Qu'est-ce que l'Ethereum Virtual Machine (EVM) ?

L'Ethereum Virtual Machine (EVM) constitue une avancée déterminante dans la technologie blockchain, agissant comme le moteur de calcul du réseau Ethereum et de l'ensemble des écosystèmes de chaînes EVM. À la création d'Ethereum, Vitalik Buterin a imaginé une blockchain allant au-delà des simples transactions pair-à-pair de Bitcoin. Il a souhaité un protocole capable d'exécuter des programmes complexes et des accords auto-exécutables, donnant naissance aux smart contracts et à l'EVM qui en assure l'exécution.

Que sont les smart contracts ?

Les smart contracts sont des programmes informatiques autonomes qui réalisent des instructions prédéfinies sur un réseau blockchain sans intervention humaine. Ils se présentent sous forme de codes déployés par les développeurs pour automatiser des tâches spécifiques. Une fois en ligne, ils fonctionnent strictement selon leur programmation, garantissant transparence et fiabilité. Ethereum a été le premier réseau à intégrer et déployer les smart contracts dans l'univers blockchain, devenant ainsi la plateforme pionnière de ce concept. Aujourd'hui, des millions de smart contracts sont actifs sur la blockchain Ethereum et différents réseaux EVM, facilitant aussi bien les transactions financières que la gouvernance organisationnelle avancée, grâce à l'environnement d'exécution sophistiqué de l'EVM.

Qu'est-ce que l'Ethereum Virtual Machine (EVM) ?

L'Ethereum Virtual Machine est un logiciel de machine virtuelle avancé intégré au cœur du protocole Ethereum et déployé sur de nombreuses chaînes compatibles EVM. Cet environnement numérique joue un rôle central au sein de l'écosystème Ethereum. L'EVM pilote l'ensemble du réseau, exécute des programmes, stocke des données, interagit avec d'autres réseaux et accomplit divers calculs. Surtout, elle assure l'exécution et le déploiement des smart contracts sur la blockchain Ethereum et sur les plateformes EVM compatibles. Contrairement aux machines virtuelles classiques, l'EVM fonctionne de façon décentralisée sur des milliers de nœuds à travers le monde, garantissant une exécution cohérente, transparente et infalsifiable des smart contracts. Cette architecture distribuée fait de l'EVM une technologie révolutionnaire, offrant des calculs « trustless » à l'échelle mondiale.

Fonctionnement

L'EVM repose sur un système complexe à deux états qui distingue les réseaux Ethereum et chaînes EVM des blockchains plus simples. Cette architecture permet à Ethereum de servir de « machine à états illimités », capable de traiter des transactions complexes au-delà des transferts de valeur classiques. L'EVM gère deux états distincts : l'état global et l'état machine, chacun assurant des fonctions spécifiques dans le traitement des transactions.

État global

L'état global constitue le registre permanent de tous les soldes des comptes et smart contracts sur Ethereum. Plus complet que le registre de Bitcoin, cet état est décentralisé, immuable et accessible à tous via Internet. À chaque transaction, l'EVM met à jour cette couche, garantissant que tous les participants disposent de données identiques en temps réel via les explorateurs de blocs. Cette transparence et cette cohérence sont essentielles au fonctionnement « trustless » d'Ethereum et de ses chaînes compatibles EVM.

État machine

L'état machine représente l'environnement d'exécution de l'EVM, souvent appelé le bac à sable d'Ethereum pour les développeurs. L'EVM y traite les transactions étape par étape, couvrant deux principaux types d'opérations. Le premier, les « message calls », concerne les transferts de tokens ETH entre comptes. Durant ces opérations, l'EVM transfère les tokens d'une adresse de wallet à une autre et actualise l'état global, tout en facturant des frais de gas à l'expéditeur pour le calcul effectué. Le second type, la « création de contrat », intervient lorsque les développeurs déploient des smart contracts sur Ethereum ou sur une chaîne EVM. Ils fournissent alors les frais de gas et soumettent le bytecode du contrat, que l'EVM traite et stocke sur la blockchain.

Le langage de programmation Solidity

Solidity est le principal langage de programmation pour la création de smart contracts et d'applications sur Ethereum et les chaînes EVM. Ce langage de haut niveau, proche de JavaScript par sa syntaxe et sa structure, est pensé pour être accessible et lisible par les développeurs. Les machines, en revanche, ne peuvent pas interpréter directement le code Solidity, nécessitant une étape de compilation. Les développeurs doivent compiler leurs smart contracts Solidity en bytecode lisible par la machine, à l'aide d'outils spécialisés comme le compilateur solc de l'Ethereum Virtual Machine. Ce processus transforme le code lisible en instructions de bas niveau que l'EVM peut exécuter, assurant la correspondance entre l'intention du développeur et l'exécution machine.

Exécution des smart contracts

Le processus d'exécution des smart contracts par l'EVM illustre une gestion avancée des ressources et une sécurité renforcée sur toutes les chaînes compatibles EVM. Lors de l'exécution du bytecode, l'EVM surveille et déduit continuellement le gas en fonction du coût de chaque calcul. Ce système garantit une allocation équitable des ressources et prévient tout abus. Si la réserve de gas atteint zéro avant la fin de la transaction, l'EVM interrompt immédiatement l'exécution, abandonne la transaction et préserve l'état global. Bien que le réseau reste inchangé, le solde de l'expéditeur est réduit pour compenser les ressources utilisées jusqu'à l'arrêt. Si l'exécution aboutit, l'EVM actualise l'état global selon les modifications produites lors du traitement de l'état machine, finalisant la transaction et rendant ses effets permanents sur la blockchain.

Frais de gas Ethereum

Les frais de gas jouent un rôle essentiel dans l'écosystème Ethereum et sur les réseaux de chaînes EVM, servant à la fois d'incitatif pour les validateurs et de mécanisme de sécurité. Dans le modèle Proof of Stake actuel d'Ethereum, les frais de gas rémunèrent les validateurs pour les ressources de calcul mobilisées lors du traitement des transactions. Pour les transferts simples de tokens ETH, ces frais varient selon la congestion du réseau et la demande du pool de transactions. Les frais prennent une importance particulière lors de l'exécution de smart contracts. Au moment de l'exécution, le bytecode du smart contract est segmenté en unités appelées « opcodes ». Chaque opcode a un coût en gas proportionnel à sa complexité : les opérations plus complexes exigent des frais plus élevés. Ce système tarifaire est crucial pour la sécurité d'Ethereum. Par exemple, lors d'une tentative d'attaque DDoS par déploiement de contrats malveillants, l'EVM poursuit le traitement tout en facturant chaque calcul. Lorsque le gas de l'attaquant est épuisé, l'EVM abandonne la transaction, neutralisant la menace sans altérer l'intégrité du réseau.

Quels sont les avantages de l'EVM ?

L'EVM offre de nombreux avantages qui ont consolidé la place d'Ethereum comme principale plateforme de smart contracts et inspiré la création de nombreuses chaînes EVM. Son principal atout réside dans la sécurité : son architecture et le mécanisme des frais de gas constituent une protection robuste contre les attaques tout en assurant l'exécution fiable des smart contracts. Ethereum s'est imposé comme le plus vaste écosystème de cryptomonnaies, reconnu comme le standard de référence pour le développement de DApps et le déploiement de smart contracts. Ce succès a motivé la création de side chains compatibles EVM, permettant aux développeurs de transférer leurs applications sans modification de code. La nature décentralisée de l'EVM garantit une innovation ouverte, autorisant chacun à créer des smart contracts sans exigence d'autorisation. Cette ouverture a favorisé une croissance rapide des services et applications décentralisés sur de multiples chaînes EVM, démocratisant l'accès à la blockchain et offrant aux développeurs du monde entier la possibilité de concevoir la prochaine génération de solutions décentralisées.

Cas d'usage de l'EVM

L'Ethereum Virtual Machine a rendu possible de nombreuses applications innovantes au sein de l'écosystème blockchain et sur différentes plateformes EVM. Ces usages illustrent la polyvalence et la puissance des smart contracts reposant sur l'EVM :

Tokens ERC-20

Les tokens ERC-20 sont des actifs numériques fongibles créés via des smart contracts utilisant des structures standardisées. Ces structures définissent les propriétés du token, les mécanismes de distribution et les systèmes de suivi. Après le boom des ICO, de nombreuses cryptomonnaies ont été créées sur la base de la norme ERC-20. Aujourd'hui, les tokens ERC-20 sont principalement utilisés dans les stablecoins tels que USDT, assurant la stabilité des prix et facilitant les transferts de valeur dans l'écosystème crypto et sur divers réseaux EVM.

Plateformes d'échange décentralisées

Les plateformes de trading décentralisées transforment le marché des cryptomonnaies grâce aux smart contracts, permettant des transactions pair-à-pair sans intermédiaire. Les protocoles Automated Market Maker (AMM) offrent aux utilisateurs un accès direct aux pools de liquidité. Ces plateformes éliminent les risques liés aux exchanges traditionnels tout en assurant aux utilisateurs un contrôle total sur leurs actifs pendant les échanges, sur de multiples réseaux EVM.

NFTs

Les tokens non fongibles (NFTs) sont des objets numériques uniques authentifiés et stockés sur la blockchain. Les smart contracts permettent aux créateurs de générer et gérer des collections de NFT, garantissant leur authenticité et évitant la duplication. Des collections emblématiques comme Bored Ape Yacht Club (BAYC) et Cryptopunks illustrent l'impact culturel et économique des NFTs. Les propriétaires peuvent librement transférer ou échanger leurs NFTs sur différents marchés, toutes les transactions étant sécurisées et validées par les smart contracts exécutés par l'EVM sur diverses plateformes EVM.

Prêts DeFi

Les plateformes de prêt DeFi éliminent les intermédiaires financiers traditionnels en utilisant des smart contracts pour gérer les protocoles d'emprunt et de prêt. Ces solutions offrent des crédits immédiats aux emprunteurs et des taux d'intérêt compétitifs aux prêteurs, parfois versés quotidiennement. Leur automatisation et leur fonctionnement « trustless » réduisent les coûts et améliorent l'accès sur de nombreux réseaux EVM, démocratisant les services financiers à l'échelle mondiale.

Organisations autonomes décentralisées

Les organisations autonomes décentralisées (DAO) incarnent un nouveau modèle de gouvernance sans autorité centrale. Les membres du DAO prennent collectivement les décisions relatives aux projets et à l'allocation des ressources. Les smart contracts codifient et appliquent les règles de fonctionnement, assurant une gouvernance transparente et démocratique sur différents réseaux EVM. Ce modèle favorise la collaboration internationale et le développement communautaire dans divers secteurs et initiatives.

Limites de l'EVM

Malgré ses capacités révolutionnaires, l'EVM fait face à deux défis majeurs. Premièrement, elle exige une maîtrise de la programmation Solidity et des compétences techniques, ce qui limite l'accès aux utilisateurs non spécialistes. Cette contrainte restreint l'adoption et l'innovation aux profils techniques. Deuxièmement, les frais de gas peuvent devenir prohibitifs, surtout en période de congestion. Les coûts élevés associés à la création de smart contracts et au déploiement de DApps peuvent décourager les développeurs et utilisateurs, limitant l'accessibilité et la scalabilité sur les différentes plateformes EVM.

Quelles cryptomonnaies sont compatibles EVM ?

La compatibilité EVM s'est imposée comme une solution pour répondre aux frais de gas élevés et aux enjeux de scalabilité d'Ethereum. Plusieurs blockchains ont adopté des architectures compatibles EVM, permettant aux développeurs de déployer des applications Ethereum avec peu de modifications. Cette compatibilité facilite les transferts d'actifs entre réseaux tout en assurant un environnement de développement familier. Les principales plateformes EVM incluent des solutions Layer-1 et Layer-2 telles que Avalanche, Fantom, Cardano, Polygon et Tron. Ces réseaux s'appuient sur la technologie éprouvée d'Ethereum tout en offrant des transactions plus rapides et moins coûteuses, créant un écosystème diversifié de blockchains interconnectées, élargissant les choix des utilisateurs et la flexibilité des développeurs.

L'avenir de l'EVM

L'Ethereum Virtual Machine poursuit son évolution, en ligne avec la vision de Vitalik Buterin d'un superordinateur décentralisé accessible à tous. Les dernières avancées démontrent des progrès significatifs en matière de scalabilité et d'efficacité dans l'écosystème des chaînes EVM. La mise à niveau Dencun, réalisée début 2024, a apporté des évolutions majeures avec l'EIP-4844 et le proto-danksharding. Cette innovation permet de réduire sensiblement les frais de gas grâce à un traitement optimisé des données Layer-2 via un nouveau type de données, les blobs, stockées temporairement au lieu d'être conservées définitivement sur la blockchain. Par ailleurs, l'EIP-4788 a renforcé l'interopérabilité en permettant à l'EVM d'accéder directement à l'état de la Beacon Chain, essentiel pour les protocoles de staking liquide et les interactions inter-chaînes. Pour l'avenir, la feuille de route d'Ethereum met l'accent sur la scalabilité via les rollups et les zero-knowledge EVMs (zkEVMs). Les zkEVMs permettent un traitement efficace des transactions hors chaîne tout en maintenant la compatibilité Ethereum, offrant des gains de performance et de scalabilité sans compromis sur la sécurité ou la décentralisation sur l'ensemble des chaînes EVM.

Conclusion

L'Ethereum Virtual Machine est un pilier de l'innovation blockchain, autorisant l'exécution des smart contracts et le fonctionnement du réseau Ethereum ainsi que de nombreuses plateformes EVM. Infrastructure essentielle, l'EVM pilote les opérations de calcul tout en maintenant la sécurité du réseau par des mécanismes sophistiqués comme les frais de gas et la gestion des états. Au-delà de l'aspect technique, l'EVM a favorisé l'essor des applications décentralisées, des protocoles DeFi et NFT aux DAO et plateformes d'échange décentralisées. Son influence dépasse Ethereum via les blockchains compatibles EVM, créant un écosystème connecté qui combine innovation et robustesse. Malgré des défis tels que des frais élevés et des barrières techniques, les avancées continues comme Dencun et les zkEVM témoignent de l'engagement d'Ethereum pour l'amélioration. En poursuivant son évolution, l'EVM demeure au cœur de la construction d'une plateforme computationnelle décentralisée, accessible et sécurisée, permettant aux développeurs et utilisateurs du monde entier de façonner l'avenir du Web3 sur de nombreux réseaux EVM.

FAQ

Qu'est-ce qu'une chaîne EVM ?

Une chaîne EVM est une blockchain qui exécute des smart contracts et traite les transactions en utilisant le protocole Ethereum Virtual Machine. Elle est compatible avec Ethereum, assurant l'interopérabilité avec les autres chaînes basées sur l'EVM.

Combien existe-t-il de chaînes EVM ?

En 2025, on dénombre plusieurs centaines de chaînes EVM. Leur nombre varie selon l'apparition et la disparition de projets, mais on estime qu'il existe plus de 200 blockchains compatibles EVM actives.

Solana est-elle une chaîne EVM ?

Non, Solana n'est pas une chaîne EVM. Elle dispose de son propre environnement d'exécution et mécanisme de consensus, mais propose une compatibilité EVM via des solutions telles que Neon EVM.

Qu'est-ce qu'une side chain EVM ?

Une side chain EVM est une blockchain fonctionnant parallèlement à une chaîne principale, utilisant la technologie Ethereum. Elle propose des transactions plus rapides et moins coûteuses tout en garantissant la compatibilité avec les smart contracts et outils Ethereum.