O Guia Completo da Ethereum Virtual Machine (EVM): Entenda os Princípios de Funcionamento e o Ecossistema em Apenas 3 Minutos

O que são Smart Contracts? Introdução aos 3 Elementos-Chave do Funcionamento

Smart contracts são programas informáticos ou aplicações que atuam de forma autónoma em redes blockchain. Consistem em código de dados implementado por developers para executar instruções específicas. Os utilizadores não têm controlo sobre os smart contracts, dado que estes funcionam automaticamente segundo o respetivo design programático. Estes contratos inteligentes representam uma inovação disruptiva na tecnologia blockchain, ao permitirem a execução automatizada de acordos sem necessidade de intermediários.

A rede Ethereum foi pioneira na implementação bem-sucedida de smart contracts. Como resultado, milhões de smart contracts foram programados e introduzidos na blockchain Ethereum ao longo dos anos. A EVM desempenhou um papel essencial nesta conquista, funcionando como motor computacional de todo o ecossistema.

Elemento dos Smart Contracts 1: Linguagem de Programação

A linguagem informática mais utilizada para criar smart contracts Ethereum é a Solidity. Tal como o JavaScript, trata-se de uma linguagem de alto nível de fácil compreensão para humanos, mas não diretamente interpretável por máquinas. Por isso, após serem escritos em Solidity, os smart contracts devem ser convertidos para linguagem de máquina ou bytecode através de um compilador Ethereum Virtual Machine, como o solc. Este processo de compilação é indispensável para transformar código legível por humanos em instruções executáveis pela EVM. Assim, garante-se que o código é otimizado para execução eficiente e cumpre os padrões de segurança estabelecidos.

Elemento dos Smart Contracts 2: Execução do Smart Contract

Quando a EVM executa código, o stock de Gas diminui em função do custo de Gas de cada computação. Se, antes de a transação terminar, o stock de Gas atingir zero, a EVM interrompe de imediato a execução, abandona a transação e não altera o estado global, protegendo a rede contra operações incompletas ou maliciosas. A rede permanece intacta, mas o saldo ETH do remetente reduz para cobrir os custos computacionais até ao momento da interrupção. Se a execução for concluída com sucesso, a EVM atualiza o estado global para refletir a versão do estado da máquina, garantindo a consistência dos dados em toda a rede.

Elemento dos Smart Contracts 3: Taxas de Gas Ethereum

Como visto acima, as taxas de Gas são determinantes no processamento de transações na blockchain Ethereum. Sob o antigo mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), o processamento exigia hardware e eletricidade, e os mineradores recebiam incentivos para executar tarefas. No caso de transferências de tokens ETH, as taxas de Gas variam consoante o grau de congestionamento da rede.

Durante a execução de smart contracts, as taxas de Gas têm uma função distinta. O bytecode do smart contract é fracionado em partes menores chamadas "opcodes". Opcodes, ou operation codes, são instruções que a EVM utiliza para cálculos. Cada opcode tem um custo de Gas atribuído—quanto mais complexo, maior o custo. Este mecanismo é crucial para proteger a blockchain Ethereum contra ataques maliciosos. Por exemplo, num ataque DDoS, a EVM continua a executar o smart contract no estado da máquina, aplicando taxas de Gas em cada cálculo; quando o remetente esgota o Gas, a transação é abandonada, evitando eficazmente ataques de exaustão de recursos.

O que é a Ethereum Virtual Machine (EVM)? Análise dos 2 Estados de Operação

A EVM está integrada no núcleo do protocolo Ethereum. Conforme o nome indica, é uma máquina virtual, um software digital que suporta o funcionamento da rede Ethereum. O software de máquina virtual executa programas, armazena dados, liga-se a redes e realiza tarefas computacionais diversas. É responsável pela execução e implementação de código de smart contracts, sendo o pilar computacional do ecossistema Ethereum.

Como a Ethereum processa muito mais do que transações peer-to-peer, requer um sistema computacional mais avançado. Por isso, em vez de "livro-razão distribuído", os developers Ethereum designam-na como "máquina de estados ilimitados". Este conceito explica o funcionamento da EVM. A rede Ethereum inclui dois tipos de estados: o estado global e o estado da máquina, que desempenham funções distintas e complementares.

Estado de Operação 1 da EVM: Estado Global

O estado global é onde a Ethereum armazena saldos de contas e smart contracts. Tal como o livro-razão do Bitcoin, é descentralizado, imutável e acessível online por qualquer utilizador. A EVM atualiza esta camada a cada transação concluída, garantindo acesso universal à mesma informação. Com um explorador de blocos, qualquer pessoa pode consultar a blockchain Ethereum e visualizar os dados em tempo real. O estado global representa a fotografia atual de todas as contas, saldos e armazenamento de contratos, assegurando transparência e verificabilidade do estado da rede.

Estado de Operação 2 da EVM: Estado da Máquina

O estado da máquina é onde a EVM processa transações passo a passo. Também chamado de sandbox Ethereum para developers, permite um ambiente isolado para execução de código. A rede Ethereum processa dois tipos de transações. O primeiro são as "message calls"—quando uma conta transfere tokens ETH para outra. Nesse caso, a EVM transfere tokens ETH entre endereços de carteira e atualiza a transação no estado global. O remetente paga taxas de Gas pelos cálculos efetuados ao enviar a transação. O estado da máquina permite alterações e cálculos temporários antes de aplicar mudanças finais no estado global, assegurando atomicidade e consistência das transações.

Vantagens e Limitações da Ethereum Virtual Machine (EVM): Benefícios e Restrições

Vantagens da EVM

Como referido, a EVM impede atividades maliciosas através do sistema de taxas de Gas e controlos de execução. Garante a execução de smart contracts e serviços automáticos numa plataforma segura e fiável. A rede Ethereum possui o maior ecossistema cripto, sendo referência para criação de DApps e integração de smart contracts.

Muitas blockchains criaram sidechains para que os developers Ethereum possam migrar aplicações sem alterar código, evidenciando a ampla adoção e compatibilidade da EVM. Esta interoperabilidade fomenta inovação e reduz custos de desenvolvimento no setor.

Além disso, a EVM é descentralizada, permitindo a qualquer pessoa criar smart contracts em Ethereum sem necessidade de permissão. Possibilita aos developers construir e lançar serviços e aplicações descentralizadas, que registaram grande popularidade nos últimos anos. Esta abordagem permissionless democratiza o acesso à tecnologia blockchain, permitindo a colaboração global de developers.

Limitações da EVM

A EVM apresenta duas limitações principais. Exige conhecimentos prévios e competências em Solidity, sendo que muitos utilizadores enfrentam dificuldades técnicas para criar e interagir com smart contracts. Esta barreira limita a adoção generalizada e requer investimento em formação.

Em segundo lugar, durante a criação de smart contracts ou implementação de aplicações na rede Ethereum, as taxas de Gas podem ser muito elevadas, especialmente em períodos de congestionamento. Estes custos elevados tornam alguns casos de uso economicamente inviáveis, impulsionando o desenvolvimento de soluções Layer 2 e plataformas alternativas.

Ecossistema EVM Ethereum Virtual Machine: 5 Principais Casos de Utilização

A execução de smart contracts pela Ethereum Virtual Machine permitiu inúmeras inovações na área blockchain. Os cinco principais casos de utilização da EVM demonstram a versatilidade e o potencial desta tecnologia:

Caso de Utilização EVM 1: Tokens ERC-20

Os tokens ERC-20 são gerados por smart contracts com estruturas de dados pré-definidas. Estas estruturas permitem nomear, distribuir e rastrear tokens, padronizando a criação de ativos digitais. Em 2017, com o auge das Initial Coin Offerings (ICOs), muitas criptomoedas foram lançadas como tokens ERC-20. Mais recentemente, os ERC-20 tornaram-se essenciais em stablecoins como USDT, assegurando estabilidade de preços e facilitando negociações em plataformas descentralizadas. O padrão ERC-20 é a base da tokenização na blockchain.

Caso de Utilização EVM 2: Exchanges Descentralizadas (DEX)

Exchanges descentralizadas (DEX) permitem comprar, vender ou negociar criptomoedas através de smart contracts que eliminam intermediários. Plataformas como Uniswap e SushiSwap usam Automated Market Maker (AMM), dando acesso a pools de liquidez sem intervenção de terceiros. Estas plataformas revolucionaram a negociação cripto ao garantir acesso transparente e permissionless aos mercados, mantendo a custódia dos ativos dos utilizadores.

Caso de Utilização EVM 3: NFT

Non-Fungible Tokens (NFTs) são obras digitais registadas na blockchain que atestam a propriedade e não podem ser replicadas. Utilizadores blockchain recorrem a smart contracts para criar e cunhar coleções NFT, garantindo escassez e autenticidade comprovada. Entre as coleções de maior valor destacam-se Bored Ape Yacht Club (BAYC) e CryptoPunks. Os proprietários podem transferir ou negociar NFTs em marketplaces como a OpenSea, alimentando um mercado secundário dinâmico de arte e colecionáveis digitais.

Caso de Utilização EVM 4: DeFi Lending

DeFi lending corresponde a plataformas que permitem emprestar ou obter empréstimos em criptomoedas sem terceiros. Os smart contracts gerem protocolos de crédito, automatizando desde a emissão ao reembolso. Os empréstimos são concedidos de imediato aos mutuários e, por vezes, os credores recebem juros diários. Esta inovação democratiza o acesso a serviços financeiros, permitindo rendimento sobre ativos cripto ou obtenção de liquidez sem dependência do sistema bancário tradicional.

Caso de Utilização EVM 5: Organizações Autónomas Descentralizadas

Organizações Autónomas Descentralizadas (DAOs) são entidades públicas sem autoridade central, que funcionam por decisão coletiva. Numa DAO, os membros deliberam sobre projetos através de votações codificadas em smart contracts. As regras são definidas pela comunidade central e executadas por contratos inteligentes, assegurando governação transparente e democrática. Esta estrutura representa um novo paradigma de coordenação e colaboração digital.

Criptomoedas e Compatibilidade EVM: Quais são Compatíveis?

Blockchains compatíveis com EVM apresentam uma solução eficiente para taxas de Gas elevadas, mantendo a compatibilidade com o ecossistema de developers Ethereum. Os developers adaptaram componentes da rede Ethereum e criaram DApps que possibilitam movimentar ativos entre redes EVM de forma rápida e simples. Entre as principais blockchains que seguem este modelo de compatibilidade destacam-se:

• Principais plataformas Smart Chain
• Avalanche
• Fantom
• Cardano
• Polygon
• Tron

Estas redes compatíveis com EVM oferecem flexibilidade aos developers para lançar aplicações em múltiplas redes, aproveitando as ferramentas e infraestruturas Ethereum. A abordagem multi-chain dinamiza inovação e concorrência, melhorando escalabilidade, custos de transação e experiência de utilizador em todo o ecossistema blockchain.

Perspetivas para a EVM Ethereum Virtual Machine: Novas Tendências na Dinamização dos Smart Contracts

Inspirado pelo Bitcoin, Vitalik Buterin idealizou um supercomputador descentralizado acessível a todos virtualmente. A Ethereum Virtual Machine foi fundamental para tornar esta visão realidade, transformando a blockchain de registo de transações numa plataforma de computação global. Desde a sua origem, a EVM tem sido alvo de múltiplos upgrades e evolui continuamente, incorporando novas funcionalidades e melhorias.

Com as aplicações de smart contracts a impulsionar as tendências recentes na blockchain—incluindo DeFi, NFTs e DAOs—é impressionante projetar o que esta tecnologia poderá desbloquear no futuro. À medida que o ecossistema amadurece e surgem novas soluções de escalabilidade, a EVM estará no centro da próxima geração de aplicações descentralizadas, com potencial para revolucionar setores como finanças, cadeias de abastecimento, gaming e outros. O desenvolvimento de soluções Layer 2, pontes cross-chain e ferramentas de desenvolvimento aprimoradas tornará a EVM mais acessível e eficiente, ampliando o seu impacto na economia digital global.

FAQ

O que é a Ethereum Virtual Machine (EVM)? Qual a sua função nuclear?

A EVM é o ambiente sandbox da Ethereum para execução de smart contracts. Compila código Solidity em bytecode e executa-o em ambiente seguro. A sua função principal é garantir a execução determinística de contratos, gerir custos de Gas e manter a consistência do estado em toda a rede.

Como executa a EVM os smart contracts? Quais os seus princípios operacionais?

A EVM executa smart contracts carregando bytecode compilado e processando instrução a instrução, numa arquitetura stack-based. Processa opcodes isoladamente, mantendo ambiente sandbox onde o código não acede a redes ou sistemas externos. As alterações de estado são registadas na blockchain através de execução controlada por Gas.

Quais as diferenças entre a EVM e outras máquinas virtuais blockchain, como Solana VM?

A EVM utiliza gestão de armazenamento por contrato e execução sequencial, enquanto a Solana VM adota um modelo de contas com processamento paralelo. A EVM privilegia segurança através do isolamento de estado; a Solana VM foca-se na otimização de throughput por concorrência ao nível das contas.

Que linguagens e ferramentas são necessárias para desenvolver smart contracts na EVM?

Os smart contracts na EVM utilizam sobretudo a linguagem Solidity. Ferramentas essenciais incluem Hardhat e Truffle para compilação, testes e deployment. Bibliotecas Web3.js ou Ethers.js permitem a interação com a blockchain.

Como funciona o mecanismo de taxas de Gas na EVM?

O Gas na EVM mede a capacidade computacional necessária para operações. O consumo inclui execução e message calls. Os custos são calculados dinamicamente conforme a complexidade, pagos pelos utilizadores para garantir o processamento das transações.

Quais as principais soluções Layer 2 de escalabilidade no ecossistema EVM?

As soluções Layer 2 mais relevantes incluem Optimism, Polygon 2.0, Mantle e zkSync. Estas aumentam a escalabilidade e throughput do Ethereum através de tecnologia rollup e provas de conhecimento zero.

Como garantir a segurança dos smart contracts implementados na EVM?

Para garantir segurança nos smart contracts EVM, é fundamental realizar auditorias ao código, evitar operações não determinísticas como números aleatórios e timestamps, efetuar testes exaustivos e recorrer à verificação formal para detetar vulnerabilidades antes do deployment.

O que são redes compatíveis com EVM? Porque optam pela compatibilidade EVM?

Entre as principais redes compatíveis com EVM estão BNB Chain, Polygon, Avalanche, Arbitrum e Optimism. Estas adotam compatibilidade EVM para beneficiar das ferramentas de desenvolvimento Ethereum, carteiras como MetaMask e smart contracts, promovendo crescimento acelerado do ecossistema, migração fluida de utilizadores e menor complexidade de desenvolvimento.