¿Qué es y para qué sirve la Máquina virtual de Ethereum (EVM)?

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¿Qué es y para qué sirve la Máquina virtual de Ethereum (EVM)?

Todo usuario del mundo de las criptomonedas debe conocer uno de los pilares fundamentales que sostiene la segunda criptomoneda más grande del mundo; la Ethereum Virtual Machine (EVM). Este es un componente esencial dentro del ecosistema de Ethereum. Ethereum se ha vuelto muy conocida no solo por su token nativo, sino también por su capacidad para ejecutar contratos inteligentes a través de la EVM. Esta máquina virtual está ubicada como el corazón de la arquitectura de la cadena de bloques de Ethereum y es la encargada de ofrecer un entorno de ejecución seguro y aislado para aplicaciones descentralizadas (DApps) y contratos inteligentes.

La EVM presenta un lenguaje de Turing-completo, lo que significa que tiene la capacidad de ejecutar programas codificados en cualquier lenguaje de programación y ofrece a los desarrolladores una gran flexibilidad para el desarrollo de DApps y contratos inteligentes personalizados. Además, esta máquina virtual tiene acceso a todos los nodos de la red de Ethereum y gestiona de forma eficiente la ejecución de los contratos inteligentes y las transacciones en la cadena de bloques.

Es de vital importancia conocer el funcionamiento de la EVM debido a su capacidad para facilitar el desarrollo de aplicaciones descentralizadas y contratos inteligentes. En este artículo veremos detalladamente qué es la EVM, cómo funciona, sus características técnicas, desafíos y limitaciones, además de cómo influye en el desarrollo de Ethereum y las aplicaciones descentralizadas.

¿En qué consiste la Ethereum Virtual Machine?

A grandes rasgos, la Ethereum Virtual Machine es el núcleo tecnológico que sustenta el funcionamiento de Ethereum, la red blockchain desarrollada por Vitalik Buterin en 2013. Esta máquina fue diseñada por Gavin Wood y opera de manera continua. Su función principal es dictar las operaciones inmutables que definen el estado de cada bloque en la blockchain de Ethereum. 

El principal objetivo de la EVM es permitir la ejecución segura y aislada de contratos inteligentes en la red de Ethereum. Esta máquina actúa como un programa general que ejecuta programas más pequeños, que son los llamados contratos inteligentes. Estos contratos pueden estar escritos en una gran variedad de lenguajes de programación como Solidity, Vyper, Python y Yul. La gran flexibilidad de los contratos ha contribuido al desarrollo de miles de aplicaciones descentralizadas en campos como las finanzas descentralizadas (DeFi) y los tokens no fungibles (NFT).

Cuando se desarrolla un contrato inteligente, la EVM es la encargada de comunicarse con todos los nodos de la red y de efectuar los cambios de estado si se ha alcanzado un consenso. Esto asegura que las transacciones se ejecuten de forma confiable y sin la necesidad de un intermediario

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¿Cómo funciona la EVM?

Como ya sabemos, la Ethereum Virtual Machine es una pieza central en el funcionamiento de la red Ethereum que realiza diversas funciones para garantizar su operatividad. Una de sus funciones principales es ejecutar contratos inteligentes, siguiendo un ciclo de vida desde su creación hasta su ejecución y finalización.

En este proceso los desarrolladores crean contratos inteligentes utilizando lenguajes de programación como Solidity o Vyper. Estos lenguajes se traducen a bytecode, es decir, a un formato específico de instrucciones entendible por la Ethereum Virtual Machine. La EVM ejecuta este bytecode, operando como una máquina que agrupa los datos en pilas. El funcionamiento en “pila” se basa en el principio de “el último que entra es el primero que sale”. Esto significa que los elementos agregados más recientemente a la pila son los primeros en ser retirados. Este diseño de pila proporciona una forma eficiente de gestionar datos y realizar cálculos dentro de la EVM durante la ejecución de contratos inteligentes.

La EVM cuenta con una capacidad máxima de pila de 1024 elementos, lo que significa que puede almacenar hasta 1024 valores en la pila en un momento determinado mientras ejecuta un contrato inteligente. 

Durante la ejecución de los contratos, la EVM tiene dos fases; la que cambia constantemente en cada transacción y, por otro lado, la fase que mantiene un estado global con toda la información sobre las diferentes cuentas en la red Ethereum. Todas las transacciones están reguladas por el código de la EVM, que se ha modificado desde su publicación junto al lanzamiento de Ethereum en 2015.

Entender la relación entre el código de los contratos inteligentes, los opcodes y las tarifas de gas es fundamental. Cada transacción en Ethereum requiere una cantidad específica de gas para ser ejecutada, algo similar a la “gasolina” del sistema, y las tarifas de gas dependerán directamente de la cantidad y complejidad de los opcodes ejecutados por la EVM. Por ejemplo, las transacciones simples como el envío de ETH requieren menos gas que la creación de contratos inteligentes más complejos.

Tal y como hemos mencionado anteriormente, la EVM está diseñada como una máquina virtual completa de Turing, lo que significa que puede resolver cualquier problema si se le proporcionan los recursos necesarios. Además, esta máquina trabaja de forma que, siempre que se le den los recursos e instrucciones específicas, producirá el mismo resultado. La ejecución del código en la EVM será predecible, independientemente de cuándo y dónde se realice la ejecución. 

Esta máquina opera de forma aislada del resto del sistema informático, ofreciendo un entorno seguro y controlado para la ejecución de contratos inteligentes dentro de la red Ethereum.

Este entorno aislado garantiza que los contratos inteligentes se ejecuten de manera predecible y segura, sin acceso directo a recursos del sistema que puedan comprometer la seguridad o la estabilidad de la red Ethereum. Además, este aislamiento ayuda a prevenir que se vulnere la seguridad del sistema o ataques maliciosos, ya que se limita el alcance de las interacciones entre los contratos inteligentes y el entorno a su alrededor.

Ventajas y desventajas de la EVM

La Ethereum Virtual Machine cuenta con una serie de ventajas significativas para el desarrollo y la ejecución de contratos inteligentes en la red Ethereum. Sin embargo, como cualquier proyecto, presenta ciertas desventajas que debemos tener en cuenta. A continuación veremos las más destacadas:

Una de las principales ventajas de la EVM es su capacidad para ejecutar contratos inteligentes de forma segura y confiable en un espacio descentralizado. Gracias a estas características podemos contar con una amplia gama de aplicaciones descentralizadas (DApps) y casos de uso como las finanzas descentralizadas (DeFi) y NFT.

Por otro lado, la EVM ofrece un alto nivel de flexibilidad para los desarrolladores, permitiéndoles escribir contratos inteligentes en una variedad de lenguajes de programación, como Solidity, Vyper, Python y Yul. Esto facilita la adopción por parte de desarrolladores.

Sin embargo, a pesar de estas ventajas, la EVM también presenta ciertas desventajas. Una de las más significativas son las tasas de transacción o costos de gas asociados a la ejecución de contratos inteligentes en la red Ethereum. Estas tarifas, pagadas en ETH, pueden variar según la complejidad del contrato y la congestión de la red en el momento de la ejecución, pero suelen ser bastante elevadas. Esto puede ocasionar costos imprevistos para los desarrolladores y usuarios.

Además, el uso de Solidity como lenguaje principal para codificar en la EVM puede requerir una experiencia técnica considerable por parte de los desarrolladores. Esto limita la accesibilidad y la adopción de la plataforma para aquellos con menos experiencia en programación. Además, cualquier error en el código de un contrato inteligente puede tener consecuencias graves y costosas. Por esta razón es necesario un mínimo de experiencia en el desarrollo de contratos inteligentes en la red Ethereum.