AOW先行网络猎户座的技术亮点之三——EVM（以太坊虚拟机）

EVM（以太坊虚拟机），用Solidity编程语言编写，可以执行任何算法复杂的代码。以太坊就是通过EVM从而实现智能合约的调用和执行。发展至今，可以说EVM已经非常成熟并且应用广泛。

那么，什么是以太坊虚拟机？

不要着急，容我们详细道来

第一：以太坊账户

我们要明白在以太坊中的账户，一般有两类，一个是外部账户，一个是合约账户，两个账户的区别在于拥有不同的控制载体，外部账户，该类账户被公钥-私钥对控制（人类）。合约账户，该类账户被存储在账户中的代码控制。但是他们共用一个地址空间。外部账户的地址是由公钥决定的，合约账户的地址是在创建改合约时确定的（这个地址由合约创建者的地址和该地址发出过的交易数量计算得到，地址发出过的交易数量也被称作"nonce"），合约账户存储了代码，外部账户则没有，换句话说，去除掉这一点来说，两类账户没有多少区别。

第二：以太坊交易

一笔交易是一条消息，从一个账户发送到另一个账户（可能是相同的账户或者零账户，见下文）。交易可以包含二进制数据（payload）和以太币。如果目标账户包含代码，该代码会执行，payload就是输入数据。如果目标账户的地址是0，那么交易将创建一个新合约。而这个合约地址不是零地址，对于这一点，我们一定要切记，记住了这一点，我们对于下面所要进行的工作就有了思路，言归正传，这个地址是由合约创建者的地址和该地址发出过的交易数量（被称为nonce）计算得到。创建合约交易的payload被当作EVM字节码执行。执行的输出做为合约代码被永久存储。这意味着，为了创建一个合约，你不需要向合约发送真正的合约代码，而是发送能够返回真正代码的代码。

第三：Gas

这个可以理解为传统金融业务中的手续费，当以太坊上产生一笔交易的时候，每笔交易都会被收取一定数量的gas，gas的目的是限制执行交易所需的工作量，同时为执行支付费用。当EVM执行交易时，gas将按照特定规则被逐渐消耗。

gasprice（gas价格，以太币计）是由交易创建者设置的，发送账户需要预付的交易费用=gasprice*gasamount。如果执行结束还有gas剩余，这些gas将被返还给发送账户。无论执行到什么位置，一旦gas被耗尽（比如降为负值），将会触发一个out-of-gas异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚。

第四：存储，主存和栈

每个账户有一块持久化内存区域被称为存储。其形式为key-value，key和value的长度均为256比特。在合约里，不能遍历账户的存储。相对于另外两种，存储的读操作相对来说开销较大，修改存储更甚。一个合约只能对它自己的存储进行读写。第二个内存区被称为主存。合约执行每次消息调用时，都有一块新的，被清除过的主存。主存可以以字节粒度寻址，但是读写粒度为32字节（256比特）。操作主存的开销随着其增长而变大（平方级别）。

从上述的讲述中，我们可以得出一个重要的信息，那就是EVM不是基于寄存器，而是基于栈的虚拟机。因此所有的计算都在一个被称为栈的区域执行。栈最大有1024个元素，每个元素256比特。对栈的访问只限于其顶端，方式为——允许拷贝最顶端的16个元素中的一个到栈顶，或者是交换栈顶元素和下面16个元素中的一个。所有其他操作都只能取最顶的两个元素，并把结果压在栈顶。当然可以把栈上的元素放到存储或者主存中。但是无法只访问栈上指定深度的那个元素，在那之前必须要把指定深度之上的所有元素都从栈中移除才行。

用很通俗的话语来解释以太坊虚拟机，我们举个例子，你有一个房子，马上就要进行装修，但是装修不是说把所有的家具摆放在一块就可以，这样会显的很杂乱，也没有章法可言，美观更无从谈起，为此，我们会提前先进行装修计划的打造，打一个草稿，或者更为专业一点的，那就是打开SketchUp软件模拟一个同样的三维空间，并在上面绘制规划图纸。

也就是，以太坊虚拟机扮演的就是这样的角色，它生成现有操作系统的虚拟镜像，具有和真实Windows系统完全一样的功能。这为现在的区块链落地应用提供了一种虚拟的测试环境，所以成为区块链重要的技术支撑。

在此框架之下，ORION集成了EVM模块，并使?Substrate的contractpallet来?持solidity智能合约的开发与运?。这不仅有利于自身链上智能合约的快速开发与调用，也为以后与以太坊跨链转接提供了兼容性

猎户座在虚拟机和区块链的其他部分之间提供了一个环境无关接口。这是通过统一的猎户座API（应用程序编程接口）完成的，该API使区块链软件的各个组件可以通过一种通用语言彼此“对话”，而无需学习任何新技巧。使用猎户座，其他软件组件无需针对特殊情况、异常、或者别的奇怪代码进行编程（程序员将其称为“简陋代码”、“意大利面条代码”或者其他NSFW术语）。相反，猎户座提供了一个稳定、安全、有前瞻性的平台，用于集成各种虚拟机，而无需接触任何VM代码。

在猎户座中，允许执行智能合约代码。合约状态或内存存储在智能合约地址中。可以将这种存储视为位于智能合约地址的无限长度的数据结构数组。存储机制确保存储位置没有冲突，并遵循一组规则。使用这些规则，我们可以解码任何合约的状态。解码存储在映射中的数据需要知道所使用的密钥。

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编译者/作者：AOW中文社区

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