EVM und Gas-Mechanismen

Ethereum ist nicht nur ein Hauptbuch, sondern ein dezentraler Computer! Dieser „Computer“ wird als Ethereum Virtual Machine (EVM) bezeichnet.

Stellen Sie sich die EVM als einen globalen Computer mit einer einzigen Instanz vor, der alle Smart Contracts ausführt und den Zustand der Blockchain aktualisiert.

Jeder Node im Ethereum-Netzwerk führt die EVM aus. So wird sichergestellt, dass alle über den exakt gleichen Zustand des Netzwerks übereinstimmen.

Die EVM ist eine deterministische Zustandsmaschine. Das bedeutet: Bei demselben Ausgangszustand und derselben Transaktion erzeugt sie immer denselben Folgezustand.

Sie verarbeitet Transaktionen, führt Smart-Contract-Code aus und aktualisiert den Zustand der Blockchain (Kontostände, Contract-Speicher usw.) entsprechend.

Diese Deterministik ist für ein dezentrales Netzwerk entscheidend, da alle Beteiligten die Integrität der Blockchain unabhängig überprüfen können.

Smart Contracts, die in Sprachen wie Solidity geschrieben sind, werden in EVM-Bytecode kompiliert. Dieser Bytecode besteht aus maschinennahen Anweisungen, den sogenannten Opcodes.

Jeder Opcode führt eine bestimmte Aufgabe aus, etwa zwei Zahlen zu addieren, Daten auf den Stack zu legen oder Daten im Speicher abzulegen.

Die EVM führt diese Opcodes nacheinander aus und verarbeitet dabei die vom Smart Contract vorgegebene Logik.

Berechnungen auf einem globalen, dezentralen Computer sind nicht kostenlos. Hier kommt Gas ins Spiel.

Gas ist eine Einheit für den Rechenaufwand, der zur Ausführung von Vorgängen im Ethereum-Netzwerk erforderlich ist.

Gas wird verwendet, um:

• Endlosschleifen in Smart Contracts zu verhindern.
• Miner bzw. Validatoren für ihre Rechenressourcen zu entschädigen.
• Transaktionen anhand der angebotenen Gebühr zu priorisieren.

Beim Senden einer Transaktion geben Sie ein Gas-Limit an. Dies ist die maximale Gasmenge, die Sie für diese Transaktion ausgeben möchten.

Es dient als Sicherheitsmechanismus. Wenn die Transaktion mehr Gas benötigt als das Limit erlaubt, wird sie zurückgesetzt (schlägt also fehl). Sie bezahlen jedoch weiterhin das bis zu diesem Zeitpunkt verbrauchte Gas.

Eine gewöhnliche Ether-Übertragung kostet in der Regel 21.000 Gaseinheiten. Interaktionen mit Smart Contracts können je nach ihrer Komplexität deutlich mehr kosten.

Während das Gas-Limit die Menge angibt, bezeichnet der Gas-Preis die Kosten pro Gaseinheit. Er wird üblicherweise in Gwei angegeben.

1 Gwei = 0,000000001 Ether. Also gilt: 1 Ether = 1.000.000.000 Gwei.

Sie können einen höheren Gas-Preis festlegen, um Miner bzw. Validatoren dazu zu bewegen, Ihre Transaktion schneller in einen Block aufzunehmen – insbesondere bei hoher Netzwerkauslastung.

Die von Ihnen gezahlte Transaktionsgebühr wird wie folgt berechnet:

Gas Units Used * Gas Price

Wenn eine Transaktion beispielsweise 21.000 Gaseinheiten verbraucht und der Gas-Preis 50 Gwei beträgt:

• Gebühr = 21.000 * 50 Gwei = 1.050.000 Gwei
• Das entspricht 0,00105 Ether.

Beachten Sie: Sie bezahlen nur das tatsächlich verbrauchte Gas, bis zur Höhe Ihres Gas-Limits.

Wenn Ihrer Transaktion vor Abschluss ihrer Ausführung das Gas ausgeht, führt dies zu einem Fehler „Out of Gas“.

In diesem Fall:

• Alle von der Transaktion vorgenommenen Zustandsänderungen werden zurückgesetzt.
• Die Transaktion schlägt fehl und wird nicht auf der Blockchain aufgezeichnet (außer als fehlgeschlagene Transaktion).
• Entscheidend ist: Sie bezahlen weiterhin die Transaktionsgebühr für das gesamte bis zum Fehlschlagen verbrauchte Gas.

Ethereum bietet für bestimmte Vorgänge, die die Größe des Blockchain-Zustands verringern, Gas-Rückerstattungen an.

Wenn ein Smart Contract beispielsweise Daten aus dem Speicher löscht, wird ein Teil des für das Löschen aufgewendeten Gases zurückerstattet.

Das motiviert Entwickler, effiziente Verträge zu schreiben, die den Zustand der Blockchain nicht unnötig vergrößern.

In dieser Lektion haben wir die grundlegenden Abläufe des Ethereum-Netzwerks behandelt:

• Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist der globale, deterministische Computer, der Smart Contracts ausführt.
• Gas ist die Einheit für den bei Transaktionen erforderlichen Rechenaufwand.
• Das Gas-Limit legt fest, wie viel Gas eine Transaktion maximal verbrauchen darf.
• Der Gas-Preis (in Gwei) bestimmt die Kosten pro Gaseinheit.
• Die Gesamtgebühr einer Transaktion entspricht Gas Used * Gas Price.
• Wenn einer Transaktion das Gas ausgeht, wird sie zurückgesetzt, das bereits verbrauchte Gas wird jedoch weiterhin berechnet.

Das Verständnis dieser Konzepte ist entscheidend für die Entwicklung effizienter und kostengünstiger DApps!