Golangを使用してEVMを実装する方法

ブロックチェーン技術の継続的な開発により、最も代表的なスマート コントラクト プラットフォームとしてのイーサリアムは、開発者向けに優れたサポートと巨大なエコシステムをすでに備えています。ただし、イーサリアム仮想マシン (EVM) のソフトウェア アーキテクチャは Solidity 言語の開発に基づいているため、パフォーマンスを向上させるために、EVM はコード最適化のための JIT (Just In Time) コンパイラを実装しています。これは特定の方法で行われるため、イーサリアム エコシステムの開発効率が制限されます。

これらの問題に基づいて、多くの開発者は、より効率的なスマート コントラクト コードの実行を実現することを期待して、他のプログラミング言語を使用して EVM を開発しようとしています。 Golang は Google によって開発されたプログラミング言語で、低レベルのプログラミングを行うための非常に便利な方法を提供します。以下では、Golang を使用して EVM を実装する方法を検討します。

EVM の概要

イーサリアム仮想マシン (EVM) は、イーサリアム スマート コントラクトを実行するスタックベースの仮想マシンです。 EVM はイーサリアム ネットワーク全体に統合された実行環境を提供し、スマート コントラクトがさまざまなノードで期待どおりに実行できるようにします。 EVM は、特定の操作中に状態を変更する一連の命令を定義します。これらの状態には、メモリ、ストレージ、スタックが含まれます。

Golang を使用して EVM を実装する

Golang を使用して EVM を実装するには、まず go-ethereum をインストールする必要があります。 go-ethereum は、いくつかの非常に便利なライブラリと機能を提供する Ethereum の公式 Golang 実装です。 Ethereum dApps (分散型アプリケーション) を構築するための Ethereum ノードとして使用できます。

go-ethereum と Solidity コンパイラーがインストールされていると仮定すると、次の手順を使用して EVM の実装を開始できます。

ステップ 1: EVM の命令セットを定義する

Golang では、列挙型を使用して EVM の命令セットを定義できます。例:

type OpCode byte

const (
  STOP OpCode = iota
  ADD
  MUL
  SUB
  DIV
  SDIV
  MOD
  SMOD
  ADDMOD
  MULMOD
  EXP
  SIGNEXTEND
  ...
)

これらの命令は、Ethereum Yellow Book に記載されているか、go-ethereum パッケージのソース コードから入手できます。命令のロジックを実行する命令ごとにメソッドを定義する必要があります。たとえば、ADD 命令の場合、次のメソッドを定義できます。

func (evm *EVM) add() {
  x, y := evm.stack.Pop(), evm.stack.Pop()
  result := x.Add(y)
  evm.stack.Push(result)
}

ステップ 2: Solidity のバイトコードを解析する

Solidity を使用してスマート コントラクトを作成すると、コンパイラはそれをバイト コードにコンパイルします。フォームを作成し、イーサリアム ネットワークにデプロイします。 Golang EVM では、まず Solidity バイトコードを解析し、それから EVM 命令に変換する必要があります。これは、go-ethereum パッケージのパーサーを使用して行うことができます。例:

import (
  "github.com/ethereum/go-ethereum/common"
  "github.com/ethereum/go-ethereum/core/vm"
)

func (evm *EVM) execute(code []byte) {
  vm := vm.NewEVM(evm.context, evm.stateDB, evm.vmConfig)
  contract := vm.NewContract(&vm.ContractConfig{
    Code:      common.CopyBytes(code),
    GasLimit:  1000000,
    Value:     big.NewInt(0),
  })
  contract.SetCallCodeFn(evm.callCode)
  contract.SetStaticCallFn(evm.staticCall)
  contract.SetDelegateCallFn(evm.delegateCall)
  vm.Execute(evm.context, contract)
}

上記のコードは、Solidity バイトコードを Contract オブジェクトに解析し、EVM の Execute() メソッドを呼び出してコードを実行します。

ステップ 3: メモリ、ストレージ、スタックの実装

EVM には、メモリ、ストレージ、スタックの 3 つの状態があります。 Golang EVM では、これらの状態を実装する必要があります。 Golang のスライスをメモリとして、マップをストレージとして、Golang のスタックをスタックとして使用できます。

type EVM struct {
  context  *core.ExecutionContext
  stateDB  *state.StateDB
  vmConfig vm.Config

  memory []byte
  storage map[common.Hash] common.Hash
  stack *stack
}

ステップ 4: 命令セットのロジックを実装する

命令セットを定義した後、各命令のロジックを実装する必要があります。各命令はスタックの状態を変更します。たとえば、ADD 命令の場合、スタックから 2 つの値をポップし、それらを加算し、最後に結果をスタックにプッシュします。 ADD 命令のロジックを実装するには、次のメソッドを定義します。

func (evm *EVM) add() {
  x, y := evm.stack.Pop(), evm.stack.Pop()
  result := x.Add(y)
  evm.stack.Push(result)
}

ステップ 5: さまざまな例外処理を実装する

命令のロジックを実装するときは、さまざまな例外を処理する必要があります。スタック オーバーフロー、呼び出しの深さが大きすぎる、メモリ オーバーフローなど。 Golang EVM が完全な Ethereum 実装であると仮定すると、アカウントが存在しない、アカウントがロックされている、マイニングが完了していないなど、他の一連の例外を処理する必要があります。

結論

Golang を使用して EVM を実装すると、スマート コントラクトのパフォーマンスと開発効率を向上させることができます。これにより、開発者はさまざまなアプリケーション シナリオに適応できる柔軟性と自由度が高まります。 Golang EVM の実装は Solidity EVM の実装よりも複雑ですが、EVM の開発に新しい効率的なパスを提供します。

以上がGolangを使用してEVMを実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。