Những ý chính:
Là blockchain phổ biến nhất thế giới dành cho smart contract, Ethereum đạt được phần lớn thành công nhờ vào Ethereum Virtual Machine (EVM). Từ phí gas đến việc thực thi smart contract, EVM chịu trách nhiệm cho phần lớn “phép màu” đằng sau blockchain Ethereum. Đồng thời, EVM cũng vận hành hệ sinh thái của nhiều blockchain hàng đầu khác như Polygon, Binance Smart Chain,…Vậy chính xác Ethereum Virtual Machine là gì, và nó hoạt động như thế nào?
Ethereum Virtual Machine là gì?
Ethereum Virtual Machine là một phần mềm thực thi mã lập trình trên blockchain (smart contract) và xác định trạng thái của Ethereum sau mỗi khối được xác nhận thành công.
Với tư cách là một máy ảo, EVM không tồn tại trên một máy tính trung tâm hay cloud cụ thể nào, thay vào đó, nó phân phối và thực thi thông tin trên hàng trăm máy tính tham gia mạng, còn được gọi là các node. Tất cả các node này đều chạy cùng một mã EVM, nhờ đó giúp việc xây dựng phần mềm trên Ethereum trở nên dễ dàng hơn.
Lịch sử của Ethereum Virtual Machine
Trước khi đi sâu vào chức năng của EVM, trước hết hãy tìm hiểu cách nó được hình thành. Vitalik Buterin đã giới thiệu ý tưởng về Ethereum vào năm 2013 với mục tiêu tạo ra một nền tảng phi tập trung để xây dựng ứng dụng. Ý tưởng này sau đó trở thành mạng Ethereum, và ở trung tâm của mạng chính là EVM.
Một điểm thú vị là Vitalik cho rằng BitTorrent là ứng dụng phi tập trung (dApp) đầu tiên từng được tạo ra vào năm 2001. BitTorrent và EVM có điểm tương đồng ở chỗ đều là các mạng ngang hàng (peer-to-peer) không có cơ quan trung tâm, tuy nhiên chúng phục vụ những mục đích khác nhau.
Cụ thể, BitTorrent phù hợp với một mục đích duy nhất, đó là chia sẻ tệp. Trong khi đó, EVM vượt xa việc chia sẻ tệp bằng cách hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung (dApps).
EVM cung cấp một môi trường an toàn và đáng tin cậy để chạy dApps, điều này đặc biệt quan trọng khi xử lý dữ liệu nhạy cảm hoặc các giao dịch tài chính.
Ethereum Virtual Machine làm gì?
Ethereum Virtual Machine chủ yếu hoạt động như một môi trường runtime cho các smart contract. Bạn có thể hình dung EVM như “bộ não” đứng sau mạng Ethereum: nó thực thi mã và đảm bảo toàn bộ mạng lưới đồng thuận về kết quả của đoạn mã đó.
EVM vận hành nhiều ứng dụng phi tập trung và NFT trên blockchain Ethereum. Nhờ tính linh hoạt và bảo mật của smart contract, các dApp này trải rộng từ game play-to-earn đến các ứng dụng vay và cho vay crypto. Với EVM, bạn có thể xây dựng các dApp bằng nhiều ngôn ngữ lập trình và thực thi các giao dịch một cách kịp thời.
Hơn nữa, EVM có khả năng đạt tính “Turing complete”, nghĩa là smart contract có thể thực hiện bất kỳ tổ hợp mã lệnh và phép tính phức tạp nào. Điều này bao gồm cả các tính toán nâng cao như AI và mật mã học (cryptography), từ đó mở ra rất nhiều trường hợp sử dụng và ứng dụng đa dạng.
Vì vậy, các dApp trên Ethereum vừa hưởng lợi từ tính bảo mật của mạng phi tập trung, vừa có sự linh hoạt trong việc thực hiện các tính toán phức tạp.
Cách Ethereum Virtual Machine hoạt động
Ethereum Virtual Machine có thể triển khai logic của smart contract và xác minh quyền sở hữu tài sản. Để làm được điều này, nó sử dụng kiến trúc dựa trên ngăn xếp (stack-based architecture), tức là các node hoạt động theo một thứ tự xác định.
Việc có một thứ tự được định nghĩa chặt chẽ giúp Ethereum chống lại các cuộc tấn công từ hacker và tăng hiệu quả hoạt động. Đồng thời, kiến trúc stack-based cũng rất linh hoạt và dễ dàng hỗ trợ nhiều loại lệnh khác nhau.
EVM hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, nhưng phổ biến nhất với các nhà phát triển là Vyper và Solidity, bởi đây là các ngôn ngữ dùng để viết smart contract và dApp.
Tuy nhiên, do EVM không thể hiểu tiếng Anh như con người, nên mạng lưới cần phải dịch mã trước khi triển khai. Đây là lúc các compiler (trình biên dịch) phát huy vai trò — chúng là phần mềm đóng vai trò trung gian giữa máy và lập trình viên.
Compiler chuyển đổi mã Solidity dễ đọc sang dạng mà máy tính có thể hiểu, bao gồm hai thành phần: một định dạng lệnh gọi là “bytecode” và một đặc tả gọi là Contract ABI.
Trong khi bytecode là “ngôn ngữ chung” mà toàn bộ mạng Ethereum có thể hiểu, thì Contract ABI xác định cách các ứng dụng khác có thể tương tác với từng smart contract. Hãy cùng xem quá trình này diễn ra như thế nào trên blockchain Ethereum.
Đầu tiên, mỗi smart contract trên blockchain Ethereum sẽ đi qua trình biên dịch Ethereum, được chuyển đổi thành bytecode và Contract ABI.
Tiếp theo, bytecode và Contract ABI được triển khai lên EVM và phân phối trên toàn bộ mạng Ethereum. Mỗi node trong mạng sẽ nhận và lưu trữ một bản sao của bytecode, giúp đảm bảo tính bất biến (tamper-proof).
Sau đó, EVM tiếp tục đơn giản hóa bytecode để máy tính có thể thực thi. Mỗi máy tính có một tập hợp các lệnh được định nghĩa sẵn gọi là opcode. Chuỗi bytecode sẽ tương ứng và kích hoạt các opcode này. Cuối cùng, EVM thực thi tất cả các yêu cầu được biểu diễn thông qua opcode.
Ưu điểm của Ethereum Virtual Machine
Các blockchain sử dụng EVM rất thân thiện với nhà phát triển, do đó trở nên cực kỳ phổ biến. EVM mang lại nhiều khả năng, trong đó có một số điểm nổi bật sau:
Hỗ trợ đa blockchain
Ethereum Virtual Machine có thể hỗ trợ bất kỳ blockchain nào có smart contract tương thích với bytecode. Vì vậy, nhiều blockchain như Polygon và Avalanche sử dụng EVM để vận hành hệ sinh thái của mình.
Sandbox cô lập
Mặc dù EVM sử dụng cùng một mạng máy tính cho tất cả ứng dụng, nhưng nó có thể thực thi từng đoạn mã một cách riêng biệt. Điều này không ảnh hưởng đến blockchain nền tảng hoặc dữ liệu khác được lưu trữ bởi các node. Nhờ đó, việc phát triển trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Phát triển linh hoạt
EVM có thể dễ dàng thực thi các smart contract phức tạp và tùy chỉnh, chẳng hạn như trong các giao dịch dApp, DeFi, game và NFT. Đồng thời, nó sở hữu một cộng đồng developer lớn, giúp việc xây dựng phần mềm trở nên thuận tiện hơn.
Hoạt động đa hệ điều hành
Blockchain có rất nhiều máy tính tham gia, mỗi máy sử dụng các hệ điều hành khác nhau như MacOS, Windows, v.v. Những hệ điều hành này rất khác nhau, khiến việc phát triển phần mềm trở nên khó khăn. Tuy nhiên, EVM cho phép tiêu chuẩn hóa và chạy chương trình trên nhiều hệ điều hành mà không cần viết mã riêng biệt.
Nhược điểm của EVM
Mặc dù xây dựng trên Ethereum mang lại nhiều lợi ích, nhưng mọi thứ tốt đẹp đều có cái giá của nó và trong Ethereum, đó chính là phí gas cao.
EVM có những hạn chế về khả năng mở rộng, nghĩa là chỉ có thể xử lý một số lượng giao dịch nhất định mỗi giây. Do đó, khi mạng bị quá tải, phí gas có thể tăng rất nhanh.
Do mức độ phổ biến của Ethereum, việc triển khai smart contract tùy chỉnh hoặc các ứng dụng lớn có thể rất tốn kém. Bạn cần tối ưu hợp đồng để tăng tốc độ và hiệu quả, loại bỏ mã lặp hoặc các chức năng không cần thiết. Đồng thời, chi phí lưu trữ trên Ethereum cũng khá cao.
Một nhược điểm khác của EVM là sau khi bạn triển khai smart contract lên blockchain, bạn không thể thay đổi nó. Đây có thể là vấn đề nghiêm trọng nếu phát hiện lỗi hoặc lỗ hổng sau khi triển khai. Trong những trường hợp như vậy, bạn sẽ phải triển khai lại toàn bộ hợp đồng, và chi phí bổ sung có thể tăng lên nhanh chóng.
Tương lai của EVM
Tương lai của EVM rất sáng sủa, với mức độ áp dụng ngày càng tăng và nhiều cải tiến đáng chú ý trong thời gian tới.
Ví dụ, khi nhiều blockchain sử dụng cùng một nền tảng như EVM, khả năng tương tác ngày càng được cải thiện. Các developer có thể dễ dàng tạo dApp tương thích với nhiều blockchain cùng lúc. Đồng thời, việc chuyển tài sản giữa các blockchain tương thích EVM cũng trở nên dễ dàng hơn, giúp các blockchain mới mở rộng nhanh hơn.
Một phát triển đáng chú ý khác là bản nâng cấp EOF vào năm 2023. EOF là viết tắt của EVM Object Format và đây là bản nâng cấp đầu tiên của EVM kể từ khi ra mắt năm 2015. Để tìm hiểu chi tiết, bạn có thể tham khảo tài liệu EOF. Tuy nhiên, về cơ bản: EOF sẽ thay đổi đáng kể cách EVM hoạt động, giúp smart contract rẻ hơn, nhanh hơn và tăng cường bảo mật tổng thể.
Ví của bạn trên các blockchain EVM
Nếu bạn từng thắc mắc tại sao địa chỉ ví của bạn giống nhau trên Ethereum và Polygon, thì đây là lý do.
Ví trên các blockchain EVM là “Externally Owned Accounts (EOA)”, nghĩa là chúng sử dụng cặp khóa truyền thống để truy cập. Một là public key (định danh), và một là private key (mật khẩu).
Ví có hai loại: ví phần mềm và ví phần cứng. Ví phần mềm là ví kỹ thuật số lưu private key trên máy tính hoặc thiết bị di động. Trong khi đó, ví phần cứng lưu private key ngoại tuyến trên một thiết bị vật lý.
Dù bạn sử dụng loại ví nào, tất cả các blockchain tương thích EVM đều dùng EVM làm nền tảng công nghệ. Do đó, chúng sử dụng cùng một chuẩn địa chỉ. Địa chỉ ví trên các blockchain này bắt đầu bằng “0x”, theo sau là 40 ký tự chữ và số.
Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng cùng một địa chỉ ví trên tất cả các blockchain tương thích EVM, chẳng hạn như Ethereum, Binance Smart Chain và Polygon.
Bảo mật tài sản của bạn với ví phần cứng Ledger
Mặc dù ví phần mềm mang lại sự tiện lợi, ví phần cứng lại giúp bảo vệ tài sản crypto của bạn khỏi các cuộc tấn công vật lý và kỹ thuật số. Private key của bạn được lưu trữ ngoại tuyến, đảm bảo bạn hoàn toàn kiểm soát tài sản.
Về bảo mật, các ví phần cứng của Ledger — thương hiệu hàng đầu trong ngành — sẽ đáp ứng đầy đủ nhu cầu của bạn. Thiết bị Ledger được trang bị chip Secure Element tiên tiến, giải pháp được các ngân hàng và chính phủ tin dùng để bảo vệ dữ liệu quan trọng.
Hãy bảo vệ tài sản crypto của bạn với lớp bảo mật tối ưu từ một ví phần cứng như Ledger.
