什么是 Ethereum 虚拟机（EVM）？

Ethereum 虚拟机（EVM）是区块链技术领域的一项革命性创新，作为 Ethereum 网络和各类 EVM 链生态系统的核心计算引擎。Vitalik Buterin 创立 Ethereum 时，目标不仅仅是复制 Bitcoin 的点对点交易机制，更希望构建能够执行复杂程序和自我强制协议的区块链。因此，智能合约和专门执行这些合约的 EVM 应运而生。

什么是智能合约？

智能合约是自动化的计算机程序，能够在区块链网络上无需人工干预地执行预设指令。开发者将自执行的数据代码部署到链上，可自动完成特定任务。部署后，智能合约严格按照预定逻辑运行，用户无法干预，确保系统的透明性和可靠性。Ethereum 网络率先实现了智能合约在区块链技术中的应用，成为首个成功整合这一创新概念的平台。如今，数百万智能合约在 Ethereum 区块链及各类 EVM 链网络上运行，涵盖金融交易、复杂组织治理等多种场景，均依赖 EVM 的高度智能执行环境。

什么是 Ethereum 虚拟机（EVM）？

Ethereum 虚拟机是一款高度复杂的软件，深嵌于 Ethereum 协议和众多 EVM 链的核心。作为数字化运行环境，EVM 在 Ethereum 生态系统中承担着多重关键职责，是网络的计算引擎，负责程序执行、数据存储、网络连接及各种计算任务。EVM 最重要的作用是负责 Ethereum 区块链及兼容 EVM 链平台上智能合约的执行和部署。不同于传统虚拟机，EVM 去中心化运行在全球数千个节点上，确保智能合约执行的一致性、透明性和不可篡改性。分布式架构使 EVM 成为推动全球无信任计算的核心技术。

运行机制

EVM 采用精密的双状态系统，这是 Ethereum 及 EVM 链网络区别于传统区块链网络的关键所在。高度复杂的架构赋予 Ethereum “无限状态机”的能力，能处理超越简单价值转移的复杂交易。EVM 管理两种状态：世界状态和机器状态，各自在交易处理生命周期中发挥不同作用。

世界状态

世界状态是 Ethereum 关于所有账户余额和智能合约的永久记录。其功能类似于 Bitcoin 账本，但更加全面，去中心化、不可篡改，并向所有互联网用户开放。每当 EVM 完成一次交易，都会更新该状态，确保所有参与者可通过区块浏览器实时查看统一数据。透明性和一致性是 Ethereum 以及所有 EVM 链实现信任机制的基石。

机器状态

机器状态是 EVM 的执行环境，也被视为 Ethereum 的开发者沙盒。EVM 在此环境中逐步处理两类主要交易：一是“消息调用”，即 ETH 代币在不同账户间转移。此时，EVM 将代币从一个 钱包 地址转至另一个，同时更新世界状态，并向发送方收取相应 gas 费用。二是“合约创建”，即开发者在 Ethereum 或 EVM 链部署智能合约。此类交易需支付 gas 费用并提交智能合约字节码，由 EVM 处理后存储至区块链。

Solidity 编程语言

Solidity 是编写 Ethereum 智能合约及 EVM 链应用的主流语言。这是一种高级语言，语法结构与 JavaScript 类似，人类易于阅读和开发。但机器无法直接识别 Solidity 代码，必须先编译。开发者需借助 Ethereum 虚拟机编译器（solc）等工具，将 Solidity 智能合约编译成机器可读字节码。编译过程将人类代码转化为 EVM 可执行的底层指令，实现开发者意图与机器执行的无缝衔接。

智能合约执行

EVM 智能合约执行过程在所有 EVM 链实现中体现了高效的资源管理和安全控制。EVM 执行字节码指令时，会根据每项计算的资源消耗实时计量并扣除 gas 余额。该计费体系保证资源分配的公平性，防止恶意滥用。若交易执行过程中 gas 消耗完毕，EVM 会立即终止执行并放弃交易，同时保持世界状态不变。网络不受影响，但发起方余额会因已消耗的资源相应减少。若执行顺利完成，EVM 则根据机器状态处理结果更新世界状态，交易被永久记录在区块链上。

Ethereum gas 费用

gas 费用在 Ethereum 生态及各类 EVM 链网络中兼具激励和安全功能。在 Ethereum 当前的权益证明（Proof of Stake）机制下，gas 费用用于补偿验证者处理交易所需的计算资源。简单 ETH 转账的 gas 费用会因网络拥堵和交易池需求而波动。智能合约执行时，gas 费用则更为重要。执行过程中，智能合约字节码被拆分为更小的“操作码”（opcode），每个操作码根据计算复杂度收取不同 gas 费用，操作越复杂费用越高。这一定价机制是 Ethereum 安全的重要保障。例如，攻击者若试图通过部署恶意合约进行 DDoS 攻击，EVM 会继续执行并收取对应 gas 费用，直到攻击者 gas 余额耗尽，EVM 即终止交易，有效化解安全威胁且不影响网络运行。

EVM 有哪些优势？

EVM 使 Ethereum 成为领先的智能合约平台，并推动了大量 EVM 链项目的发展。其最大优势在于安全性——EVM 架构和 gas 费用机制为智能合约的可信执行提供了坚实保障。Ethereum 网络现已成为全球最大的加密货币生态，被公认为去中心化应用（DApp）开发和智能合约部署的行业标准。众多区块链项目受此启发开发 EVM 兼容侧链，开发者可无缝迁移应用，无需更改代码。EVM 的去中心化特性确保创新无门槛，任何人都可自由创建智能合约，无需额外授权。这种开放性推动了多类 EVM 链网络中的去中心化服务和应用爆发式增长，让全球开发者共同构建新一代去中心化解决方案。

EVM 应用场景

Ethereum 虚拟机推动了区块链生态及各类 EVM 链平台上的诸多创新应用，展现了 EVM 智能合约的多样性与强大功能：

ERC-20 代币

ERC-20 代币是通过智能合约创建的可替代数字资产，采用标准化的数据结构，定义了代币的属性、分发机制和追踪系统。首次代币发行（ICO）热潮后，大量新加密货币采用 ERC-20 标准。现今，ERC-20 代币在稳定币如 USDT 等应用中最为广泛，保障价格稳定并推动加密货币生态及多类 EVM 链之间的价值流通。

去中心化交易所

去中心化交易平台利用智能合约实现点对点加密货币交易，无需中介。采用自动化做市商（AMM）协议的平台允许用户直接访问代币流动性池，消除了传统交易所风险，保障用户在多类 EVM 链上的资产自主权。

NFTs

非同质化代币（NFT）是经区块链认证和存储的独特数字资产。智能合约支持创作者铸造并管理 NFT 系列，确保作品真实性和防止复制。无聊猿游艇俱乐部（BAYC）、Cryptopunks 等高价值系列彰显了 NFT 的文化和经济影响力。所有权可以在多个市场自由转让或交易，所有交易均由 EVM 执行的智能合约保障安全和验证。

DeFi 借贷

去中心化金融（DeFi）借贷平台通过智能合约管理借贷协议，取代传统金融中介。这类平台为借款人即时发放贷款，同时为贷方提供竞争性利率，部分甚至按天分配。协议的自动化和去信任属性降低了成本，提高了多类 EVM 链生态系统的金融服务可及性，实现全球金融服务普惠化。

去中心化自治组织

去中心化自治组织（DAO）是一种创新的治理模式，无需中央权威。成员共同决策项目方向和资源分配，智能合约编码并强制执行组织规则，保障透明和民主治理，广泛应用于多类 EVM 链网络。这一模式推动了全球协作和社区驱动的多行业创新。

EVM 局限性

尽管 EVM 拥有革命性能力，但仍面临两大挑战。首先，用户需具备 Solidity 编程及相关技术，这为非技术用户使用智能合约设立了门槛，限制了更广泛的应用和创新。其次，网络拥堵时 gas 费用可能极高，智能合约创建和 DApp 部署的高成本会阻碍开发者和用户，影响平台的可用性和可扩展性。

哪些加密货币兼容 EVM？

EVM 兼容性已成为解决 Ethereum 高 gas 费用和扩展性难题的主流方法。多家区块链采用 EVM 兼容架构，开发者可在不同网络上部署基于 Ethereum 的应用，几乎无需重构。这种兼容性实现了资产跨链无缝转移，并保持了熟悉的开发环境。典型 EVM 链平台包括 Avalanche、Fantom、Cardano、Polygon、Tron 等多种 Layer-1 和 Layer-2 解决方案。这些网络借助 Ethereum 的成熟技术，提供更快的交易速度和更低的费用，构建了多元互联的区块链生态，增强了用户选择和开发者灵活性。

EVM 的未来

Ethereum 虚拟机不断进化，正向 Vitalik Buterin 所设想的“全球去中心化超级计算机”迈进。近期，EVM 链生态系统在扩展性和效率方面取得了突破进展。2024 年初完成的 Dencun 升级通过 EIP-4844 和 proto-danksharding 带来变革，引入“blob”新型数据结构，优化了 Layer-2 交易数据处理，大幅降低了 gas 费用。EIP-4788 则提升了互操作性，允许 EVM 直接访问 Beacon Chain 状态，这对于流动质押和跨链协议至关重要。未来 Ethereum 路线图聚焦于 rollup 和零知识 EVM（zkEVM），实现高效链下交易处理的同时保持 Ethereum 兼容性，有望大幅提升扩展性和性能，同时保障安全和去中心化。

结论

Ethereum 虚拟机是区块链创新的核心，支撑智能合约的执行以及 Ethereum 网络和众多 EVM 链平台的运行。作为基础设施，EVM 完成关键计算任务，并通过 gas 费用和状态管理机制保障网络安全。技术之外，EVM 推动了去中心化应用革命，从 DeFi 协议、NFT 到 DAO 和去中心化交易平台，其影响力已延展至所有兼容 EVM 的区块链，打造出创新与成熟兼备的互联生态系统。即便面临高 gas 费用和技术门槛等挑战，Dencun 升级及 zkEVM 等持续创新展现了 Ethereum 的进取精神。随着 EVM 持续发展，它将成为实现去中心化、可及且安全计算平台愿景的关键，为全球开发者和用户在多类 EVM 链网络上共建 Web3 未来持续赋能。

常见问题

什么是 EVM 链？

EVM 链是采用 Ethereum 虚拟机协议运行智能合约和处理交易的区块链，与 Ethereum 兼容，可与其他基于 EVM 的链实现互操作。

EVM 链有多少条？

截至 2025 年，EVM 链数量已达数百条。具体数量随新链出现和部分链停用而变化，目前估算有超过 200 条活跃的 EVM 兼容区块链。

Solana 是 EVM 链吗？

不是，Solana 不是 EVM 链。它采用独立的运行环境和共识机制，但可通过 Neon EVM 等方案实现 EVM 兼容。

什么是 EVM 侧链？

EVM 侧链是与主链并行运行的区块链，采用 Ethereum 技术，能提供更快、更低成本的交易，同时兼容 Ethereum 智能合约和开发工具。