¿Qué es la Ethereum Virtual Machine (EVM)?

La Ethereum Virtual Machine (EVM) constituye una innovación decisiva en el sector blockchain, actuando como el motor computacional que impulsa la red de Ethereum. Diseñada como parte de la visión de Vitalik Buterin para expandir las capacidades de la blockchain más allá de las transacciones básicas entre usuarios, la EVM hace posible la ejecución de smart contracts y aplicaciones descentralizadas. Esta tecnología ha redefinido el funcionamiento de las redes blockchain, posicionando a Ethereum como la plataforma de referencia para la computación y el desarrollo de aplicaciones descentralizadas. Entender qué es la EVM y su tecnología blockchain resulta esencial para comprender la infraestructura moderna y su alcance.

¿Qué son los smart contracts?

Los smart contracts son programas informáticos autónomos que se ejecutan en redes blockchain sin intervención humana. Estos contratos autoejecutables incluyen código desarrollado para cumplir instrucciones concretas y predefinidas. Una vez desplegados en la blockchain, funcionan exactamente según lo programado, eliminando intermediarios y la supervisión manual. Ethereum fue la primera red en integrar con éxito los smart contracts en el entorno blockchain. Hoy, millones de smart contracts operan en la red de Ethereum, gestionando desde transacciones financieras hasta procesos de gobernanza compleja. Su fiabilidad e inmutabilidad los convierten en la solución ideal para aplicaciones que requieren ejecución automática y operaciones transparentes.

¿Qué es la Ethereum Virtual Machine (EVM)?

La Ethereum Virtual Machine es una capa de software avanzada integrada en el núcleo del protocolo de Ethereum. Cuando se analiza la arquitectura blockchain EVM, es fundamental entender que la EVM actúa como una máquina virtual (un entorno digital que alimenta toda la red de Ethereum). Esta máquina virtual puede ejecutar programas, almacenar datos, establecer conexiones de red y realizar las operaciones computacionales clave para el funcionamiento de la blockchain. La EVM se encarga principalmente de ejecutar y desplegar smart contracts en todo el ecosistema Ethereum. Es el entorno de ejecución donde se procesa el código de los smart contracts, asegurando la coherencia en todos los nodos de la red distribuida. Esta capa transforma Ethereum de un simple sistema contable a una plataforma de computación distribuida avanzada.

Cómo funciona

La operativa de Ethereum supera las transferencias de valor entre usuarios, requiriendo una arquitectura computacional sofisticada. Los desarrolladores de Ethereum la describen como una "máquina de estado sin límites", definición que representa con precisión el modelo operativo de la EVM. Para comprender la funcionalidad blockchain de la EVM, hay que analizar cómo el sistema opera mediante dos estados interrelacionados: el estado global y el estado de máquina.

Estado global

El estado global es la capa de almacenamiento permanente de Ethereum, registrando todos los saldos de cuentas y smart contracts desplegados. Similar al libro mayor de Bitcoin, este estado es descentralizado, inmutable y accesible públicamente a través de internet. La EVM actualiza esta capa tras cada transacción, garantizando la sincronización en tiempo real en toda la red. Cualquier usuario con un explorador de bloques puede consultar la blockchain de Ethereum y observar los mismos datos, asegurando transparencia y consenso en la red distribuida.

Estado de máquina

El estado de máquina es el entorno de ejecución de la EVM, donde se procesan las transacciones paso a paso. Denominado el sandbox de Ethereum para desarrolladores, este estado gestiona dos tipos de transacciones. El primero, "message calls", implica la transferencia de tokens ETH entre cuentas: la EVM mueve los tokens entre wallets y actualiza el estado global tras la transferencia. El remitente paga las comisiones de gas por los recursos computacionales utilizados. El segundo tipo, "contract creation", se produce cuando los desarrolladores despliegan smart contracts en Ethereum, proporcionando comisiones de gas y el bytecode a ejecutar.

Lenguaje de programación Solidity

Solidity es el principal lenguaje para desarrollar smart contracts en Ethereum. Como lenguaje de alto nivel similar a Javascript, facilita una sintaxis comprensible para los desarrolladores. Sin embargo, las máquinas no pueden interpretar directamente estos lenguajes, por lo que es necesario traducir el código Solidity a bytecode mediante compiladores como solc. Este proceso convierte el código en instrucciones de bajo nivel que la EVM ejecuta eficazmente. Así, los smart contracts se ejecutan de manera uniforme en todos los nodos de la red Ethereum, independientemente del hardware o sistema operativo.

Ejecución de smart contracts

Durante la ejecución del código, la EVM consume gas en función de la complejidad computacional de cada operación. El suministro de gas disminuye proporcionalmente al coste de las operaciones realizadas. Si el gas se agota antes de finalizar la transacción, la EVM detiene la ejecución de inmediato y abandona la transacción sin modificar el estado global, dejando la red inalterada. No obstante, el saldo de ETH del remitente se reduce en función de los recursos consumidos hasta el punto de detención. Si la ejecución concluye correctamente, la EVM actualiza el estado global para reflejar el estado de máquina, registrando de forma permanente los resultados en la blockchain. Este mecanismo garantiza que los cambios de estado sean atómicos: o se completan en su totalidad, o se revierten completamente.

Comisiones de gas en Ethereum

Las comisiones de gas son fundamentales para el procesamiento de transacciones en la blockchain de Ethereum, cumpliendo funciones esenciales. Bajo el antiguo consenso Proof of Work, el procesamiento demandaba recursos de hardware y energía, lo que exigía incentivos para los mineros. Las transferencias de tokens ETH presentan comisiones de gas variables según la congestión de la red y la actividad en el pool de transacciones. La ejecución de smart contracts añade nuevas consideraciones: el bytecode se divide en "opcodes" (Operational Codes), cada uno representando una instrucción específica para la EVM y con coste de gas según su complejidad. Los opcodes más complejos requieren más gas. Este sistema protege la seguridad de Ethereum frente a ataques maliciosos. Por ejemplo, ante un ataque Distributed Denial of Service (DDoS), la EVM sigue ejecutando el smart contract malicioso, cobrando comisiones de gas por cada operación. Cuando el atacante agota su gas, la EVM abandona la transacción, neutralizando el ataque sin afectar la integridad de la red.

¿Cuáles son los beneficios de la EVM?

La EVM aporta múltiples ventajas que han convertido a Ethereum en la principal plataforma para aplicaciones descentralizadas. Al analizar sus beneficios, destacan varios aspectos clave: la EVM protege la red frente a actividades maliciosas, permitiendo la ejecución segura de smart contracts y servicios automatizados. Ethereum es el mayor ecosistema de criptomonedas y el estándar para la creación de DApps y smart contracts. Diversos proyectos han desarrollado sidechains compatibles con la EVM, facilitando la transferencia de aplicaciones sin modificar el código. Su naturaleza descentralizada garantiza el acceso abierto: cualquiera puede crear smart contracts en Ethereum sin aprobación centralizada. Esta apertura ha impulsado el desarrollo de servicios y aplicaciones que gozan de gran popularidad en el sector blockchain. La estandarización de la EVM ha generado un entorno robusto de desarrolladores, con herramientas, librerías y soporte comunitario.

Casos de uso de la EVM

La ejecución de smart contracts mediante la Ethereum Virtual Machine ha propiciado aplicaciones innovadoras en el ámbito blockchain. Explorar las aplicaciones de la EVM permite entender su utilidad práctica. Cinco casos destacados ilustran su versatilidad e impacto.

Tokens ERC-20

Los tokens ERC-20 se crean por medio de smart contracts que definen sus propiedades, mecanismos de distribución y sistemas de seguimiento. Durante el auge de las ICO, muchas criptomonedas se lanzaron bajo el estándar ERC-20. Actualmente, se emplean principalmente para stablecoins como USDT, facilitando interfaces estandarizadas para su gestión y creación.

Plataformas de trading descentralizadas

Las plataformas de trading descentralizadas permiten comprar, vender o intercambiar criptomonedas mediante smart contracts. Muchas emplean aplicaciones AMM (automated market maker), que ofrecen acceso a pools de liquidez de tokens sin intermediarios, revolucionando el trading de activos digitales.

NFTs

Los NFTs (tokens no fungibles) son activos digitales únicos registrados en la blockchain, que validan la propiedad y no pueden duplicarse. Los entusiastas del sector emplean smart contracts para crear y mintear colecciones de NFTs, como Bored Ape Yacht Club (BAYC) y Cryptopunks. Los propietarios pueden transferir o negociar NFTs en distintos marketplaces.

Préstamos DeFi

Las plataformas de préstamos DeFi permiten prestar o tomar prestadas criptomonedas sin intermediarios. Los smart contracts regulan los protocolos de préstamo, otorgando créditos inmediatos y pagando intereses a los prestamistas, en ocasiones de forma diaria.

Organizaciones Autónomas Descentralizadas

Las DAO (Organizaciones Autónomas Descentralizadas) son entidades comunitarias que operan sin autoridad central. Los miembros toman colectivamente decisiones de gobernanza sobre el rumbo del proyecto. Los miembros principales establecen las reglas de la DAO, que se implementan y ejecutan mediante smart contracts, garantizando una gestión transparente y democrática.

Limitaciones de la EVM

Pese a sus ventajas, la EVM presenta limitaciones relevantes. Requiere conocimientos de programación en Solidity y habilidades técnicas, lo que dificulta el acceso a usuarios no desarrolladores. Además, las comisiones de gas pueden resultar elevadas al crear smart contracts o desplegar aplicaciones en Ethereum. Durante periodos de congestión, estos costes pueden hacer inviables ciertas operaciones, especialmente en transacciones o aplicaciones de menor importe.

¿Qué criptomonedas son compatibles con la EVM?

Las blockchains compatibles con EVM ofrecen alternativas a las elevadas comisiones de gas de Ethereum. Al considerar la compatibilidad EVM, los desarrolladores han adaptado elementos de la arquitectura de Ethereum para crear aplicaciones descentralizadas que facilitan transferencias de activos rápidas entre redes compatibles. Actualmente, muchas blockchains adoptan este enfoque, incluyendo plataformas de smart contracts, soluciones de segunda capa y redes alternativas. Estas redes son compatibles con los estándares de Ethereum y ofrecen mecanismos de consenso y costes de transacción más bajos, ampliando el alcance del ecosistema.

El futuro de la EVM

Basándose en los principios de Bitcoin, la visión de Vitalik Buterin busca crear un superordenador descentralizado de acceso universal. La Ethereum Virtual Machine ha sido fundamental para alcanzar este objetivo. La EVM ha evolucionado con mejoras constantes; la actualización Dencun, implementada a principios de 2024, incorporó la EIP-4844, que introduce el proto-danksharding y reduce las comisiones de gas mediante una gestión eficiente de los datos de Layer-2. Esta actualización utiliza blobs, un nuevo tipo de dato que se almacena temporalmente. Además, la EIP-4788 mejora la interoperabilidad al permitir que la EVM acceda directamente al estado de Beacon Chain, esencial para protocolos como el liquid staking y las interacciones entre cadenas. De cara al futuro, la hoja de ruta de Ethereum apuesta por la escalabilidad a través de rollups, donde las zkEVMs (zero-knowledge EVMs) desempeñan un papel clave: permiten procesar transacciones fuera de la cadena manteniendo la compatibilidad con Ethereum, mejorando significativamente la escalabilidad y el rendimiento de la red.

Conclusión

La Ethereum Virtual Machine es un pilar fundamental de la infraestructura de Ethereum y el motor que posibilita la ejecución de smart contracts en la blockchain. Comprender la tecnología EVM es clave para entender los sistemas descentralizados actuales y sus capacidades. Este software avanzado realiza tareas computacionales críticas para el funcionamiento de la red, desde transferencias de tokens hasta la ejecución de aplicaciones complejas. Además de su importancia operativa, la EVM ofrece mecanismos de seguridad robustos frente a ataques maliciosos, soportando una plataforma descentralizada, segura y resiliente para la comunidad global de desarrolladores. A medida que Ethereum evoluciona con actualizaciones como Dencun y la implementación de zkEVMs, la EVM sigue siendo el centro de la misión de la red: convertirse en el ordenador mundial descentralizado. Su influencia se extiende más allá de Ethereum, pues muchas redes blockchain adoptan la compatibilidad EVM para beneficiarse de su ecosistema y herramientas consolidadas. La evolución y adopción de la EVM reafirman su papel esencial en el progreso y la innovación del sector blockchain.

FAQ

¿Cómo funciona la EVM en la blockchain?

La EVM ejecuta smart contracts, procesa transacciones y gestiona los cambios de estado en la blockchain de Ethereum. Proporciona un entorno computacional descentralizado para la ejecución de código, habilitando operaciones automatizadas y sin intermediarios según reglas predeterminadas.

¿Es la EVM lo mismo que Ethereum?

No, la EVM y Ethereum no son lo mismo. La EVM (Ethereum Virtual Machine) es el motor de ejecución de Ethereum, mientras que Ethereum es la red blockchain completa que incluye la EVM y otros componentes.

¿Cuál es el propósito de la EVM?

La EVM tiene como objetivo ejecutar smart contracts y dApps en distintas redes blockchain, garantizando interoperabilidad y una ejecución uniforme del código.