستهلك كل عملية كمية محددة من الغاز، ويقل العرض الكلي مع تقدم التنفيذ. إذا نفد الغاز قبل انتهاء التنفيذ، تتوقف EVM مباشرة، وتلغي المعاملة، وتبقي حالة العالم دون تغيير. وفي هذه الحالة، يخسر المرسل رسوم الغاز المدفوعة حتى نقطة التوقف رغم بقاء الشبكة دون تأثير. وتحمي هذه الآلية من الحلقات اللانهائية وهجمات استنزاف الموارد. أما إذا تم التنفيذ بنجاح، فتقوم EVM بتحديث حالة العالم لتعكس التغييرات، وتُسجل نتيجة المعاملة بشكل دائم على البلوك تشين.

رسوم الغاز في إيثريوم

تلعب رسوم الغاز دورًا أساسيًا في منظومة إيثريوم، حيث تشكل نظام حوافز وميزة أمان في آن واحد. في نظام Proof of Work السابق، حصل المدققون على تعويض مقابل القدرة الحاسوبية والموارد المستهلكة خلال معالجة المعاملات. وتتغير رسوم الغاز لتحويلات ETH البسيطة حسب ازدحام الشبكة والطلب على المعاملات. أما تنفيذ العقود الذكية فيضيف تعقيدًا، إذ يتم تفكيك البايت كود إلى رموز عمليات (opcodes)، ويحدد لكل منها تكلفة غاز حسب تعقيدها الحاسوبي. تمنع هذه التفاصيل الجهات الخبيثة من شن هجمات حجب الخدمة، إذ تستمر EVM في التنفيذ طالما يتوفر الغاز الكافي. وإذا حاول مهاجم استغلال الشبكة بعمليات كثيفة الموارد، ينفد الغاز بسرعة وتُلغى المعاملة قبل استنزاف الشبكة.

ما هي فوائد EVM؟

تقدم آلة إيثريوم الافتراضية مزايا جوهرية جعلت إيثريوم المنصة الأولى لتطوير التطبيقات اللامركزية. يحمي نموذج الأمان الخاص بها الشبكة من الأنشطة الخبيثة ويوفر بيئة موثوقة لتنفيذ العقود الذكية والخدمات المؤتمتة. وتلغي البنية اللامركزية لـ EVM الحاجة لأي إذن مركزي، فيمكن لأي شخص إنشاء ونشر العقود الذكية بحرية. عزز هذا الانفتاح من الابتكار وجذب مطورين عالميًا، ما أسهم في صعود إيثريوم كمنظومة كريبتو رائدة. وألهمت بيئة التنفيذ الموحدة لـ EVM سلاسل بلوك تشين متوافقة لإنشاء سلاسل جانبية، ما يتيح نقل التطبيقات دون تعديل الشيفرة. ويظهر النمو المستمر في الخدمات اللامركزية دور EVM في ديمقراطية تكنولوجيا البلوك تشين وتمكين الابتكار.

حالات استخدام EVM

أحدثت آلة إيثريوم الافتراضية ثورة في منظومة البلوك تشين، إذ مكّنت العقود الذكية من ظهور تطبيقات وأصول رقمية جديدة كليًا.

تُعد رموز ERC-20 من أول وأهم حالات استخدام EVM، حيث تعتمد على العقود الذكية لتحديد مواصفات الرموز، وإدارة التوزيع، وتتبع الملكية. وأصبحت هذه الرموز بنية أساسية لاقتصاد البلوك تشين. واليوم، تخدم رموز ERC-20 أغراضًا عدة، منها العملات المستقرة مثل USDT التي تتيح استقرار الأسعار وتحويل القيمة بكفاءة.

غيرت المنصات اللامركزية تداول العملات الرقمية من خلال استخدام العقود الذكية لتمكين التداول بين الأفراد دون وسطاء. وتتيح بروتوكولات صانع السوق الآلي الوصول إلى مجمعات السيولة وتنفيذ الصفقات مباشرة عبر العقود الذكية، ما يلغي الحاجة للبورصات التقليدية.

ظهرت الرموز غير القابلة للاستبدال كأصول رقمية فريدة موثقة ومخزنة على البلوك تشين، وتدير العقود الذكية عمليات الإنشاء والسك والتحقق من الملكية. وحققت مجموعات مثل Bored Ape Yacht Club وCryptoPunks قيمة ثقافية ومالية عالية، ويتم تداول هذه الأصول على منصات مختلفة.

توفر منصات الإقراض في التمويل اللامركزي حلول اقتراض وإقراض للعملات الرقمية دون وسطاء تقليديين، حيث تتيح العقود الذكية إصدار القروض الفورية ودفع الفوائد تلقائيًا، ما يخلق خدمات مالية فعالة وشفافة.

تعتمد المنظمات اللامركزية المستقلة على العقود الذكية لتحديد أطر الحوكمة، حيث يتخذ أعضاء المجتمع القرارات جماعيًا دون سلطة مركزية. وتُشفّر القواعد داخل العقود الذكية، ما يضمن عمليات اتخاذ قرار شفافة وآلية دون تدخل بشري.

قيود EVM

رغم قدراتها المتقدمة، تواجه آلة إيثريوم الافتراضية تحديات تتعلق بسهولة الوصول والتكلفة. يشكل الاعتماد على معرفة Solidity ومهارات البرمجة عائقًا أمام المستخدمين غير التقنيين. ويحد هذا التعقيد من الانتشار الواسع، ويتركز تطوير التطبيقات بين الخبراء. كما قد ترتفع رسوم الغاز بشكل كبير أثناء ازدحام الشبكة، فيصبح نشر العقود أو التفاعل معها مكلفًا للمعاملات الصغيرة أو الأفراد. وأدت هذه التحديات إلى تطوير حلول الطبقة الثانية وهياكل بلوك تشين بديلة تهدف للحفاظ على توافق EVM مع خفض التكاليف.

ما هي العملات الرقمية المتوافقة مع EVM؟

دفع نجاح آلة إيثريوم الافتراضية العديد من مشاريع البلوك تشين إلى تبني التوافق مع EVM، ما أنشأ نظامًا مترابطًا من الشبكات بمعايير تنفيذ مشتركة. ويواجه هذا النهج تحديات رسوم الغاز في إيثريوم دون تغيير بيئة التطوير المألوفة. وتُعد سلاسل بلوك تشين البورصات المركزية الكبرى وشبكات مثل Avalanche وFantom وCardano وPolygon وTron من أبرز من طبقوا هياكل متوافقة مع EVM. وتتيح هذه الشبكات نشر تطبيقات إيثريوم مع تعديلات طفيفة فقط، ما يسمح بنقل الأصول بسهولة بين السلاسل المتوافقة. وقد وسّع هذا التوافق إمكانيات النظام البيئي وأتاح للمطورين مرونة في خيارات النشر بين الأداء والتكلفة واللامركزية.

مستقبل EVM

تتطور آلة إيثريوم الافتراضية باستمرار من خلال ترقيات تهدف لتعزيز التوسع والكفاءة والوظائف. وقدم تحديث Dencun مطلع 2024 تحسينات جوهرية مثل EIP-4844 (proto-danksharding)، الذي قلل رسوم الغاز بشكل كبير عبر تحسين معالجة بيانات الطبقة الثانية. وتعتمد التقنية على كتل بيانات مؤقتة تُحذف من البلوك تشين بدلًا من تخزينها دائمًا، ما يحسن الكفاءة. كما عزز EIP-4788 التوافقية عبر تمكين الوصول المباشر لـ EVM إلى حالة Beacon Chain، ما دعم بروتوكولات متقدمة مثل التخزين السائل والتعامل عبر السلاسل. وتؤكد خارطة طريق إيثريوم المستقبلية على التوسع بتقنيات Rollup، مع تصاعد دور zkEVM في معالجة المعاملات خارج السلسلة بكفاءة مع الحفاظ على التوافق مع إيثريوم، ما يعد برفع مستوى التوسع دون المساس بأمان الشبكة ولا مركزيتها.

الخلاصة

تشكل آلة إيثريوم الافتراضية الركيزة الأساسية لابتكار البلوك تشين، إذ حولت إيثريوم من عملة رقمية إلى منصة حوسبة لامركزية متكاملة. ويعد فهم تكنولوجيا EVM في إيثريوم ضروريًا للتعرف على الإمكانات الكاملة للتطبيقات اللامركزية. من خلال تمكين تنفيذ العقود الذكية ببيئة آمنة خالية من الثقة، أسهمت EVM في إطلاق منظومة كاملة من التطبيقات اللامركزية والأدوات المالية والأصول الرقمية. وتوازن بنيتها بين الأمان واللامركزية والوظائف، وتحمي الشبكة عبر نظام رسوم الغاز، وتمنح المطورين أدوات لبناء تطبيقات مستقلة. ورغم التحديات المتعلقة بسهولة الوصول والتكلفة، تؤكد التطورات مثل proto-danksharding وzkEVM استمرار تطور المنصة نحو توسع وكفاءة أكبر. وبوصفها المعيار الذهبي لتنفيذ العقود الذكية، يمتد تأثير EVM ليتجاوز شبكة إيثريوم، ويلهم شبكات متوافقة ويشكل مستقبل الحوسبة اللامركزية. ويقرب التحسين المستمر لهذه التقنية رؤية فيتاليك بوتيرين لحاسوب عالمي لامركزي من أن يصبح واقعًا.

الأسئلة الشائعة

هل محفظة EVM هي نفسها محفظة ETH؟

نعم، محفظة EVM هي نفسها محفظة ETH. فكل محفظة ETH هي فعليًا محفظة EVM، إذ تعتمد على نفس البروتوكول والتقنية.

كيف أحصل على عنوان محفظة EVM الخاصة بي؟

افتح تطبيق المحفظة المتوافقة مع EVM، وحدد حساب إيثريوم، ثم اعرض أو انسخ عنوان محفظتك.

ما هي EVM ببساطة؟

EVM هي آلة إيثريوم الافتراضية، أي بيئة رقمية تنفذ العقود الذكية وتعالج المعاملات على شبكة إيثريوم.