Guía completa de Ethereum Virtual Machine (EVM): entiende sus principios operativos y su ecosistema en 3 minutos

¿Qué son los smart contracts? Introducción a los 3 elementos clave de funcionamiento

Los smart contracts son programas informáticos que operan de forma autónoma en redes blockchain. Están compuestos por código de datos desplegado por desarrolladores para ejecutar instrucciones específicas. Los usuarios no pueden controlar los smart contracts, ya que estos actúan automáticamente conforme a su programación. Constituyen un avance revolucionario en la tecnología blockchain, al permitir la ejecución automatizada de acuerdos sin intermediarios.

Ethereum fue la primera red blockchain en implementar smart contracts con éxito. Como resultado, millones de smart contracts se han programado y desplegado en la blockchain de Ethereum a lo largo de los años. La EVM ha sido fundamental en este logro, actuando como el motor computacional que da vida a todo el ecosistema.

Elemento 1 de los smart contracts: Lenguaje de programación

El lenguaje más utilizado para crear smart contracts en Ethereum es Solidity. Al igual que JavaScript, es un lenguaje de alto nivel pensado para que lo entiendan las personas, pero no los sistemas de forma directa. Por ello, tras escribir los smart contracts en Solidity, los desarrolladores deben convertirlos en lenguaje de máquina o bytecode utilizando un compilador de Ethereum Virtual Machine como solc. Este proceso de compilación es esencial para transformar el código legible por humanos en instrucciones ejecutables para la EVM. La compilación garantiza que el código esté optimizado para una ejecución eficiente y mantenga los estándares de seguridad.

Elemento 2 de los smart contracts: Ejecución del smart contract

Cuando la EVM ejecuta el código, el suministro de Gas disminuye según el coste de Gas de las operaciones. Si antes de completar la transacción el Gas se agota, la EVM detiene la ejecución de inmediato. La transacción se abandona y no modifica el estado global, protegiendo la red frente a operaciones incompletas o maliciosas. La red permanece intacta, pero el saldo de ETH del remitente baja para cubrir los costes computacionales consumidos hasta ese momento. Si la ejecución finaliza correctamente, la EVM actualiza el estado global para reflejar el estado de la máquina, garantizando la coherencia de los datos en toda la red.

Elemento 3 de los smart contracts: Comisiones de Gas en Ethereum

Como se ve en la explicación anterior, las comisiones de Gas son esenciales en el proceso de las transacciones en la blockchain de Ethereum. Cuando Ethereum empleaba el consenso Proof of Work (PoW), procesar transacciones requería hardware y energía, y los mineros necesitaban incentivos. En la transferencia de tokens ETH, las comisiones de Gas varían según la congestión de la red.

En la ejecución de smart contracts, las comisiones de Gas cumplen otra función. El bytecode del smart contract se divide en partes más pequeñas llamadas "opcodes". Los opcodes (códigos de operación) son instrucciones que utiliza la EVM para realizar cálculos. Cada opcode tiene un coste de Gas: cuanto más complejo, mayor es el coste. Este mecanismo protege la blockchain de Ethereum frente a ataques maliciosos. Por ejemplo, en caso de un ataque DDoS, la EVM sigue ejecutando el smart contract en el estado de la máquina. Cobra comisiones de Gas por cada cálculo y, si el remitente se queda sin Gas, abandona la transacción, evitando así ataques de agotamiento de recursos.

¿Qué es la Ethereum Virtual Machine (EVM)? Análisis de sus 2 estados operativos

La EVM está integrada en el núcleo del protocolo Ethereum. Como indica su nombre, la EVM es una máquina virtual —un software digital— que sostiene el funcionamiento de la red Ethereum. El software de máquina virtual ejecuta programas, almacena datos, conecta redes y realiza otras tareas computacionales. Es responsable de la ejecución y despliegue de smart contracts, y constituye el pilar computacional de todo el ecosistema Ethereum.

Ethereum procesa mucho más que simples transacciones de valor entre pares, así que necesita un sistema computacional avanzado. Por ello, los desarrolladores de Ethereum la definen como una "máquina de estados ilimitados" en vez de un libro mayor distribuido. Esto describe el funcionamiento básico de la EVM. La red Ethereum tiene dos tipos de estados: el estado global y el estado de la máquina, cada uno con funciones distintas y complementarias.

Estado operativo 1 de la EVM: Estado global

El estado global es donde Ethereum almacena saldos de cuentas y smart contracts. Igual que el libro mayor de Bitcoin, es descentralizado, inmutable y accesible para cualquier usuario en línea. La EVM actualiza esta capa cada vez que finaliza una transacción, de modo que todos los participantes pueden consultar la misma información. Cualquier persona con un explorador de bloques puede ver la blockchain de Ethereum y acceder a los datos en tiempo real. El estado global representa la imagen actual de todas las cuentas, saldos y almacenamiento de contratos, ofreciendo un registro transparente y verificable del estado de la red.

Estado operativo 2 de la EVM: Estado de la máquina

El estado de la máquina es donde la EVM procesa las transacciones paso a paso. También se conoce como el sandbox de Ethereum para desarrolladores, pues proporciona un entorno aislado para la ejecución de código. La red Ethereum procesa dos tipos de transacciones. El primero son los "message calls": cuando una cuenta transfiere tokens ETH a otra. En ese caso, la EVM traslada los tokens ETH entre direcciones de wallet y actualiza la transacción en el estado global. El remitente paga comisiones de Gas por los cálculos realizados al enviar la transacción. El estado de la máquina permite modificaciones y cálculos temporales antes de aplicar los cambios definitivos al estado global, garantizando la atomicidad y coherencia de las transacciones.

Ventajas y limitaciones de la Ethereum Virtual Machine (EVM): Beneficios y restricciones

Ventajas de la EVM

Como se ha explicado, la EVM protege la red frente a actividades maliciosas gracias a su mecanismo de comisiones de Gas y controles de ejecución. Así puede ejecutar smart contracts y servicios automatizados sobre una plataforma segura y fiable. La red Ethereum posee el mayor ecosistema cripto y es la referencia para la creación de DApps y el despliegue de smart contracts.

Muchas blockchains han creado sidechains que permiten a los desarrolladores de Ethereum migrar sus aplicaciones sin modificar el código, lo que demuestra la adopción y compatibilidad extendidas de la EVM. Esta interoperabilidad impulsa la innovación y reduce costes de desarrollo en el sector.

La EVM es descentralizada, por lo que cualquier persona puede crear smart contracts en Ethereum sin necesidad de permiso. Además, permite desarrollar y desplegar servicios y aplicaciones descentralizadas que han ganado gran popularidad en los últimos años. Esta característica sin permisos ha democratizado el acceso a la tecnología blockchain y facilita la contribución global al ecosistema.

Limitaciones de la EVM

La EVM presenta dos grandes limitaciones. Primero, requiere conocimientos previos y habilidades de programación en Solidity, lo que dificulta el acceso de nuevos usuarios y limita la adopción generalizada. Superarlo requiere iniciativas educativas.

Su segunda limitación es que, al crear smart contracts o desplegar aplicaciones en Ethereum, las comisiones de Gas pueden ser muy elevadas en momentos de congestión de la red. Esto puede hacer inviables ciertos casos de uso y ha impulsado el desarrollo de soluciones de Capa 2 y otras plataformas blockchain.

Ecosistema de la Ethereum Virtual Machine (EVM): Cinco usos principales

La ejecución de smart contracts por parte de la EVM ha propiciado innovaciones en el ámbito blockchain. Estos son los cinco casos de uso principales que demuestran su versatilidad y capacidad:

Caso de uso 1: Tokens ERC-20

Los tokens ERC-20 se generan mediante smart contracts que emplean estructuras de datos predefinidas. Esta estructura permite nombrar, distribuir y rastrear los tokens, con un marco estándar para su creación. En 2017, durante la popularidad de los Initial Coin Offerings (ICOs), muchas criptomonedas nuevas se lanzaron como tokens ERC-20. Actualmente, su uso más destacado es en stablecoins como USDT, que ofrecen estabilidad y facilitan el comercio en plataformas descentralizadas. El estándar ERC-20 es la base de la tokenización en blockchain.

Caso de uso 2: Exchanges descentralizados (DEX)

Los exchanges descentralizados (DEX) permiten comprar, vender o intercambiar criptomonedas usando smart contracts, sin intermediarios. Plataformas como Uniswap y SushiSwap emplean aplicaciones Automated Market Maker (AMM), permitiendo acceder a pools de liquidez de tokens sin terceros. Estas plataformas han revolucionado el trading de criptomonedas al ofrecer acceso transparente y sin permisos a los mercados, manteniendo la custodia de los activos de los usuarios en todo momento.

Caso de uso 3: NFT

Los Non-Fungible Tokens (NFT) son obras digitales en la blockchain que certifican propiedad y no pueden replicarse. Los entusiastas emplean smart contracts para crear y acuñar colecciones NFT, estableciendo escasez y autenticidad verificables. Entre las colecciones más valiosas destacan Bored Ape Yacht Club (BAYC) y CryptoPunks. Los propietarios pueden transferir o comerciar sus NFTs en mercados como OpenSea, creando un dinámico mercado secundario de arte y coleccionismo digital.

Caso de uso 4: DeFi Lending

El DeFi lending permite prestar o solicitar préstamos de criptomonedas sin intermediarios. Los smart contracts gestionan los protocolos de préstamo y automatizan el proceso desde el origen hasta el reembolso. Los préstamos se otorgan de inmediato y los prestamistas pueden recibir intereses de forma diaria. Esta innovación democratiza el acceso a servicios financieros, permitiendo a usuarios globales obtener rentabilidad por sus criptoactivos o acceder a liquidez sin banca tradicional.

Caso de uso 5: Organizaciones Autónomas Descentralizadas

Las Organizaciones Autónomas Descentralizadas (DAO) son entidades públicas sin autoridad central, que operan mediante decisiones colectivas. Los miembros deciden la gestión de proyectos a través de votaciones codificadas en smart contracts. Las reglas de las DAO las establecen miembros clave de la comunidad y se aplican mediante smart contracts, garantizando gobernanza transparente y democrática. Esta estructura representa un nuevo paradigma de coordinación en la era digital.

Criptomonedas y compatibilidad EVM: ¿Qué monedas son compatibles con EVM?

Las blockchains compatibles con EVM ofrecen una solución al problema de las comisiones de Gas elevadas, manteniendo la compatibilidad con el ecosistema de desarrolladores de Ethereum. Los desarrolladores han aprovechado partes de la red Ethereum para crear DApps y facilitar la transferencia ágil de activos entre redes EVM. Entre las blockchains más adoptadas bajo este enfoque destacan:

• Plataformas líderes de Smart Chain
• Avalanche
• Fantom
• Cardano
• Polygon
• Tron

Estas cadenas EVM permiten a los desarrolladores desplegar aplicaciones en varias redes, utilizando las herramientas e infraestructuras de Ethereum. Este enfoque multichain fomenta la innovación y competencia, mejorando escalabilidad, costes y experiencia de usuario en el ecosistema blockchain.

Perspectivas de futuro para la Ethereum Virtual Machine (EVM): Tendencias clave en smart contracts

Vitalik Buterin partió de la base de Bitcoin para crear un superordenador descentralizado accesible para todos. La Ethereum Virtual Machine ha sido clave para materializar esa visión, al transformar la blockchain en una plataforma de computación global. Desde sus inicios, la EVM ha recibido numerosas actualizaciones y sigue evolucionando con nuevas funcionalidades y mejoras.

Las aplicaciones de smart contracts han impulsado las principales tendencias en blockchain, como DeFi, NFTs y DAOs. Es apasionante imaginar qué permitirá esta tecnología en el futuro. Con la maduración del ecosistema y nuevas soluciones de escalabilidad, la EVM está lista para potenciar la próxima generación de aplicaciones descentralizadas, revolucionando sectores como finanzas, cadena de suministro, gaming y más. El desarrollo de soluciones de Capa 2, puentes entre cadenas y mejores herramientas para desarrolladores hará que la EVM sea más accesible y eficiente, ampliando su impacto en la economía digital global.

FAQ

¿Qué es la Ethereum Virtual Machine (EVM)? ¿Cuál es su función principal?

La EVM es el entorno de ejecución sandbox de Ethereum para smart contracts. Compila código Solidity en bytecode y lo ejecuta de forma segura. Su función principal es asegurar la ejecución determinista de contratos, gestionar el consumo de Gas y mantener la coherencia de estado en toda la red.

¿Cómo ejecuta la EVM los smart contracts? ¿Cuáles son sus principios operativos?

La EVM ejecuta smart contracts cargando el bytecode compilado y procesándolo instrucción a instrucción mediante un modelo de pila. Los opcodes se procesan de forma aislada, en un entorno sandbox donde el código no accede a redes ni sistemas externos. Los cambios de estado quedan registrados en la blockchain a través de la ejecución medida por Gas.

¿En qué se diferencia la EVM de otras máquinas virtuales blockchain como Solana VM?

La EVM gestiona el almacenamiento por contratos y ejecuta de forma secuencial, mientras que Solana VM utiliza un modelo de cuentas con procesamiento en paralelo. La EVM prioriza la seguridad mediante el aislamiento de estado; Solana VM optimiza el rendimiento a través de la concurrencia por cuenta.

¿Qué lenguajes y herramientas se utilizan para desarrollar smart contracts en la EVM?

Los smart contracts en EVM se desarrollan principalmente en Solidity. Las herramientas clave incluyen Hardhat y Truffle para compilar, probar y desplegar. Las librerías Web3.js o Ethers.js permiten la interacción con la blockchain.

¿Cómo funciona el mecanismo de comisiones de Gas en la EVM?

El Gas en la EVM mide la potencia computacional necesaria para las operaciones. El consumo de Gas cubre ejecución y message calls. Las comisiones se calculan dinámicamente según la complejidad y las pagan los usuarios para garantizar el procesamiento de transacciones.

¿Cuáles son las principales soluciones de escalabilidad Layer 2 en el ecosistema EVM?

Las soluciones Layer 2 principales son Optimism, Polygon 2.0, Mantle y zkSync. Mejoran la escalabilidad y el rendimiento de Ethereum mediante rollups y pruebas de conocimiento cero.

¿Cómo se garantiza la seguridad de los smart contracts desplegados en la EVM?

Para asegurar los smart contracts en EVM, realiza auditorías de código exhaustivas, evita operaciones no deterministas como números aleatorios y timestamps, realiza pruebas completas y usa herramientas de verificación formal para detectar vulnerabilidades antes de desplegar.

¿Qué son las cadenas compatibles con EVM y por qué optan por esa compatibilidad?

Entre las principales cadenas EVM destacan BNB Chain, Polygon, Avalanche, Arbitrum y Optimism. Adoptan la compatibilidad EVM para aprovechar las herramientas de desarrollo de Ethereum, wallets como MetaMask y smart contracts, lo que facilita un crecimiento rápido del ecosistema y una migración de usuarios sencilla, además de reducir la complejidad de desarrollo.