以太坊虚拟机（Ethereum Virtual Machine, EVM）是以太坊区块链的“心脏”和“大脑”，它是智能合约的运行环境，也是以太坊生态能够支持去中心化应用（DApps）和复杂逻辑的核心，EVM是一个图灵完备的虚拟机，意味着它可以执行任何复杂的计算任务，只要给它足够的时间和资源。

当我们深入探讨“有哪些以太坊的虚拟机”时，会发现答案并非只有一个单一的实体，EVM的概念已经从最初的以太坊主网虚拟机，扩展到了一个庞大的、兼容的生态系统，这些虚拟机在保持与以太坊主网兼容性的基础上，各自针对不同的目标进行了优化和创新。

以下是主要的以太坊相关虚拟机分类和实例：

以太坊主网EVM (Ethereum Mainnet EVM)

这是最原始、最知名的EVM，它运行在以太坊的主链上，负责执行所有交易和智能合约代码，维护着以太坊网络的状态和共识，它是所有其他EVM兼容实现的“黄金标准”和参考基准。

兼容EVM的公链 (EVM-Compatible Public Blockchains)

为了解决以太坊主网在可扩展性（高Gas费、低吞吐量）方面的问题，许多新兴的公链选择与EVM兼容，这意味着它们可以无缝运行以太坊上的现有智能合约和DApps，开发者无需修改代码即可迁移或跨链部署，这些链拥有自己独立的EVM实现，但遵循相同的EVM规范。

  • 币安智能链 (BSC, 现为BNB Smart Chain)： 由币安推出，旨在提供低费用和高速度的EVM体验。
  • Polygon (原Matic Network)： 一套侧链和汇总解决方案，旨在提高以太坊的可扩展性，同时保持EVM兼容性。
  • Avalanche C-Chain： Avalanche网络中的一个兼容EVM的链，以其高吞吐量和子链架构著称。
  • Fantom： 高速、低成本的智能合约平台，拥有自己的DAG架构和EVM实现。
  • Arbitrum： 一种Layer 2汇总方案，通过将计算移到链下再提交结果来提高以太坊的效率和降低成本。
  • Optimism： 另一种主流的Layer 2汇总方案，专注于快速最终确定性和低成本。
  • Moonbeam / Moonriver： 为Polkadot生态系统构建的EVM兼容智能合约平台，允许开发者在Substrate链上使用Solidity和以太坊工具。
  • Celo： 一个专注于移动端和DeFi的碳负排放区块链，其CELO链是EVM兼容的。
  • Harmony： 一个分片化的EVM兼容公链，旨在实现高吞吐量低延迟。

以太坊Layer 2解决方案的EVM

Layer 2是建立在以太坊主网（Layer 1）之上的扩展方案，它们通常通过批量处理交易或将计算移出主网来提高性能和降低成本，许多主流的Layer 2解决方案也提供了EVM兼容性。

  • Optimistic Rollups (如Optimism, Arbitrum)： 如前所述，它们使用欺诈证明或乐观证明来确保安全性，并提供与EVM兼容的环境。
  • ZK-Rollups (如zkSync, StarkNet, Polygon Zero)： 使用零知识证明来批量验证交易的有效性，理论上提供更高的扩展性和隐私性。zkSync (目前为zkSync 1.0和即将推出的zkSync 2.0 Era) 提供EVM兼容性，而StarkNet 则使用 Cairo VM，虽然与EVM概念不同，但也在向EVM兼容方向发展（如StarkNet通过账户抽象等方式模拟EVM体验）。

特定目的或优化的EVM实现

除了上述公链和Layer 2，还有一些针对特定场景或进行性能优化的EVM实现：

  • Geth EVM： 以太坊客户端Geth（Go语言实现）内置的EVM实现，是最广泛使用的EVM之一。
  • Parity EVM (pEVM)： 由Parity Technologies（现PureStake）开发的Rust语言实现的EVM，曾是以太坊客户端Open Ethereum的一部分。
  • Nethermind EVM： .NET (C#)语言实现的以太坊客户端及其EVM。
  • Hyperledger Besu EVM： 由ConsenSys开发的，基于Java的以太坊客户端，支持以太坊主网和各种兼容网络，并提供了企业级的特性，如隐私组和共识算法选择，它也常被用于搭建私有或联盟链的EVM环境。
  • Antioch EVM： 一些研究项目或实验性EVM，可能针对特定优化（如特定硬件加速、新型共识机制下的EVM等），例如一些在探索“抗量子计算攻击”EVM雏形的研究。

未来发展与EVM的演进

EVM本身也在不断演进,以太坊的“合并”（The Merge）将共识机制从PoW转向PoS，虽然EVM本身逻辑未变，但运行环境发生了根本性改变，EVM可能会通过EVM改进提案（EIPs）进行升级，例如引入更高效的预编译合约、改进内存模型等，以进一步提升性能和安全性。EVM等效（EVM-Equivalent）和EVM兼容（EVM-Compatible）的界限也可能随着技术的发展而变得模糊，但核心目标都是确保以太坊生态的互操作性和可扩展性。