Kernaussagen

  • Virtuelle Maschinen (VMs) ermöglichen es dir, verschiedene Betriebssysteme oder Anwendungen auf demselben Gerät auszuführen – ohne zusätzliche Hardware.

  • VMs sind nützlich, um neue Software sicher zu testen, andere Betriebssysteme auszuprobieren oder Programme zu isolieren, die möglicherweise riskant sind.

  • Blockchain-VMs wie die Ethereum Virtual Machine (EVM) ermöglichen es, dass Smart Contracts und dezentrale Anwendungen (DApps) zuverlässig über ein globales Netzwerk von Computern laufen.

  • Obwohl VMs Flexibilität und Kontrolle bieten, können sie mit Kompromissen bei Performance, Ressourcenverbrauch und Komplexität einhergehen.

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Einführung

Hast du schon einmal daran gedacht, Windows auf deinem MacBook zu nutzen oder eine Linux-App zu testen, ohne dein Betriebssystem zu ändern oder einen separaten Computer zu kaufen? VMs ermöglichen das, indem sie eine isolierte Umgebung erstellen, in der verschiedene Betriebssysteme und Anwendungen sicher laufen können.

VMs werden auch in Blockchain-Netzwerken häufig eingesetzt, um Smart Contracts und dezentrale Anwendungen (DApps) zu unterstützen. Wenn du verstehst, wie sie funktionieren, kannst du besser einordnen, wie die Apps und Netzwerke, mit denen du interagierst, tatsächlich „unter der Haube“ arbeiten.

Was ist eine VM?

Eine VM ist wie ein Computer, den du mit nur wenigen Klicks einrichten kannst – ohne zusätzliche Hardware. Du kannst ein Betriebssystem installieren, Dateien speichern, Apps ausführen und dich mit dem Internet verbinden, aber alles läuft innerhalb deines bestehenden Computers (dem sogenannten Host).

Dein Host-System übernimmt im Hintergrund die schwere Arbeit: Es stellt seinen Speicher, seine Rechenleistung und seinen Speicherplatz bereit, damit die VM reibungslos laufen kann. Das ist besonders dann praktisch, wenn du Software nutzen musst, die nur auf einem anderen Betriebssystem verfügbar ist.

Wie funktionieren VMs eigentlich?

Im Hintergrund verwaltet eine Software namens Hypervisor all das. Der Hypervisor nimmt die physischen Ressourcen deines Computers – wie CPU, RAM und Speicher – und teilt sie so auf, dass mehrere VMs sie gleichzeitig nutzen können.

Es gibt zwei Haupttypen von Hypervisoren:

  • Typ 1 (Bare-metal): wird direkt auf der Hardware installiert und oft in Rechenzentren oder Cloud-Plattformen verwendet. Sie sind für Performance und Effizienz gebaut.

  • Typ 2 (Hosted): läuft auf deinem normalen Betriebssystem – ganz ähnlich wie eine normale App. Sie eignen sich besonders gut für Tests und Entwicklung.

Sobald eine VM eingerichtet ist, kannst du sie wie einen echten Computer starten und Software installieren, im Web surfen oder Anwendungen entwickeln.

Warum eine VM nutzen?

VMs erfüllen mehrere praktische Zwecke – von der persönlichen Nutzung bis hin zu unternehmensweiten Anwendungen.

Neue Betriebssysteme testen

Mit einer VM kannst du verschiedene Betriebssysteme ausprobieren, ohne Änderungen an deinem Hauptcomputer vorzunehmen. Sie funktioniert wie das Testen eines neuen Systems in einem sicheren, getrennten Bereich.

Riskante Software isolieren

Musst du eine Datei öffnen, bei der du dir nicht sicher bist, oder eine unbekannte App testen? Wenn du sie in einer VM ausführst, bleibt dein Hauptcomputer geschützt. Wenn du in der VM auf Malware oder einen Absturz stößt, wird dein primäres System nicht beeinträchtigt.

Legacy-Software ausführen

Einige Programme funktionieren nur auf älteren Systemen wie Windows XP oder Windows 7. Eine VM kann diese Umgebung nachbilden, sodass du Software weiter verwenden kannst, die auf neueren Geräten nicht läuft.

Code plattformübergreifend entwickeln und testen

VMs erleichtern es Entwicklern, Code auf unterschiedlichen Betriebssystemen zu testen und zu simulieren, wie sich Anwendungen in verschiedenen Umgebungen verhalten, bevor sie veröffentlicht werden.

Cloud-Dienste antreiben

Viele Cloud-Dienste basieren auf VMs. Wenn du eine Cloud-Instanz startest, um eine Website, eine App oder eine Datenbank bereitzustellen, startest du in der Regel eine VM, die in einem entfernten Rechenzentrum läuft.

Wie Blockchain-Netzwerke VMs nutzen

Während herkömmliche VMs isolierte Sandboxen auf einem einzelnen Rechner sind, fungieren Blockchain-VMs als Motor, der Smart Contracts in einem gesamten Netzwerk ausführt. Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ermöglicht es Entwicklern, Smart Contracts in Sprachen wie Solidity und Vyper zu schreiben und sie auf Ethereum sowie anderen EVM-kompatiblen Netzwerken bereitzustellen. Die EVM stellt sicher, dass jeder Knoten im Netzwerk bei der Ausführung von Smart Contracts die gleichen Regeln befolgt.

Im Mai 2025 führte das Pectra-Upgrade von Ethereum EIP-7702 ein, das normalen Benutzerkonten vorübergehend ermöglicht, wie Smart Contracts zu funktionieren. Im Dezember 2025 verfeinerte das Fusaka-Upgrade die EVM weiter, unter anderem mit Verbesserungen bei der Schätzung von Gas und der Ausführung von Verträgen.

Zusammen zeigen diese Upgrades einen breiteren Trend, die EVM flexibler und entwicklerfreundlicher zu machen und die Bandbreite der Anwendungen zu erweitern, die auf EVM-kompatiblen Netzwerken gebaut werden können.

Hinweis: Yul, das manchmal zusammen mit Solidity und Vyper aufgeführt wird, ist eine Zwischensprache (IR), die intern vom Solidity-Compiler verwendet wird – nicht eine Sprache, die die meisten Entwickler direkt schreiben.

Blockchain-Netzwerke implementieren ihre eigenen VM-Designs entsprechend ihren Zielen. Netzwerke wie NEAR verwenden VM-Designs auf Basis von WebAssembly (WASM), die Smart Contracts unterstützen, die in mehreren Programmiersprachen geschrieben sind.

Auch Cosmos-basierte Chains, die CosmWasm implementieren, verwenden WASM. Solana nutzt eine eigene Laufzeit, die oft Solana Virtual Machine (SVM) genannt wird. Sie ist darauf ausgelegt, Transaktionen parallel zu verarbeiten und mit hoher Netzwerkauslastung umzugehen. Sui verwendet MoveVM, die Smart Contracts ausführt, die in der Move-Sprache geschrieben sind.

Virtuelle Maschinen in der Praxis

Virtuelle Maschinen laufen im Hintergrund jedes Mal, wenn du mit dezentralen Anwendungen interagierst:

  • Wenn du eine DeFi-Token-Swap-Anwendung nutzt, werden deine Transaktionen von Smart Contracts verarbeitet, die innerhalb der EVM laufen.

  • Wenn du einen NFT prägen (minten) lässt, führt die VM den Code aus, der die Besitzverhältnisse verfolgt. Jeder Kauf oder jede Übertragung aktualisiert die Aufzeichnungen, sodass der Besitz stets korrekt bleibt.

  • Wenn du einen Layer-2-Rollup verwendest, können deine Transaktionen von einer spezialisierten VM wie z. B. einer zkEVM verarbeitet werden. zk-Rollups verwenden zkEVMs, um Smart Contracts auszuführen und dabei Zero-Knowledge-Proofs zu erzeugen – für Effizienz und Sicherheit.

Einschränkungen von VMs

VMs sind leistungsfähig, bringen aber auch Kompromisse mit, die man verstehen sollte.

  • Performance-Overhead: VMs fügen eine zusätzliche Ebene zwischen der Hardware und dem auszuführenden Code ein. Das kann alles verlangsamen oder im Vergleich dazu mehr Rechenressourcen erfordern, Apps direkt auf physischer Hardware laufen zu lassen.

  • Betriebliche Komplexität: Das Einrichten und Warten von VMs – insbesondere über Cloud-Infrastruktur oder Blockchain-Netzwerke hinweg – erfordert Aufwand und oft spezialisierte Tools und Kenntnisse.

  • Kompatibilität: Smart Contracts sind häufig für eine bestimmte VM-Umgebung ausgelegt. Code, der für Ethereum geschrieben wurde, muss in der Regel neu geschrieben oder angepasst werden, um auf nicht-kompatiblen Blockchains wie Solana zu laufen. Das bedeutet, dass Entwickler bei der Ausrichtung auf mehrere Umgebungen zusätzliche Zeit und Mühe einplanen müssen.

FAQ

Was ist eine virtuelle Maschine, ganz einfach erklärt?

Eine virtuelle Maschine ist ein softwarebasiertes „Computer“-System, das innerhalb deines echten Computers läuft. Sie nutzt die Hardware-Ressourcen deines Geräts, um eine separate Maschine zu simulieren, sodass du verschiedene Betriebssysteme oder Anwendungen in einer isolierten Umgebung ausführen kannst.

Was ist die Ethereum Virtual Machine (EVM)?

Die EVM ist die Laufzeitumgebung, die Smart Contracts auf Ethereum und anderen kompatiblen Netzwerken ausführt. Sie stellt sicher, dass jeder Knoten im Netzwerk denselben Code ausführt und zu demselben Ergebnis kommt – entscheidend für ein vertrauensloses, dezentrales System.

Das Pectra-Upgrade im Mai 2025 und das Fusaka-Upgrade im Dezember 2025 führten neue Funktionen ein, die die EVM für Entwickler flexibler machen.

Was ist ein Hypervisor?

Ein Hypervisor ist die Software, die virtuelle Maschinen erstellt und verwaltet. Er weist CPU, RAM und Speicherressourcen vom Host-Rechner zu, damit eine oder mehrere VMs darauf laufen können. Hypervisoren vom Typ 1 laufen direkt auf der Hardware und werden in Rechenzentren eingesetzt, während Hypervisoren vom Typ 2 auf einem vorhandenen Betriebssystem aufsetzen und für den persönlichen oder Entwicklungsgebrauch genutzt werden.

Sind Blockchain-VMs dasselbe wie herkömmliche VMs?

Sie teilen die Idee einer isolierten Ausführungsumgebung, dienen aber unterschiedlichen Zwecken. Eine herkömmliche VM simuliert einen ganzen Computer für einen einzelnen Nutzer oder ein Team. Eine Blockchain-VM läuft auf Tausenden von Knoten gleichzeitig und stellt sicher, dass jeder Teilnehmer Code exakt auf die gleiche Weise ausführt und zu demselben Ergebnis kommt – das ist es, was Smart Contracts vertrauenslos macht.

Welche Einschränkungen haben virtuelle Maschinen?

VMs können langsamer sein als das native Ausführen von Software, weil eine zusätzliche Verarbeitungsschicht dazwischenliegt. Außerdem verbrauchen sie mehr Ressourcen, darunter Speicher und Datenträger, als ihre „Bare-Metal“-Entsprechungen. In Blockchain-Kontexten können Smart Contracts, die für eine bestimmte VM-Umgebung entwickelt wurden, oft nicht auf einer anderen Blockchain laufen, ohne neu geschrieben zu werden.

Abschließende Gedanken

VMs spielen sowohl bei herkömmlichem Computing als auch bei der Blockchain-Infrastruktur eine wichtige Rolle. Im traditionellen Computing ermöglichen sie dir, mehrere Betriebssysteme auszuführen, Software sicher zu testen und dieselbe Hardware für viele Aufgaben gleichzeitig zu nutzen. In Blockchain-Netzwerken bilden sie die Grundlage für die Smart Contracts und dezentralen Anwendungen, die Web3 überhaupt erst möglich machen.

Auch wenn du kein Entwickler bist, kann es hilfreich sein zu verstehen, was VMs tun – um besser nachvollziehen zu können, wie die Plattformen, die du nutzt, im Inneren tatsächlich funktionieren.

Weiterführende Lektüre

  • Was sind Smart Contracts und wie funktionieren sie?

  • Was ist Ethereum und wie funktioniert es?

  • Was sind dezentrale Anwendungen (DApps)?

  • Blockchain Layer 1 vs. Layer 2-Lösungen zur Skalierung

  • Was sind ZK-Rollups? Die Layer-2-Skalierungstechnik

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