1.3.2　以太坊

隨著比特幣被越來越廣泛地應(yīng)用在國(guó)際匯款中，其他為金融、云計(jì)算、信息傳遞和分布式管理所專門設(shè)計(jì)的去中心化應(yīng)用（DApp）也在研發(fā)中，以太坊提供了一個(gè)平臺(tái)來創(chuàng)建這些去中心化應(yīng)用。

以太坊（Ethereum）是一個(gè)開源的有智能合約的公共區(qū)塊鏈平臺(tái)，通過其專用加密貨幣以太幣（Ether，簡(jiǎn)稱ETH，代碼中常用寫法為ether）來提供去中心化的以太虛擬機(jī)（Ethereum Virtual Machine）來處理點(diǎn)對(duì)點(diǎn)合約。

以太坊用戶端也稱為etherbrowser，可以用來構(gòu)建傳遞信息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，在普遍用編程語(yǔ)言構(gòu)建的區(qū)塊鏈中，允許人們把區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到任何他們想開發(fā)的應(yīng)用中。因?yàn)橐蕴皇腔趨^(qū)塊鏈技術(shù)的，所以在這個(gè)平臺(tái)上可以開發(fā)出完全可信賴的透明的金融應(yīng)用。線上密碼安全系統(tǒng)可以用來管理資產(chǎn)和合約。社交網(wǎng)絡(luò)和信息傳遞應(yīng)用允許用戶掌控自己的數(shù)據(jù)，用于交易未充分利用的資源，比如CPU（Central Processing Unit，中央處理器）時(shí)間和硬盤空間，還可以應(yīng)用到線上投票和分布式治理。而最讓人期待的以太坊應(yīng)用可能還在開發(fā)中。

預(yù)測(cè)一種創(chuàng)新型的平臺(tái)將能用于做什么并不容易，通過提供一種全球通用的可編程的區(qū)塊鏈，可以把它打包成任何人都可以使用的用戶端，人們希望以太坊項(xiàng)目對(duì)金融、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)貿(mào)易、分布式處理等發(fā)揮積極作用。

以上為以太坊創(chuàng)始人V神對(duì)以太坊區(qū)塊鏈系統(tǒng)的闡述。下面我們將從以太坊的產(chǎn)生、特點(diǎn)、賬戶、交易與消息以及比特幣和以太坊的區(qū)別等方面來詳細(xì)介紹以太坊。

1.以太坊的產(chǎn)生

2013～2014年，程序員Vitalik Buterin受比特幣啟發(fā)后，首次提出了“以太坊”的概念，大意為“下一代加密貨幣與去中心化應(yīng)用平臺(tái)”；2014年，通過ICO眾籌開始得以發(fā)展；2015年，以太坊區(qū)塊鏈正式上線，最終發(fā)展為世界第二大數(shù)字貨幣平臺(tái)。

2.以太坊的特點(diǎn)

以太坊區(qū)塊鏈第一大的特點(diǎn)是支持高級(jí)語(yǔ)言編程，也就是智能合約，可以編程實(shí)現(xiàn)豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。第二大特點(diǎn)是以太坊每15秒出一個(gè)塊，有更短的區(qū)塊確認(rèn)時(shí)間。第三大特點(diǎn)是以太幣沒有總量限制，初始發(fā)行量為7200萬(wàn)枚，每年增產(chǎn)1800萬(wàn)枚。

以太坊區(qū)塊鏈系統(tǒng)是區(qū)塊鏈和智能合約的完美結(jié)合，它不僅擁有區(qū)塊鏈的特性（數(shù)據(jù)公開透明、不可更改、可溯源、去中心化等），而且是一個(gè)可編程的區(qū)塊鏈。以太坊程序智能合約允許任何人創(chuàng)建和調(diào)用，其運(yùn)行環(huán)境是以太坊虛擬機(jī)（EVM）。

以太坊虛擬機(jī)是以太坊智能合約的運(yùn)行環(huán)境，它是一個(gè)被沙箱封裝起來，可以說是完全隔離的運(yùn)行環(huán)境，智能合約之間的相互調(diào)用也是非常有限的。每個(gè)參與到以太坊協(xié)議中的節(jié)點(diǎn)都會(huì)在各自的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件，這些都被稱為以太坊虛擬機(jī)，由于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)是公開透明的，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息都同步，所以只要智能合約部署成功，就可以在任何節(jié)點(diǎn)上的以太坊虛擬機(jī)上運(yùn)行。

3.以太坊賬戶、交易與消息

以太坊賬戶分為兩種類型：

·外部賬戶（EOA）：由私鑰控制，不關(guān)聯(lián)任何代碼。

·合約賬戶：由存儲(chǔ)在賬戶中的代碼控制，并且一個(gè)合約賬戶只能被一個(gè)外部賬戶操作。

對(duì)于這兩種賬戶類型的交易，如果是外部賬戶A給外部賬戶B發(fā)送消息，就只是價(jià)值轉(zhuǎn)移，或者說是轉(zhuǎn)賬操作；如果是外部賬戶A發(fā)送消息給合約賬戶，就可以進(jìn)行創(chuàng)建或者調(diào)用合約等其他操作。

交易是從一個(gè)賬戶發(fā)送給另一個(gè)賬戶的消息。這里有兩種情況：如果交易的目標(biāo)賬戶存在代碼，那么就會(huì)執(zhí)行目標(biāo)賬戶的代碼；如果目標(biāo)賬戶為0，則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的合約。

以太坊中的交易是指從外部賬戶發(fā)出含有消息的簽名數(shù)據(jù)包。交易包含以下幾個(gè)部分：

·交易序列號(hào)（nonce）：是賬號(hào)的一個(gè)交易計(jì)數(shù)器，這個(gè)字段能夠防止重放攻擊。

·接收方地址（receipt）：可以是一個(gè)用戶賬戶，也可以是合約。

·價(jià)值（value）：交易發(fā)送的以太幣數(shù)量（以太坊中的最小單位用wei表示，單位換算為1 Ether=1018wei）。

·數(shù)據(jù)（data）：如果你的交易接收方是一個(gè)合約，那么該合約就可以讀取數(shù)據(jù)。

·gasPrice：每個(gè)Gas的價(jià)格用Gwei來表示，單位換算為1 Gwei=109 wei。

·gasLimit：交易可使用的最大Gas數(shù)量限制。

以太坊交易的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖1.1所示。

圖　1.1

以太坊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)為APPLY（S，TX）->S'，作用如下：

·檢查交易的格式是否正確，簽名是否有效，nonce是否與發(fā)送者賬戶的nonce匹配，如果不匹配，則返回錯(cuò)誤。

·計(jì)算交易費(fèi)用，公式為fee=GAS×GASPRICE，并從簽名中確定發(fā)送者的地址。從發(fā)送者的賬戶中減去交易費(fèi)用，增加發(fā)送者的nonce。如果賬戶余額不足，則返回錯(cuò)誤。

·設(shè)定初值GAS，并根據(jù)交易中的字節(jié)數(shù)減去一定量的“燃料”（Gas）。

·從發(fā)送者的賬戶轉(zhuǎn)移貨幣價(jià)值到接收者賬戶。如果接收者賬戶不存在，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新賬戶。如果接收者賬戶是一個(gè)合約，就會(huì)運(yùn)行合約的代碼，直到代碼運(yùn)行結(jié)束或者燃料用完。

·如果因?yàn)榘l(fā)送者賬戶沒有足夠的錢或者代碼執(zhí)行耗盡燃料而導(dǎo)致價(jià)值轉(zhuǎn)移失敗，則恢復(fù)原來的狀態(tài)，但是還是需要支付交易費(fèi)用，交易費(fèi)用歸入礦工賬戶。

4.比特幣和以太坊的區(qū)別

比特幣和以太坊的區(qū)別大致如表1.2所示。

表　1.2