以太坊虚拟机（EVM） 区块链技术分享

以太坊是一个交易驱动的账户状态机模型，所以咱们先从账户开始讲的。

以太坊账户又分为外部拥有账户和合约账户，账户状态含4个属性：Nonce、 Balance、StorageRoot、CodeHash。

其中Nonce是序列号，表示这个账户发出了多少笔交易或创建了多少个合约，每交易或创建一次，序列化就加1，可以有效防止重放攻击。

Balance就是账户有多少余额。

StorageRoot和CodeHash只对合约账户有效，其中StorageRoot是一棵MPT树的根哈希，这棵树将合约存储的数据以树型结构组织起来，便于存在性证明和寻址。

CodeHash存储的是合约的EVM（以太坊虚拟机）代码的哈希值。

除了CodeHash，其它我们都细讲过了，所以本篇就讲讲CodeHash。根据定义，了解CodeHash主要就是要了解EVM（以太坊虚拟机）。首先声明一下，因为咱们目的不是编程，所以咱们对EVM的学习是浅尝辄止（关键是我了解得也不深。。。）。

虚拟机就是虚拟计算机，以太坊用软件的形式实现了一个虚拟机分布在每个节点。每个节点上的虚拟机都是一样的，也就是说，相同的指令进入虚拟机，出来的结果都是一样的。所以可以说，以太坊是一台用区块链实现的世界计算机。

当然，为了安全起见，这台虚拟机在节点上是完全隔离的，它是一个完全独立的“沙盒”。 虚拟机的作用就是用来执行以太坊智能合约，它是智能合约运行的环境。

对于整个以太坊系统来说，EVM其实也就是一个函数。智能合约的部署和调用都是由交易驱动，当有这类需求时，交易就会调用EVM这个函数，然后EVM一条条地执行相关指令。

EVM跟比特币的脚本系统一样，也是用堆栈方式实现的，关于堆栈可参考0627的文章。EVM的堆栈深度限制在1024层，也就是说最多往堆栈里叠加1024个数据，而且每个堆栈项的数据长度是32字节，与我们上篇说的合约账户的数据存储长度对得上，所以，大家都把以太坊虚拟机称之为一个图灵完备的256位虚拟机。

EVM有自己的字节码，而且每个指令都是一个字节。当然，我们编写智能合约的时候，不会直接使用字节码，因为对于人来说，太难读了，我们通常使用类似于solidity的高级语言，然后再通过编译器把高级语言转换为EVM能读懂的字节码。

最后我们一个最简单的指令来看看EVM如何执行。

这个指令的高级语言形式是这样的：
uint256 x = 1

这句指令的意思是定义一个uint256类型的数据x，并且给它赋值1，就是这么简单一件事。

但这条指令经过编译后，到了EVM这里就变成了一堆指令（方框内为注释）：

push（0x1）
将1压入栈中，这个1就是要赋值的1

push（0x0）
将0压入栈中，这个0是指x这个数据将要存储到合约账户数据存储（见上篇）的0号位置。这两句执行完后，堆栈里从顶往下，就有了0和1两个数据

dup2
复制堆栈中从顶往下数的第二项，所以这时堆栈从顶往上就有了1、0、1三个数据

swap1
交换栈顶的两项数据，这时堆栈从顶往下存储的是0、1、1

sstore
从栈顶往下数，将第二项数据存储到第一项标识的位置上，同时将这两项弹出堆栈。这里便是将数据1存储到0号位置，前面因为已经将x与0号位置做了绑定，所以就完成了x=1的赋值。这时堆栈里就只剩一层数据：1

pop
丢弃栈顶数据，这时堆栈变成空的了，等待下一条指令的执行

其实仔细看看，发现可以完全不要dup2，swap1，pop这三条指令，效果是一样的。不清楚为什么编译后会用这种多余的方式，可能也其他原因吧。