以太坊基础

在开始智能合约开发之前，让我们先了解一些以太坊的核心概念。这些概念会帮助大家理解智能合约在区块链上是如何运行的。

什么是以太坊？

以太坊（Ethereum）是一个去中心化应用平台，它允许任何人创建和运行通过区块链技术支持的应用程序，通常大家会称之为 Web3 应用或 DApp。

Web3 应用与传统Web应用的架构上有所不同：

传统Web应用（图左）： 用户通过客户端连接到公司的服务器，所有数据和逻辑都由公司控制。例如，支付宝、京东等应用程序中的所有数据都由公司拥有和管理。

而在 DApp 中（图右）：

• 前端用户通过自己的钱包管理自己的数据
• 后端核心逻辑通过智能合约在区块链上运行
• 没有单一的中心化服务器控制一切
• 交易需要整个网络达成共识后才能完成

智能合约

智能合约是以太坊上运行的程序。就像其他计算机程序一样，它由代码和数据组成。

关于"智能"：不要被"智能合约"这个名字误导，它与人工智能无关。智能合约的本质是将规则编写成代码，在区块链上自动执行，无法被篡改。

以太坊使用 Solidity 语言编写智能合约，合约文件的扩展名是 .sol。以下是一个简单的计数器合约示例：

pragma solidity ^0.8.0;

contract Counter {
    uint counter;

    constructor() {
        counter = 0;
    }

    function count() public {
        counter = counter + 1;
    }

    function get() public view returns (uint) {
        return counter;
    }
}

这个合约做了什么？

• counter 是一个存储在区块链上的变量
• count() 函数让计数器加 1
• get() 函数获取当前计数器的值

每次调用 count() 函数，区块链的状态就会改变，这个改变是永久的、不可篡改的。

账户和地址

当我们将上面的 Counter 合约部署到链上后，它会有一个地址来表示，这就是合约账户。

以太坊中有两种账户：

1. 外部账户（EOA - Externally Owned Account）

• 由用户的私钥控制
• 可以发起交易
• 需要支付 Gas 费用
• 例如：你的 MetaMask 钱包地址

2. 合约账户（Contract Account）

• 由智能合约代码控制
• 只能被动响应调用
• 不能主动发起交易
• 例如：部署的 Counter 合约地址

两种账户都使用相同的地址格式：

0xea674fdde714fd979de3edf0f56aa9716b898ec8

这是一个 20 字节的十六进制数。

关键区别：

• ✅ 只有外部账户可以发起交易
• ✅ 所有的 Gas 费用必须由外部账户支付
• ✅ 合约账户只能响应外部账户的调用

绿色箭头表示发起交易，灰色箭头表示合约间调用

以太币和 Gas

以太币（Ether）

以太币是以太坊的原生代币，用于支付交易费用。最常用的单位换算：

1 ETH（以太）= 1,000,000,000 Gwei
1 Gwei        = 1,000,000,000 wei
1 ETH         = 1,000,000,000,000,000,000 wei（10^18 wei）

• ETH/Ether：日常使用的单位，如"我有 0.5 ETH"
• Gwei：Gas 价格常用单位，如"Gas 价格是 20 Gwei"
• wei：最小单位，开发中常用

Gas -> 燃料

Gas 是在其他编程语言中没有的概念，我们先用生活中的例子理解 Gas 的机制：

想象一下打车的场景：

• 🚗 出租车的里程表 = Gas 使用量（跑了多远）
• 💰 每公里的单价 = Gas 价格（愿意付多少钱/公里）
• 💳 最终车费 = 里程 × 单价

在以太坊中，Gas 的作用类似：

• 合约执行的每个操作都会消耗一定的 Gas （工作量的表示)
• 你愿意支付的 Gas 价格决定了交易被矿工处理的优先级
• 最终费用 = Gas 使用量 × Gas 价格

为什么需要 Gas？

以太坊的智能合约是"图灵完备"的，可以编写执行任何任务的程序。但这也意味着恶意代码可能会无限循环，消耗所有计算资源。Gas 机制就像出租车的计价器，防止有人让车一直跑而不付钱。

Web2 vs Web3 费用对比

Gas 如何运作？

每次执行交易或调用合约时，需要消耗 Gas：

交易费用 = Gas 使用量 × Gas 价格

• Gas 使用量：操作的复杂度决定（由 EVM 计算）

  • 简单转账：约 21,000 Gas
  • 部署合约：几十万到上百万 Gas
  • 调用合约函数：根据复杂度而定, 例如写一个数据到链上比普通的计算贵
  • 纯读取操作（如调用 get()）不消耗 Gas

• Gas 价格：你愿意为每单位 Gas 支付多少（由用户设置）

  • 网络拥堵时，Gas 价格会上涨
  • Gas 价格越高，交易越快被处理

• Gas 限制：你愿意为这笔交易最多支付多少 Gas（防止意外消耗）

  • 设置得太低，交易可能失败
  • 设置得太高，剩余部分会退还

实际例子

假设你要调用 Counter 合约的 count() 函数：

Gas 使用量：45,000 Gas
Gas 价格：20 Gwei (0.00000002 ETH)
───────────────────────────────────
交易费用 = 45,000 × 20 Gwei
        = 900,000 Gwei
        = 0.0009 ETH
        ≈ $2（假设 ETH = $2000）

如果你设置 Gas 限制为 100,000，但实际只用了 45,000：

• 消耗：45,000 × 20 Gwei = 0.0009 ETH
• 退还：55,000 × 20 Gwei = 0.0011 ETH

以太坊交易

在以太坊上，所有操作都通过交易来完成。交易有三种类型：

1. 普通转账

向另一个地址转移以太币：

{
  "to": "0x687422eEA2cB73B5d3e242bA5456b782919AFc85",
  "value": "0.5 ETH",
  "data": "0x"
}

普通转账的data 数据为空，这个与合约调用的重要区别。

2. 部署合约

创建一个新的智能合约：

{
  "to": "",
  "value": "0",
  "data": "0x6060604052341561000c..." // 合约字节码
}

注意 to 字段为空，表示这是创建合约的交易。

3. 调用合约函数

与已部署的合约交互：

{
  "to": "0x687422eEA2cB73B5d3e242bA5456b782919AFc85", // 合约地址
  "value": "0",
  "data": "0x06661abd" // 函数调用数据
}

data 字段包含了要调用的函数信息和参数。

小结

恭喜！你现在已经了解了以太坊智能合约开发的核心概念：

✅ 以太坊是一个去中心化应用平台 ✅ 智能合约是运行在区块链上的程序 ✅ 账户分为外部账户（由人控制）和合约账户（由代码控制） ✅ 以太币用于支付交易费用，最小单位是 wei ✅ Gas防止恶意代码，确保网络安全 ✅ 交易是与区块链交互的唯一方式

下一步：开始实践

理论已经足够了！现在让我们动手实践：

• 设置开发工具（Remix IDE 和 MetaMask 钱包）
• 编写你的第一个智能合约
• 部署到测试网络
• 与合约进行交互

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相关资源：

• 以太坊官方文档
• Solidity 中文文档
• 以太坊白皮书