Ethereum以太坊入门概念——账户、交易、共识与智能合约

https://github.com/ethereum/wiki/wiki/White-Paper#notes

Ethereum是为实现智能协议而实现的新链。

There are two types of accounts: externally owned accounts, controlled by private keys, and contract accounts, controlled by their contract code.

• Ethereum Accounts

  Each account having a 20-byte address and state transitions being direct transfers of value and information between accounts. An Ethereum account contains four fields:

  • The nonce, a counter used to make sure each transaction can only be processed once

  • The account's current ether balance

  • The account's contract code, if present

  • The account's storage (empty by default)

• Transactions

            Transactions由外部账户发送。

            Transactions contain:

 前三个是任意加密货币都具有的。

• The recipient of the message

• A signature identifying the sender

• The amount of ether to transfer from the sender to the recipient

• An optional data field

• A STARTGAS value, representing the maximum number of computational steps the transaction execution is allowed to take

• A GASPRICE value, representing the fee the sender pays per computational step

• Messages

        当运行使用CALL操作码时，Contract能够给contract发送消息(Messages)， 一个Message可以触发另一个协议。 A message contains:

• The sender of the message (implicit)

• The recipient of the message

• The amount of ether to transfer alongside the message

• An optional data field

• A STARTGAS value

如果接收者地址含code，则消息的负载(payload)作为合同代码的输入；如果接收者地址是0，则创建一个新合同，合同地址由发送者的地址和消息中的nonce得到，合同内容是交易中负载(payload of transaction)执行后的结果。

• 代码执行

      Ethereum协议执行的代码是基于堆栈的字节码，称为 Ethereum virtual machine code, 每个Byte代表一个操作。执行过程可以看作是一个无限循环：读counter值，取操作码，counter++，直到遇到STOP或者RETURN. 

        以太坊code有3个存储的空间：

• stack，后入先出的容器，最大可以包含1024个元素，每个元素256bits. 

• memory, 无限可扩展的byte array。 以byte宽度获取，读限制在256bit宽度，写限制在8bit或256bit宽度。可以以256bit位单位扩容，但需要额外付费，gas费用随使用量二次方增加

• contract's long-term storage, 256bit到256bit的键值, 不同于前两者，计算初始化之后仍能保持数据。

    EVM中完整计算状态可由元组定义(block_state, transaction, message, code, memory, stack, pc, gas)，其中block_state存储了当前账户的余额和存储，PC是程序指针。

 

• 挖矿(10s / block)

        与比特币链不同的是，以太坊区块链除了包含交易信息外，还包含最近状态的信息。除此之外还包括2个值：区块号，难度。

以太坊挖矿过程：

1. 检验前一个区块的合法性

   1. 确认当前区块的时间戳在前一个之后，在未来15min以内。

   2. 检验区块号、难度值、交易根等底层信息

   3. 检查该区块的Prove of work是否有效

2. 令s[0]为前一个区块的状态，Tx为区块的n项交易列表。

3. 用每项Tx[i]计算APPLY( s[i],tx[i] ) , 直到计算完所有的交易，得到最终的状态s[n]

4. 交易费付给矿工

5. 其他矿工检验当前挖出的区块是否合法。

智能协议代码的执行实际上是计算状态转换的一个过程. 

以太坊在发布时数量为1.198x,其后每年有0.26x以太币被挖出，但考虑到因为因为粗心或死亡造成的恒定遗失率(1%), 大概到26x时就会形成挖出-遗失平衡，进而总量保持不变。因此n年后最大的以太币数量为：60102216 * (1.198 + 0.26 * n)，这也是以太坊的社会公约，即使以太坊组织灭亡后，接盘者也要遵循。

 

• 挖矿的中心化

 

以太坊区块链应该避免中心化的挖矿者(实际上这在比特币链上已经很严重)。所使用的挖矿方法是从过去N个区块中随机选取状态和交易，计算结果后hash.：（ The current intent at Ethereum is to use a mining algorithm where miners are required to fetch random data from the state, compute some randomly selected transactions from the last N blocks in the blockchain, and return the hash of the result.）

这有2个好处，1是由于需要执行通用的计算，制造ASIC机器挖矿不可行，所以普通人也可以参与挖矿。2是强制矿工运行完整节点，因为需要用到过去的数据。

 

 

常用链接：

EthStats.net 是以太坊网络实时数据的仪表板，这个仪表板展示重要信息，诸如现在的区块，散表难度，gas价格和gas花费等。

https://remix.ethereum.org/  智能合约在线编译器

https://solidity.readthedocs.io/en/v0.4.24/index.html  solidity文档

https://learnblockchain.cn/2017/11/24/init-env/  中文站点，深入浅出区块链，智能合约helloworld