blockchain - solidity -EVM虚拟机深入 ,如何工作的?

访问量: 83

refer to: https://medium.com/mycrypto/the-ethereum-virtual-machine-how-does-it-work-9abac2b7c9e

EVM = Ethereum Virtual Machine, 以太坊虚拟机

现在是用的 solidity, 之前用的是 Serpent, Mutan

solidity 无法直接被EVM运行, sol文件会先被编译成 opcodes(低级机器指令), 然后再被EVM运行。

Opcodes

目前有140个。 这些opcodes 可以让EVM实现途铃完整。 (turing complete)

由于 opcode是一个 byte ( 8位 0/1 ) , 所以 opcodes最多是 256 ( 2^8 )

bit:   0/1 

byte :  8个bit       10001001 这样。

分成下面几个大类:

操作类: POP, PUSH,DUP, SWAP

计算、比较类: ADD, SUB,GT, LT, OR, AND

环境变量类: CALLER, CALLVALUE, NUMBER

Memory 操作类: MLOAD, MSTORE, MSIZE

Storage 操作类: SLOAD, SSTORE

程序计数器类: JUMP, JUMPI,

停止类: STOP, RETURN , REVERT, INVALID...

下面是个完整列表:

ByteCode:

为了使用方便, Opcode 都会被转换成bytecode来使用。

例如:0x 6001 6001 01

根据前表,我们可以知道 0x60 对应了PUSH1这个opcode ,

0x6001  =  PUSH1  1,

0x6001 = PUSH1 1

0x01 = ADD, 这个指令会把stack中的2个项目 做“加法”操作。

最后得到 2  ( 0x02 )

Contract State 智能合约的状态

高级编程语言可以直接把 参数 传入到某个方法中。

但是 evm不行,它只能使用register stack  (注册 stack ),它是256 bit的( 42 bytes )  ,并且只能一次访问最近16个item. 最多的item限制是1024个

所以,为了解决这种限制带来的问题,contract使用了memory 来保存数据, 但是memory 是保存在内存中的,无法持久化,所以 EVM使用了  storage来持久化。 (等同于数据库, 读免费,写花钱)

stack: function argument (方法的参数)

memory :   variable (变量)

storage:  data in DB. ( 读取免费,写入花钱, 写入的费用最多是读取的6000倍. 好像有点语病,暂且认为读取是基本免费的吧)

运行Contract的费用

由于每个人都可以运行、调用Contract, 所以会存在一种攻击:大量的调用网络上的资源,引起整个网络瘫痪。

所以,每个opcode 都需要手续费。例如:

keccak (重音在前面) 基本费用 30 gas   每个单词 6 gas

每个 tx的基本调用费用, 最低21000 gas 起步。

下面是opcode的调用费用列表:

如果一些操作会减少state 的数量(减少了对 区块链的资源占用),EVM会返还 手续费(refund fee ), 例如 把某个storage 的value设置为0的话,返回15000gas,  删掉一个contract 则 返还 24000 gas .

返还的手续费不会超过 整个手续费的50%。

部署合约的过程

部署的时候,发起的tx 不需要to address, 数据都在 input data中。 (转账附言)

下面是一个例子:

 上图右侧中, 分成3个部分:

1. constructor:  60806040526001600055348015601457600080fd5b5060358060226000396000f3fe

这个的具体概念如下图所示: (我们了解即可)

以上代码是写入到storage中。

2. run time: 6080604052600080fdfe

写入到memory中。

3. (了解即可,目前是 实验性功能 )metadata: 元数据    a165627a7a723058204e048d6cab20eb0d9f95671510277b55a61a582250e04db7f6587a1bebc134d20029

这个数据保存在去中心化的系统中, 叫做swarm hash, 或者 metadata file,   它只是被EVM生成,却不会像opcode那样被执行。

他的格式是这样的:

0xa1 0x65 'b' 'z' 'z' 'r' '0' 0x58 0x20 [32 bytes swarm hash] 0x00 0x29

swarn hash中包含了其它的内容: 编译器的版本等。

反编译 bytecode

contract虽然被EVM编译为bytecode后会损失大量的信息,但是在大数据库下,还是很有可能被反编译的, 见: 4byte.directory 

调用Contract

需要使用ABI, 具体略。

订阅/RSS Feed

Subscribe