1. EVM（Ethereum Virtual Machine）とは？
EVM（Ethereum Virtual Machine）は、イーサリアム上でスマートコントラクトを実行するための仮想マシンです。EVMはイーサリアムネットワークに分散して存在し、各ノードがEVMを動作させることで、トラストレスなスマートコントラクトの実行を実現します。EVMはTuring Complete（チューリング完全）な計算モデルを採用しており、理論上はあらゆるプログラムを実行可能ですが、無限ループを防ぐために**Gas（ガス）**という手数料システムを導入しています。
EVMの主な特徴
- 分散型：世界中のイーサリアムノード上で実行
- チューリング完全：複雑な計算が可能
- Gasシステム：計算リソースに対するコストを設定し、ネットワークの健全性を維持
- スマートコントラクト：Solidityなどの言語で記述されたプログラムを実行可能
2. トランザクションとは？
イーサリアムのトランザクション（Transaction）は、EVM上で実行される操作の単位です。トランザクションには、ETH（イーサ）を送金するものと、スマートコントラクトを実行するものの2種類があります。
トランザクションの主な要素
- 送信者（from）：トランザクションを発行したアドレス
- 受信者（to）：トランザクションの送信先（アドレスまたはスマートコントラクト）
- Nonce：送信者のアカウントごとのトランザクション番号
- Gas Price：1 Gasあたりの手数料
- Gas Limit：トランザクションで使用可能な最大Gas量
- Value：送信するETHの量
- Data：スマートコントラクトを実行する場合の入力データ
- Signature：秘密鍵で署名されたデータ（トランザクションの認証用）
トランザクションはネットワーク上のノードにブロードキャストされ、マイナーまたはバリデーターによって処理されます。
3. ブロックとは？
イーサリアムにおけるブロック（Block）は、トランザクションの集合体であり、ブロックチェーンの基本単位です。ブロックはチェーン状に連なっており、新しいブロックが追加されることでデータが永続的に保存されます。
ブロックの主な要素
- ブロックヘッダー（Block Header）
- Parent Hash：前のブロックのハッシュ
- State Root：EVMの現在の状態を示すハッシュ
- Transactions Root：トランザクションデータのハッシュ
- Receipts Root：トランザクションの結果のハッシュ
- Timestamp：ブロックの生成時刻
- Difficulty：マイニングの難易度（PoWの場合）
- Nonce：マイニングで使用される値（PoWの場合）
- トランザクションリスト（Transactions）
- ブロックに含まれるトランザクションのリスト
- Uncleブロック（Uncle Blocks）
- PoWマイニング時に発生する、メインチェーンに含まれなかったブロック情報
4. EVMにおけるトランザクション処理の流れ
- トランザクションの作成：ユーザーがトランザクションを発行し、秘密鍵で署名する。
- ネットワークへのブロードキャスト：ノードがトランザクションをネットワークに流す。
- トランザクションの検証：各ノードがデジタル署名、Nonce、Gasの適正性をチェック。
- ブロックへの追加：バリデーター（PoS）またはマイナー（PoW）が有効なトランザクションを選び、ブロックに含める。
- ブロックの確定：PoWまたはPoSのコンセンサスアルゴリズムにより、ブロックが確定。
- EVMでの処理：トランザクションの内容に従い、スマートコントラクトの実行やETHの移動が行われる。
5. 最後に
EVMは、イーサリアムのスマートコントラクトを実行する仮想マシンであり、ネットワーク全体で分散的に動作します。トランザクションはEVM上での操作を記述する単位であり、それらはブロックにまとめられてブロックチェーンに記録されます。
イーサリアムの仕組みを理解することは、Web3やDeFiの領域での開発や投資を行う上で不可欠です。特に、Gasの概念やトランザクションの構造を把握することで、より効率的なブロックチェーンの活用が可能になります。
