EVM是什麼？以太坊心臟，兼容與平行zkEVM解析

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佐知總編｜幣圈資深觀察員，從 Mt.Gox 還在運營的年代就踏入加密世界，見證比特幣從數百美元到數萬美元的崛起，至今已累積近10年實戰經驗。

精通現貨與合約交易，對各類交易所、槓桿設計、資金費率與清算機制瞭若指掌，也歷經多次牛熊轉換與政策洗牌，深知幣圈不是靠賭，而是靠「節奏＋風控」活下來的世界。

雖非技術開發者出身，卻對區塊鏈應用與 DeFi 模型有長期研究，能用簡單易懂的方式讓新手快速掌握技術背後的邏輯與風險。

目前專注於幣圈時事解讀、新手教育與交易策略分享，目標是「帶更多人穩穩地入場、少走冤枉路」，並打造一個沒有FOMO焦慮、只有乾貨與實戰的幣圈小社群。

如果你是剛進場的小白、或者曾經在牛市被割、熊市被嚇退的散戶，那你來對地方了。

EVM 是什麼？以太坊的心臟解密

那麼，這個 EVM 究竟是什麼東東？它並不是一個看得到、摸得著的實體機器，而是一個虛擬的執行環境。當你在以太坊上發起一個交易，特別是觸發智能合約的交易時，這個交易並不是直接改變區塊鏈的數據，而是被送到 EVM 這個環境裡去「跑」一下。EVM 會根據交易的內容和智能合約的程式碼，來計算出新的區塊鏈狀態。

你可以想像 EVM 是一個高度受控的「沙盒」環境。它有一套自己的指令集（我們稱之為 Opcodes），只能執行特定的操作。智能合約就是用 Solidity 這種程式語言寫好，然後編譯成 EVM 能理解的字節碼（Bytecode），就像電腦程式需要編譯成機器碼一樣。當交易來臨時，EVM 就會載入對應的智能合約字節碼，一步一步地按照指令執行。

在執行過程中，EVM 主要會用到幾個地方來存取數據：

Stack（棧）： 這是 EVM 執行指令時，暫時存放運算數據的地方。它遵循「後進先出」（LIFO）的原則，就像疊盤子一樣，最後放上去的盤子會最先被拿走。Stack 的空間很小，只能用於短暫的計算。
Memory（記憶體）： 這是智能合約在執行時，可以用來存放一些中間數據的區域。Memory 是動態分配的，但它的數據只存在於這次智能合約的執行期間，交易結束後就消失了。想像成電腦的 RAM。
Storage（儲存）： 這是智能合約真正永久存儲數據的地方，數據會被寫入以太坊的區塊鏈狀態中。你可以把它想像成智能合約的「硬碟」。Storage 的讀寫成本（也就是 Gas 費用）比 Memory 高很多，因為它要永久記錄在鏈上，被所有節點維護。

所以，EVM 就是一個基於 Stack 的計算引擎，它執行智能合約的 Bytecode，利用 Memory 進行臨時計算，並將需要永久保存的結果寫入 Storage。

智能合約、Gas 與 EVM 的運作基石

了解 EVM 的基本結構後，我們來看看幾個與它緊密相關的核心概念：

智能合約：鏈上的自動執行程式

智能合約就是運行在 EVM 上的程式碼。它們之所以被稱為「智能」，是因為它們在滿足特定條件時會自動執行，而且一旦部署到區塊鏈上，就不可更改（大部分情況下）。這確保了規則的透明和不可篡改。你可以把它想像成一份寫在區塊鏈上的、自動執行且無法被任何人終止或修改的合約。

Gas：EVM 運行的燃料與安全機制

Gas 是理解 EVM 經濟模型的關鍵。EVM 執行智能合約的每一步操作（例如加減乘除、讀取 Storage 等）都需要消耗一定量的 Gas。Gas 的作用有幾個：

成本計算： Gas 量化了執行操作所需的計算資源。
激勵礦工/驗證者： 交易發送者需要支付 Gas 費用給處理交易的礦工（PoW 時代）或驗證者（PoS 時代），作為他們提供算力/質押並維護網絡安全的報酬。
防止無限迴圈： EVM 是圖靈完備的（Turing Complete），理論上可以執行任何複雜的程式，包括可能進入無限迴圈的程式。Gas 機制確保了每一個交易都有一個執行的 Gas 上限。一旦 Gas 耗盡，合約執行就會停止，防止惡意或寫錯的程式碼耗盡網絡資源，這就是 EVM 可終止性的體現。

Gas 價格會隨著網絡擁堵程度而波動。當很多人同時使用以太坊時，為了讓自己的交易優先被處理，大家會願意支付更高的 Gas Price，導致總 Gas 費用飆升。

Solidity 與 Opcodes：編寫與執行智能合約

目前最主流的 EVM 智能合約語言是 Solidity，它是一種類似 JavaScript 的高階語言，方便開發者撰寫複雜的邏輯。開發者寫好 Solidity 代碼後，會編譯成 EVM 字節碼，這些字節碼就是由一系列 Opcodes 組成的。每個 Opcode 都代表 EVM 的一個基本操作，例如 `ADD`（加法）、`MUL`（乘法）、`PUSH`（將數據推入 Stack）、`SLOAD`（從 Storage 載入數據）等。EVM 執行時，就是一個個讀取並執行這些 Opcodes。

正是這些 Opcodes 賦予了 EVM 圖靈完備的能力，讓開發者可以在以太坊上實現各種複雜的應用邏輯，從簡單的代幣轉移到複雜的 DeFi 協議、NFT 市場等。

除了圖靈完備性，EVM 還具備兩個重要特性：

確定性（Determinism）： 對於相同的起始狀態和相同的交易輸入，EVM 的執行結果總是相同的。這對於共識機制至關重要，保證了網絡中所有節點在執行完同一筆交易後，都能得到一致的最終狀態。
隔離性（Isolation）： EVM 在一個封閉的沙盒環境中運行智能合約，它不能直接訪問網絡、文件系統或其他外部進程。這增強了安全性，防止智能合約的執行對外部系統造成意外的影響或惡意攻擊。

可以說，智能合約、Gas 機制以及 EVM 的確定性、隔離性、可終止性，共同構成了以太坊可靠、安全且功能強大的去中心化應用平台。

EVM 兼容性：為何其他公鏈搶著「複製」以太坊？

以太坊作為最早且最成功的智能合約平台，累積了龐大的開發者社群和豐富的 Dapp 生態。然而，以太坊的擴展性問題——交易速度慢、Gas 費用高——一直是它的痛點。這就給了其他公鏈機會。

許多新興或現有的 Layer 1 公鏈（如幣安智能鏈 BSC、Avalanche C-Chain、Fantom、Tron、Celo 等）選擇了「EVM 兼容」這條路。為什麼？因為 EVM 兼容意味著：

降低開發者門檻： 大量熟悉 Solidity 和 EVM 開發工具（如 Hardhat, Truffle, Remix）的開發者可以直接在這些鏈上進行開發，無需學習新的程式語言或工具。
Dapp 輕鬆移植： 部署在以太坊上的智能合約代碼，通常只需要少量修改甚至不需修改，就可以部署到 EVM 兼容鏈上。這使得許多熱門 Dapp 能夠快速在這些鏈上建立自己的生態複本，吸引用戶。
利用以太坊生態資源： MetaMask 這樣的 EVM 錢包可以直接連接這些兼容鏈；各種基礎設施如 Chainlink 的預言機也更容易部署。

簡單說，EVM 兼容就像開了一扇門，讓這些新公鏈能夠「搭上」以太坊生態的順風車，快速累積人氣和應用。這也是為什麼你會看到很多熟悉的 DeFi 協議、NFT 項目會同時部署在多個 EVM 兼容鏈上。

然而，EVM 兼容也帶來了挑戰，那就是公鏈之間的同質化。許多 EVM 兼容鏈在底層技術、性能和經濟模型上區別不大，競爭往往體現在生態建設、資金補貼和社區營運上，這也讓使用者和投資者在選擇時面臨困惑。

Layer2 擴容戰場：從 EVM 兼容到 EVM 等效的進化

除了 Layer 1 的 EVM 兼容，以太坊本身的擴容方案 Layer 2 也幾乎都圍繞 EVM 展開。

Layer 2 的目標是在不犧牲以太坊 Layer 1 安全性的前提下，大幅提高交易處理能力、降低費用。目前主流的 Layer 2 技術，無論是 Rollup（Optimistic Rollup 或 ZK Rollup）還是 Plasma 等，都需要在 Layer 2 環境中執行智能合約。因此，它們也需要一個虛擬機環境。

這裡就出現了「EVM 兼容」和「EVM 等效」的區別，尤其是在 Layer 2 領域這個概念更為重要：

EVM 兼容（EVM Compatible）： 指的是這個環境支援 EVM 的大部分功能，並且可以使用 Solidity 等語言編寫智能合約，但可能在某些細節、Opcodes 實現、Gas 計算方式上與以太坊 Layer 1 的 EVM 有細微差別。開發者可能需要對程式碼進行小幅修改才能部署。Layer 1 的 EVM 兼容鏈通常屬於這一類。
EVM 等效（EVM Equivalent）： 這是更高的兼容標準。它意味著這個環境在行為上與以太坊 Layer 1 的 EVM 幾乎一模一樣。開發者可以將以太坊 Layer 1 上的智能合約、工具、甚至底層協議，直接不經修改地遷移過來。這極大地降低了開發者的遷移成本，並能最大程度地繼承以太坊主網的網絡效應和安全性。許多 Optimistic Rollup 項目（如 Arbitrum、Optimism、Metis）和一些 ZK Rollup 項目正朝著 EVM 等效或更高層級的「以太坊等效」目標邁進。

可以說，Layer 2 正在推動 EVM 兼容性標準的提高，從「兼容」走向「等效」，目標是讓 Layer 2 成為開發者和用戶無縫過渡的擴容解決方案。

特性	EVM 兼容 (EVM Compatible)	EVM 等效 (EVM Equivalent)
定義	支援 EVM 大部分功能與工具，但可能存在細微差異。	行為上與以太坊 EVM 幾乎一致，支援所有功能與工具。
開發者遷移成本	較低，需少量修改代碼或適應工具。	極低，幾乎可以直接遷移以太坊代碼和工具。
協議層面兼容性	可能在 Gas 計算、Opcodes 行為等方面有差異。	確保與以太坊 EVM 的行為一致性。
典型應用場景	許多 Layer 1 公鏈、部分 Layer 2。	以太坊 Layer 2 (如 Optimistic/ZK Rollups)。
優勢	快速建立生態、利用現有開發資源。	最大化繼承以太坊生態、工具及安全性；最佳開發體驗。

EVM 的性能極限挑戰：平行 EVM 登場！

標準的 EVM 在處理交易時是順序執行的，也就是一筆一筆來。即使區塊中有許多交易，EVM 也會按照固定的順序（通常是交易排序加上某些規則）執行它們。這就好比你在一台只有一個 CPU 的老電腦上一次打開很多程式，雖然看起來在切換，但本質上還是單線程處理。

在區塊鏈的世界裡，這種順序執行是為了確保確定性和共識：所有節點都按照相同的順序執行交易，才能保證最終狀態一致。但這也極大地限制了交易的吞吐量。當交易量一大，網絡就堵塞，Gas 費就飆升。

這正是「平行 EVM」（Parallel EVM）概念誕生的原因。它的核心思想是：為什麼我們不能同時處理那些互不相關的交易呢？

想像一下，你在 DEX 上用你的代幣 A 換代幣 B，我在另一個獨立的 NFT 市場買一個 NFT。這兩筆交易動用的智能合約、資產和用戶地址完全不同，它們之間沒有任何衝突。標準 EVM 還是會先處理我的交易，再處理你的交易，或者反過來。但平行 EVM 目標是，如果系統能自動識別出這兩筆交易沒有衝突，那就可以同時執行它們，就像多核心 CPU 同時處理不同任務一樣。

平行 EVM 的實現是一個複雜的技術挑戰，主要難點在於如何準確識別交易之間的依賴或衝突，並在執行時進行合理的調度。如果兩筆交易恰好都需要修改同一個智能合約的同一個 Storage 變量（數據競爭），那就不能同時執行，否則會導致不確定性。需要精密的機制來檢測和管理這些衝突。

目前有一些項目正在積極探索和平行 EVM 或相關概念，例如：

Monad： 一個新的 Layer 1 區塊鏈，從底層設計就以平行 EVM 為核心，目標是達到極高的交易吞吐量。他們正在研究如何通過預先執行（optimistic execution）和智能的調度器來最大化並行處理的效率。
SEI Network： 另一個針對交易應用的 Layer 1，也強調其並行處理能力。雖然不完全是平行 EVM，但核心概念是相似的，旨在通過優化交易管線來提升速度。
Eclipse： 這是一個基於 Solana 虛擬機（SVM）的 Rollup，但在其架構中也整合了 Neon EVM，允許開發者在 SVM 的並行環境中運行 EVM 兼容的應用。雖然技術堆疊複雜，但也體現了在不同虛擬機架構中實現並行性的嘗試。

平行 EVM 被視為區塊鏈底層性能飛躍的關鍵技術之一。如果能成功實現並大規模應用，未來我們可能會看到交易費用大幅下降，交易速度快如閃電，為更複雜、更高頻率的鏈上應用（例如鏈上遊戲、高頻交易）打下基礎。

結合零知識證明：zkEVM 開啟隱私與擴展新篇章

除了追求性能上的並行處理，EVM 的另一個重要進化方向是與零知識證明（Zero-Knowledge Proof, ZK Proof）技術結合，催生了 zkEVM。

零知識證明是一種密碼學技術，它允許證明者向驗證者證明某個陳述是真實的，而無需透露除了該陳述本身以外的任何資訊。想像一下，你證明你知道保險箱的密碼，但你不用真的告訴我密碼是什麼。

zkEVM 就是利用零知識證明來驗證 EVM 計算的正確性。在 ZK Rollup 的架構下，大量的交易在 Layer 2 環境中執行，然後通過零知識證明將這些計算結果打包，提交到以太坊 Layer 1 進行驗證。Layer 1 只需要驗證這個證明是否有效，而不需要重新執行每一筆交易。這極大地減輕了 Layer 1 的負擔。

zkEVM 的優勢在於：

高擴展性： 將大量計算移到 Layer 2，只提交一個簡潔的證明到 Layer 1。
高安全性： ZK Proof 提供了極高的數學安全性保證，一旦證明被 Layer 1 驗證，交易的最終性就幾乎是確定的（相較於 Optimistic Rollup 需要挑戰期）。
潛在的隱私性： 雖然目前主流的 zkEVM 主要用於擴容，但零知識證明技術本身具備實現鏈上隱私交易的潛力。

zkEVM 的技術難度非常高，因為要為複雜且通用的 EVM 計算生成有效的 ZK Proof 需要強大的密碼學和工程能力。不同的項目在實現 zkEVM 時有不同的方法和兼容程度，例如：

Polygon zkEVM： 旨在提供與 EVM 高度兼容的 ZK Rollup。
zkSync： 由 Matter Labs 開發，也是一個基於 ZK Rollup 的擴容方案，其 VM (zkSync Era 的 zkEVM) 旨在實現 EVM 兼容性。
StarkNet： 由 StarkWare 開發，雖然使用的是自己的 Cairo VM，但通過特定的工具和橋接也在努力實現與 EVM 生態的互動和兼容。

zkEVM 是以太坊擴容最受期待的終極方案之一。隨著技術的成熟和發展，它將在 2025 年及以後在區塊鏈領域扮演越來越重要的角色。

EVM 兼容鏈的應用廣度與重要性

無論是 Layer 1 的 EVM 兼容鏈，還是 Layer 2 的 EVM 兼容/等效方案，它們的存在都極大地推動了區塊鏈技術的落地和普及。

因為兼容 EVM，這些鏈可以輕鬆運行各種 Dapp：

DeFi (去中心化金融)： 各類去中心化交易所 (DEX)、借貸協議、穩定幣、收益聚合器等，構成了龐大的金融生態。Uniswap、Aave、Compound 等知名協議都有在多個 EVM 兼容鏈或 Layer 2 上部署。
NFT 市場： 用戶可以在各種 EVM 兼容鏈上鑄造、交易和展示 NFT。
區塊鏈遊戲 (GameFi)： 越來越多鏈遊選擇在 EVM 兼容鏈上發行資產和構建遊戲邏輯，利用其相較於以太坊主網更低的費用和更快的速度。
供應鏈管理、身分驗證、數據存儲： 智能合約的應用場景遠不止金融和娛樂，許多企業級應用也開始在 EVM 環境中試點。

可以說，EVM 兼容性已經成為衡量一個區塊鏈生態活力的重要指標之一。它不僅降低了開發門檻，更重要的是，它允許價值和用戶在不同的網絡之間流動（通過跨鏈橋等），形成了多鏈共存、共同繁榮的局面。

平行 EVM 發展的挑戰與未來展望

儘管平行 EVM 前景誘人，但實現起來並不容易。它面臨著多重挑戰：

數據競爭處理： 如何高效、準確地檢測和避免同時執行對同一數據的修改，是核心技術難點。處理不好會導致狀態不確定，破壞區塊鏈的可靠性。
技術複雜性： 需要對區塊鏈底層架構進行深入改造，包括交易排序、執行引擎、共識機制等，這需要高超的技術能力和大量的工程工作。
生態適應： 現有的智能合約大多是為順序執行設計的，直接在平行環境中運行可能會有意想不到的問題，需要開發者社群的適應和配合。
系統複雜性與安全性： 更複雜的系統設計也意味著更高的潛在風險和安全漏洞。

然而，一旦這些挑戰被克服，平行 EVM 將為區塊鏈的可擴展性帶來質的飛躍。想像一下，如果區塊鏈能像現代多核心處理器一樣高效工作，我們將能在鏈上運行更多種類、更複雜的應用，例如真正大規模的線上遊戲、複雜的模擬、甚至 AI 計算的一部分。這將極大拓展區塊鏈的邊界。

展望 2025 年及以後，我認為平行 EVM 和 zkEVM 都將是區塊鏈技術演進的關鍵驅動力。它們可能不會取代彼此，而是針對不同的需求和場景共同發展。平行 EVM 專注於純粹的吞吐量和效率提升，而 zkEVM 則在擴展性的基礎上兼顧隱私和 Layer 1 的最終性保障。這兩條腿的發展，將共同推動去中心化世界走向成熟。

如何安全保管你的 EVM 生態資產？

既然 EVM 生態如此蓬勃發展，你的資產可能分散在以太坊主網、各種 Layer 2、或是 EVM 兼容的 Layer 1 鏈上。保護這些資產安全變得尤為重要。這裡分享一些我的經驗和建議：

使用硬體錢包： 這是保護私鑰最安全的方式。硬體錢包（如 Ledger, Trezor, CoolWallet）將你的私鑰離線儲存，簽名交易時私鑰不會暴露在聯網設備上。我自己主要使用硬體錢包來保管大額資產。
妥善保管恢復種子： 你的錢包私鑰最終都可以通過一組 12 或 24 個單詞的「恢復種子」恢復。務必將這組種子離線、多地、安全地備份，絕對不要拍照、截圖、儲存在雲端或任何聯網設備上。遺失或洩漏種子等於丟失所有資產。
確認連接的是正確網絡： 在 MetaMask 等錢包中切換不同的 EVM 兼容鏈時，務必確認你連接到的是正確的網絡（RPC 網址、鏈 ID）。連錯網絡可能導致你看到錯誤的資產餘額，甚至授權到惡意的智能合約。
仔細檢查交易詳情： 在確認交易（尤其是智能合約交互）之前，務必仔細閱讀錢包或 Dapp 顯示的交易詳情，包括要調用的合約地址、方法、轉移金額、授權額度等。警惕要求無限授權或看起來不合理的交易。
定期更新錢包和軟體： 確保你使用的錢包應用、瀏覽器擴充功能等都是最新版本，以修補已知的安全漏洞。
警惕釣魚網站和詐騙： 只從官方渠道下載應用，仔細核對網站 URL，不要點擊可疑連結，不要洩漏你的恢復種子或私鑰給任何人。

區塊鏈賦予了我們資產的完全控制權，但也意味著我們必須為自己的安全負責。使用這些基本的安全習慣，可以大大降低資產被盜的風險。

總結：EVM 的持續進化塑造區塊鏈的未來

從最基礎的智能合約執行環境，到成為眾多公鏈爭相兼容的標準，再到平行 EVM 和 zkEVM 這些前沿的擴容與性能提升方向，以太坊虛擬機 EVM 一直是區塊鏈技術發展的核心之一。

它不僅是以太坊龐大生態的基石，更是連接不同鏈、不同應用的重要橋樑。EVM 的兼容性策略幫助區塊鏈技術快速擴散，而 EVM 等效性則是在追求擴展性的同時，努力保留去中心化的精神和開發者體驗。

展望未來，無論是通過平行處理提升效率，還是結合零知識證明增強隱私與擴展性，EVM 的持續進化都將是推動區塊鏈技術突破瓶頸、實現更廣泛應用的關鍵。作為參與者，理解 EVM 的原理和發展趨勢，不僅能幫助我們更好地使用和把握這個去中心化世界，也能更清晰地看到它充滿潛力的未來。

常見問題 FAQ

EVM 兼容鏈和以太坊主網有什麼區別？

雖然 EVM 兼容鏈可以運行類似以太坊上的智能合約和 Dapp，並使用相同的開發工具和錢包，但它們是獨立的區塊鏈網絡。主要的區別在於它們底層的共識機制（例如使用 PoS 或 PoA 而非以太坊的 PoS）、網絡性能（交易速度、費用）以及安全性等級。以太坊主網的去中心化程度和安全性通常被認為是最高的，而兼容鏈則在性能或特定功能上進行了優化。

EVM 等效性比 EVM 兼容性更好嗎？

在 Layer 2 的語境下，通常來說 EVM 等效性是更高的目標。EVM 等效意味著與以太坊 Layer 1 EVM 的行為更接近，開發者幾乎可以無縫遷移所有智能合約和工具，用戶體驗也更一致。這能最大化地繼承以太坊主網的網絡效應和已有的基礎設施。兼容性可能存在一些細微的差異，需要開發者進行調整。所以對於追求與以太坊主網緊密結合的 Layer 2 來說，等效性通常更具優勢。

平行 EVM 和 zkEVM 哪個是未來的主流？

平行 EVM 和 zkEVM 解決的是不同的問題，很可能會並行發展，服務於不同的需求和應用場景。平行 EVM 主要目標是大幅提升交易吞吐量和執行效率，適合需要高頻率、低延遲交互的應用。zkEVM 則利用零知識證明實現高擴展性、高安全性和潛在的隱私性，適合需要數據證明和 Layer 1 最終性保障的應用。它們是互補而非競爭的關係，共同構成了 EVM 未來擴容和優化的方向。

作為普通用戶，我需要了解 EVM 的技術細節嗎？

作為普通用戶，你不需要精通 EVM 的每一個 Opcode 或內部實現細節。但了解 EVM 的基本概念、它如何執行智能合約、Gas 的作用以及 EVM 兼容性/等效性、平行 EVM、zkEVM 等概念，能幫助你更好地理解你正在使用的 Dapp、選擇更適合你的鏈、以及理解區塊鏈世界的發展趨勢。尤其在涉及資產安全時，了解智能合約的執行環境和潛在風險（如 Gas 耗盡、合約漏洞）是非常有幫助的。

EVM 兼容鏈上的資產安全嗎？

資產安全取決於多個因素，包括底層區塊鏈的安全性（共識機制、去中心化程度）、智能合約本身的安全性（是否有漏洞）、以及用戶自身的安全習慣（私鑰管理、防範釣魚）。EVM 兼容性本身不直接決定安全性，但一個廣泛採用 EVM 標準的生態更容易吸引安全審計工具和專家。選擇知名、有良好信譽和安全記錄的鏈和 Dapp，並採取個人安全措施（如使用硬體錢包），是保護資產的關鍵。