区块链中以太坊虚拟机与智能合约详情是什么？

虚拟机指的是区块链的运行环境

智能合约指的是运行在区块链上的程序，一般使用的是solidity语言来编写

以太坊的核心元素是以太坊虚拟机（Ethereum Virtual Machine，EVM），它是智能合约的执行环境。EVM分散储存在以太坊网络的每个节点上，智能合约代码被对外隔离，并分布在每个节点上执行，因此以太坊EVM又被称为世界电脑。合同代码不是用图灵完备的高级程序语言编写的，而是由简单的、基于堆栈的低级程序语言编写的，看起来就像JVM的字节码（Java虚拟机）。每个以太坊节点都运行EVM，这意味着对于以太坊网络的参与者，每个节点都参与验证新块是否有效以及计算是否已正确，都是运行EVM代码的独立实例。由于每个节点都参与计算，虽然不一定是最高效的模型，但它具有很高的加密安全性。
从技术上讲，EVM以状态转换作为函数的运作模式，其工作原理是将一串参数输入EVM，以获取整个以太坊网络的新区块状态和gas数量，具体过程为输入（block_state，gas，memory，transaction，message，code，stack，pc）→EVM→输出（block_state，gas）。其中block_state是以太坊网络的全局状态，包括所有账户、账户余额和长期存储；gas是运行这些计算所需的费用，由计算的类型和工作量决定；memory是执行内存；transaction代表交易；message是有关交易的元数据；code就是代码本身；stack和pc是与执行相关的堆栈和程序计数器。这一串参数被输入到EVM以生成整个以太坊网络的新block_state和账户拥有的新gas数量。
以太坊EVM的设计目标有5个：简单、高效、确定性、专用化和安全性。EVM设计简单，可以轻松证明智能合约的安全性，这也有助于保护平台本身。EVM组件尽可能紧凑，以提高空间效率。EVM具有确定性，即相同的输入状态应始终产生相同的输出状态。确定性的虚拟机必然会限制应用范围，例如以太坊的HTTP请求不可用。EVM具有专用的内置函数，例如可以轻松处理20字节地址加密的加密函数、用于自定义加密的模块化指数算法、读取区块数据、读取交易数据的函数，以及与block_state交互的函数。以太坊EVM的安全性在于每次计算都要预先消耗gas，这增加了DoS攻击的成本，使得攻击者无法发动大规模的无效合约。EVM的主要编程语言是Solidity，智能合约用Solidity写好后，通过Solidity Compiler（solc）编译并生成EVM代码。合约语言的复杂性通过Solidity Compiler进行管理，但在架构层面，Solidity仍然是一种简单的基于堆栈的语言。
智能合约是在以太坊EVM上自动执行的合约代码，一般包括合约所有人、合约对象、合约条款、合约算法、合约触发条件等内容。对于可信电子证照应用，数据共享规则被转换为智能合约并部署在区块链上之后，常规共享条款和违约处理条款就可以自动履行，且执行过程由区块链完整记录，其执行状态可被随时查看和审计，从而提供一个公平、公正、公开的合约执行环境。此外，通过智能合约还可对参与方身份进行权限检查，针对交易者身份进行访问控制。
用智能合约完成可信电子证照应用的注册、发证、查验等过程，具体包括5个主要功能模块和5个API。5个主要功能模块为公民用户App、发证机构前端、区块链平台、政府业务库和后台身份管理数据库；5个API包括注册区块链用户、发送制证信息、查验电子证照信息、查询用户公钥和查询电子证明信息，具体分析如下所示。
1. 注册区块链用户
用于新用户注册区块链信息管理账户。对于业务系统注册账号来说分为3个不同的角色：普通用户、制证机关用户、查验机构用户。
输入：账户名称（用于登录系统的ID）。
输出：账户地址（注册用户在区块链上的地址，用于用户之间传输信息）和账户公私钥（普通用户的公私钥用于用户证件信息的加解密，制证机关用户的公私钥用于对发证机构的数字签名进行验证，查验机构用户的公私钥用于对查验信息的加解密）。
2. 发送制证信息
用于制证机构用户存储新增证件信息以及发送给办证用户。以制证机构用户在区块链上给办证用户发送一笔交易为载体，把新增的证件信息保存在区块链上，并发送给办证用户。
输入：申请制证用户的区块链地址（发证机构制证后给该地址用户发送制证信息）、发证机构组织机构代码（发证机构的唯一标示）、申请制证用户的证件信息（需要用户公钥加密）。
输出：该笔交易的Hash值（交易信息地址唯一标识）、记录证件信息的区块编号（交易信息地址唯一标识）。