区块链入门：走入以太坊

这篇文章是关于区块链更大系列文章的一部分。如果这是你遇到的第一篇文章，我强烈建议你从系列的开头开始。

我们要感谢比特币，它向世界介绍了区块链技术的基础概念。交易和区块、激励和共识——这些是在不同区块链中以不同方式表现的普遍概念，但核心概念大致相同。

然而，比特币所能做的也只是有限。毕竟，它被构想到一个 数字现金系统，无法满足其他需求。

我当时没有到场，但我想那时人们一定觉得这项技术有很多 未开发的潜力。如果比特币的功能和安全保证能够转化为其他类型的应用，那该多好……

哦，可能性真是无穷无尽！

要等到大约 7 年后，区块链历史中的下一个飞跃才会显现，那就是 以太坊，它在 2015年上线 (30 July 2015)，带来了巨大的功能性范式转变。

趣味事实：以太坊的开发是通过[比特币众筹](https://cryptopotato.com/ethereums-history-from-whitepaper-to-hardforks-and-the-eth-merge/）进行的！

这个新技术的重要性何在？为了更好地理解这一点，我们需要稍微拉远视角，尝试改变一下我们的思维模型。

拿一杯咖啡，让我们开始吧！

重新思考区块链

什么是 区块链？

简单来说，区块链是一系列包含交易的区块，所有网络参与者一致认可。这一序列建立了一个 共享的历史变化。

如果你仔细想想，整个区块链实际上就是一个配方，描述了如何从 初始状态 到 最终状态——这是一种关于如何从 A 到 B 的说明。

例如，在比特币中，区块链展示了我们是如何从网络的初始状态（一些用户具有初始余额）到当前状态（很多用户拥有大量UTXO）的。

当然，正如我们所知，比特币中的交易纯粹与 现金转移 有关。因此，可能的 状态 只是用户余额，形式为多个 UTXO。

但是，如果有一种方法能够表示 其他类型的状态 呢？我们可以从某个初始状态开始，然后交易会随着时间的推移进入并改变它。这就是 状态机 的工作方式，而在这个上下文中，交易代表 状态转移：有效的方式可以让我们从一个状态转移到另一个状态。以下是一个非常简单的例子：

状态用灰色表示，转移用紫色表示。

在上面的例子中，没有“余额”！

此外，我们无法直接从 Asleep 状态切换到 Working 状态。只有在我们采取几步有效的步骤后，才能让一个状态转移到另一个状态。

这就是超脑大开的想法：我们为何不让用户提交 自定义状态 并定义他们自己的 状态转移规则 呢？那么，网络只需要提供一套基本功能——例如处理共识——而用户则可以 构建 更小的状态机以满足他们的需求。

天啊。这真是聪明。

这就是以太坊的主要创新：通过允许用户定义 自定义行为 来赋权。

实现这一点的重要性 不容小觑。它给了用户自由去构建任何他们想要的程序，同时利用区块链提供的所有强大功能——状态不可篡改、抗审查性，你知道，所有好的东西。

但怎么办呢？它是如何管理这一切的？我们必须将细节推迟到系列的后续讨论中。目前，记住以太坊是第一个将 可定制性 放在用户指尖上的区块链就足够了。

让我们关注以太坊的其他一些方面，这些方面也代表了我们思考这个区块链的重要转变。

账户模型

与比特币的UTXO模型不同，以太坊使用基于账户的模型。这对我们来说可能更为熟悉：作为用户，我们拥有一个账户，所有的资产都与之关联。这是一种更 自然 的思考状态的方式。

你的账户可以算作你的区块链“用户”。

这带来的第一个结果是账户的余额以 单个值 存储。在比特币中情况并非如此——你的总余额是所有可用UTXO的总和。

这个余额以以太坊的 原生货币 或 代币 存储，称为 以太。存储在一个地方意味着读取比特币余额的效率更高，因为比特币余额分散在许多UTXO中。

现在，我在前几段中承诺了一个 灵活 和 可定制的状态。仅仅跟踪一个用户的余额是远远不够的。我们如何表示用户的本机余额截然不同的其他状态呢？

这得益于一种 特殊类型的账户。

账户类型

到目前为止，我们所讨论的账户实际上被称为 外部拥有账户（EOA）。外部账户，因为它们属于“区块链外部”的用户，这些用户持有一个 私钥（与一个 地址 相关联），并能够用它签名交易。

然后，我们还有 合约账户——这就是魔法发生的地方。

告诉我更多。

这些账户保存用户创建的 程序——这些程序定义了自定义状态和自定义状态转移。它们强制执行用户必须遵守的一组规则——在这个意义上，它们像我们的现实世界契约，但要好一些：规则是由代码强制执行的，而不是由当局或个人强制执行，后者容易出错。正因如此，这些程序被称为 智能合约。

重要的是，它们在传统意义上并不“属于”任何人。虽然合约账户有识别它们的地址，但它们没有与之关联的私钥。

合约账户与 EOA 的工作方式根本不同：它们由其 关联程序 或 代码 控制。它们的唯一目的是定义和处理某个 自定义状态。

状态不能自行更改：每个状态转移都需要 明确请求——或来自 EOA 的交易。这等同于说合约账户不能发起交易。

不过，智能合约可以调用其他小合约，但初始调用必须由 EOA 完成。

我们只是触及这个主题的表面，但这些高级概念是一个很好的开始。如我之前提到的，我们还有时间去了解更细微的细节。

无论 智能合约 是如何执行的，我们目前知道的是，它们是可以在区块链上执行的 程序。在这个意义上，区块链如同一个巨大的分布式计算机——通常称为 以太坊虚拟机（简称 EVM）。

由于任何人都可以提交任何任意代码，我们必须处理一个特定问题。想象一下，有人提交了一个 无限循环，如：

while (true) {
  // 做一些事情
}

语言在这里并不重要——只要知道这是一个无限循环。当然，实际上还有特别的语言来开发智能合约，比如Solidity。

每个状态转移都需要进行 验证 以确保其有效性，并计算下一个状态。唯一的方法就是运行智能合约代码。

任何尝试运行此代码的节点都会 陷入这个循环，有效地使其冻结。显然，网络不能因这样一个小的简单错误而暂停。想象一下：你在刚提交的程序中发现一个小错误，而整个区块链却“无法处理，停止工作，好的，谢谢，再见”。

是的，不，谢谢。

一定有办法保护自己免受此类问题，对吧？

Gas

确实有办法！这也是以太坊工作原理的另一个基本方面。

我们的目标是避免在智能合约代码中进行过多执行或无限循环。解决此问题的一种方法是限制交易可以执行的代码量。简单而有效！

以太坊的做法最好通过类比来解释。

想象每个交易是一辆 汽车，你将会加载一些 燃料（Gas），然后上路。如果你的目的地很近，你加载的Gas可能就足够了。但自然而然地，如果你因某种原因需要驾驶更远的地方，你在某一时刻会耗尽Gas！

Gas 就像类比中的Gas，它会在每行执行的代码中消耗。如果你遇到了一个无限循环，执行将正常进行，同时消耗Gas——在某个时刻，Gas会耗尽，你的交易将失败。

这意味着每个交易都应该指定它愿意消耗的最大Gas量。

最后，用户必须 支付 这笔Gas费！支付Gas费的重要性有多种原因，但现在还不是考虑这些的时候。我此刻只想讨论你是 如何 支付Gas费的。

是的，你大概猜到了：你用 以太 支付，这是原生货币。然而，有一个附加条件：Gas单位衡量所使用的计算资源。为了将消费的Gas单位总量转换为作为交易费要支付的以太数量，我们需要一个 价格：

这个价格以 以太每Gas单位 测量（实际上是以 wei 计算的）。有趣的是，这个价格会随时间 变化，这将是我们在未来的文章中讨论的因素。由此而来的后果是：同一操作在不同时间可能具有不同的Gas费用。

这就是对于这个简短高层次介绍的最基本内容，朋友们！相信我，我们有 充足的时间 来扩展每一个新想法！

好的！

总结

我一位聪明的老师曾告诉我，接触新主题的最佳方法是从简单概念到复杂概念、从一般到具体。

这正是我们今天所做的：我们对以太坊和比特币之间的一些关键区别进行了总体分析。

尽管如此，这个简短的介绍确实带来了许多新的想法：用户和合约账户、链上程序，以及一种新方式来考虑费用。而最好的部分是，我们甚至还没有开始理解 这些是如何运作的！

为此，我们必须更深入研究。

所以在下一篇文章中，我们将开始深入探讨使这一切成为可能的以太坊内部工作。当我们很快再见时！

• 原文链接： medium.com/@francomangon...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，在这里修改，还请包涵～