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。