一篇文章告诉你以太坊是如何运作的

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以太坊是一个全新的开放区块链平台，允许任何人构建和使用在区块链技术上运行的去中心化应用程序。 与比特币一样，以太坊不受任何人控制或拥有——它是一个由世界各地许多人创建的开源项目。 与比特币协议不同，以太坊的设计具有灵活性和适应性。 在以太坊平台上创建新的应用程序非常容易，随着 Homestead 的发布，任何人都可以安全地使用平台上的应用程序。

下一代区块链

区块链技术是比特币的底层技术，最早在中本聪2008年发表的白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》中有所描述。原书中讨论了区块链技术的更多一般用途，但直到几年后，区块链技术才作为一个通用术语出现。 区块链是一种分布式计算架构，其中每个网络节点执行并记录相同的交易，并将交易分组为块。 一次只能添加一个块，每个块都有数学证明，以确保新块与前一个块保持顺序。 这样，区块链的“分布式数据库”就可以与全网保持一致。 个人用户与分类帐的交互（交易）受到安全密码保护。 由数学强制执行并编码到协议中的经济激励措施激励节点维护和验证网络。

在比特币中，分布式数据库被设想为一个账户余额表，一个总账，交易是比特币的转移，实现个体之间无需信任的金融活动。 但随着比特币吸引了更多开发人员和技术人员的注意，新项目开始将比特币网络用于转移有价值的代币以外的目的。 其中许多采用“令牌”的形式——建立在原始比特币协议的基础上以太坊币的特征，添加了新的特性或功能，为各自的加密货币使用单独的区块链。 2013 年底，以太坊发明者 Vitalik Buterin 建议，能够重新编程以执行任意复杂操作的单个区块链应该包含其他程序。

2014年，以太坊创始人Vitalik Buterin、Gavin Wood和Jeffrey Wilcke开始研究新一代区块链，试图实现一个不需要一般信任基础的智能合约平台。

以太坊虚拟机

以太坊是一个可编程的区块链。 它不给用户一系列预先设定的操作（如比特币交易），而是允许用户根据自己的意愿创建复杂的操作。 因此，它可以作为多种类型的去中心化区块链应用程序的平台，包括但不限于加密货币。

以太坊狭义地指一组为去中心化应用程序定义平台的协议。 其核心是以太坊虚拟机（“EVM”），它可以执行任意复杂算法的编码。 用计算机科学术语来说，以太坊是“图灵完备”的。 开发者可以使用 JavaScript 和 Python 等其他友好的编程语言作为模型来创建运行在以太坊模拟器上的应用程序。

与其他区块链一样，以太坊具有点对点网络协议。 以太坊区块链数据库由连接到网络的众多节点维护和更新。 每个网络节点都运行一个以太坊模拟器并执行相同的指令。 因此，人们有时形象地将以太坊称为“世界计算机”。

这种跨越整个以太坊网络的大规模并行计算并不是为了提高计算效率而设计的。 实际上，这个过程使得以太坊上的计算比传统“计算机”上的计算更慢、成本更高。 但是，每个以太坊节点都运行以太坊虚拟机，以保持整个区块链的一致性。 去中心化共识使以太坊具有极高的容错性，保证零停机时间，并允许存储在区块链上的数据保持不变和抗审查。

以太坊平台本身没有特点，没有价值。 与编程语言一样，由企业家和开发人员决定使用什么。 然而，很明显，某些应用程序类型比其他应用程序类型从以太坊的功能中受益更多。 以太坊特别适用于自动化对等点之间的直接交互或促进跨网络的组协调活动的应用程序。 例如，协调点对点市场的应用程序，或复杂金融合同的自动化。 比特币使个人能够在不求助于金融机构、银行或政府等其他中介机构的情况下进行货币兑换。 以太坊的影响可能更为深远。 理论上，任何复杂的金融活动或交易都可以在以太坊上自动可靠地编码。 除了金融应用，任何对信任、安全、持久化要求高的应用场景——如资产登记、投票、管理、物联网等——都会受到以太坊平台的大规模影响。

以太坊如何运作？

以太坊融合了很多比特币用户熟悉的特性和技术，同时也对自己进行了很多修正和创新。 比特币区块链纯粹是一个交易列表，而以太坊的基本单位是账户。 以太坊区块链跟踪每个账户的状态，以太坊区块链上的所有状态转换都是账户之间价值和信息的转移。 账户分为两类：

• 外部账户 (EOA)，由私人密码控制

• 合约账户以太坊币的特征，由合约代码控制，只能被外部账户“激活”

对于大多数用户来说，两者的基本区别在于外部账户是由人类用户控制的——因为他们可以控制私钥，从而控制外部账户。 另一方面，合约账户由内部代码控制。 如果它们被人类用户“控制”，那是因为它们被编程为由具有特定地址的外部帐户控制，而该地址又由持有私钥的人控制以控制外部帐户。 流行的术语“智能合约”是指合约账户中的代码——当交易被发送到该账户时运行的程序。 用户可以通过在区块链中部署代码来创建新的合约。

只有当外部账户发出指令时，合约账户才会执行相应的操作。 因此，合约账户不可能自发地执行任意数字生成或 API 调用等操作——它只会在外部账户提示时才会做这些事情。 这是因为以太坊要求节点与运行结果一致，这就需要严格的确定性执行。

与比特币一样，以太坊用户必须向网络支付少量交易费用。 这使以太坊区块链免受无害或恶意计算任务的影响，例如分布式拒绝服务 (DDoS) 攻击或无限循环。 交易的发送方必须在激活的“程序”的每一步进行支付，包括计算和内存存储。 费用以以太坊自己的价值代币 Ether 支付。

交易费用由节点收取，使网络生效。 这些“矿工”是以太坊网络中收集、传播、确认和执行交易的节点。 矿工将交易——包括对以太坊区块链中账户“状态”的更新——分组为称为“块”的组，矿工相互竞争将他们的块添加到下一个块中。 在区块链上。 矿工每挖出一个成功的区块都会获得以太币奖励。 这为人们向以太坊网络贡献硬件和电力创造了经济激励。

与比特币网络一样，矿工的任务是解决复杂的数学问题，以便成功“挖掘”区块。 这称为“工作量证明”。 与验证解决方案相比，需要更多资源来解决算法问题的计算问题是工作量证明的绝佳候选者。 为了防止比特币网络中已经出现的专用硬件（如专用集成电路）造成的中心化，以太坊选择解决难以存储的计算问题。 如果题目需要内存和CPU，其实理想的硬件就是一台普通电脑。 这使得以太坊的工作量证明反 ASIC，这可以导致比比特币更分散的安全分布，比特币是一种由专用硬件控制挖矿的区块链。

（本文由共享金融专栏作家、朝喜网络创始人王晓明撰写。）