以太坊是什么? 以及以太坊如何工作的？

当以太坊网络于 2015 年推出时，它成为第一个通过引入允许人们创建自己的数字代币和自我维持、自主应用程序的独特技术来扩展区块链用例的项目。这项创新为广泛的市场铺平了道路，包括去中心化金融 ( DeF )、初始代币发行 ( ICO  )、GameFi和不可替代代币 ( NFT )。

但问题是，以太坊是如何做到这一点的？

在高层次上，以太坊由几个关键组件组成：

• 智能合约：管理在什么条件下可以转手的规则
• 以太坊区块链：以太坊整个历史的记录——每笔交易和智能合约调用都存储在其区块链中
• 共识机制：在区块链上验证和记录数据的方法；它还有助于保护网络并负责将新代币发行到流通中
• 以太坊虚拟机（EVM）：以太坊中执行以太坊规则并确保提交的交易或智能合约遵循规则的部分
• 以太币：以太坊的代币，需要在以太坊上进行交易和执行智能合约

智能合约 (SmartContract)

让我们从智能合约开始，因为它们是以太坊的重点。

智能合约只是在区块链上运行的可编程协议。该技术允许用户将管理交易中涉及的两方之间的关系和交互的条件数字化。一旦这些条件被编程并作为智能合约在区块链上启动，它们就会自动执行（也就是说，只要满足预定义的条件，它们就会启动并完成它们管理的一组交易）。

例如，只有当 Bob 存入价值 2,000 美元的以太币作为抵押品时，Alice 才决定向 Bob 借 1,000 个 Tether (USDT)。使用智能合约，Alice 可以独立定义验证该交易的条件，而不是信任将促成交易的中间人。如果操作正确，这样的智能合约将在 Bob 存入并锁定 2,000 美元作为抵押品后自动向 Bob 释放 1,000 USDT。此外，当 Alice 偿还贷款时，智能合约将释放抵押品并将其发送回 Bob。

因此，智能合约提供了一个无需信任的系统，Alice 或 Bob 无需担心交易对手风险。它还消除了对中间商的需要。在这里，Alice 和 Bob 无需向中介或托管服务支付额外费用，就可以进行点对点交易。

有趣的是，以太坊是第一个发现和实施智能合约作为区块链功能的一部分的区块链。随后，这一创新解锁了更多区块链用例，最终带来了去中心化应用的爆炸式增长。

区块链 （blockchain）

以太坊与比特币有一些相似之处，因为它依靠区块链来存储和保护交易。

请注意，区块链是包含已确认交易数据的按时间顺序排列的区块链。将其视为记录在网络或平台中执行的所有活动的分类帐。重要的是，该分类账是公开的，这意味着网络参与者甚至外部人员都可以轻松跟踪其内容。此外，该分类帐的副本分布在称为“节点”的全球计算机网络中。这些节点在网络上执行各种任务，包括验证和记录交易和智能合约数据。

这种架构允许参与者拥有区块链的副本并共同验证添加到其中的内容的有效性。这样做的一些好处包括：

• 无单点故障
• 数据完全透明、可靠且不可变
• 抗审查

然而，以太坊与比特币的不同之处在于，节点不仅需要验证和记录交易数据，还必须跟踪网络的“状态”。以太坊的状态是在其上运行的所有应用程序的当前信息，包括每个用户的余额、所有智能合约代码、所有存储的位置以及所做的任何更改。

以下是每个节点中存储的内容的摘要：

• 账户：每个用户可以有一个账户，显示用户有多少以太币
• 智能合约代码：以太坊存储智能合约，描述了解锁和转移资金需要满足的规则
• 智能合约状态：智能合约的状态

共识机制（Consensus mechanism）

以太坊和比特币的另一个共同点是他们的交易验证方法。目前，以太坊仍然使用与比特币相同的共识协议来验证数据并将其添加到区块链中——称为工作量证明(PoW)。这涉及使用能源密集型机器相互竞争的采矿节点，以赢得将下一个区块添加到区块链的权利。这大约每 10 分钟发生一次。

然而，以太坊目前正在进行名为“以太坊 2.0 ”的重大升级，整个网络将从工作量证明迁移到权益证明区块链​​​​​​​(PoS)。

新的 PoS 系统不需要采矿节点运行昂贵的设备来发现新区块，而是要求用户存入并锁定 32 个以太币——以太坊的原生加密货币（见下文）——以成为网络验证者。

过渡有三个主要好处：

• 以太坊的新 PoS 区块链支持新“分片链”的实施。这些将是 64 个较小的区块链，每个区块链都将处理自己的数据批次，从而允许以太坊每秒处理更多的交易。
• 据报道，新的以太坊区块链将比目前使用的能源减少 99.95%​​​​​​​ 。
• 由于验证者不需要购买和操作昂贵的挖矿设备，这将降低人们参与网络的门槛。这应该有助于提高整体去中心化和网络安全性。

以太坊虚拟机 (EVM)

EVM是 Etherum的原生处理系统，允许开发人员创建智能合约并让节点与它们无缝交互。以太坊开发人员使用 Solidity 编写智能合约，Solidity 是一种类似于 Javascript 和 C++ 的编程语言。这些用 Solidity 编写的智能合约可以被人类读取，但不能被计算机读取。因此，它必须转换为低级机器指令——称为操作码——EVM 可以轻松理解和执行这些指令。

• 重要的是要知道每个以太坊节点都有自己的 EVM。

当一个人向部署在以太坊上的智能合约发送交易时，每个节点都通过自己的 EVM 运行智能合约和交易。在这个模拟环境中，每个节点都可以看到最终结果是什么，以及结果是否产生了有效的交易。如果所有节点都达到相同的有效结果，则进行更改并将更新的以太坊状态记录在区块链上。

Ether（以太）

在以太坊上做任何事情都需要以太币，当它被用来在网络上执行智能联系人时，它通常被称为“ gas ”。需要支付的 gas 数量取决于您计划执行的交易类型和等待验证的以太坊交易数量。交易越复杂，gas费用越高。

以太坊使用账户来存储以太币，类似于银行账户。有两种类型的帐户需要了解：

• 外部拥有的账户（EOA）：普通用户用于持有和发送以太币的账户。
• 合约账户：这些单独的账户是持有智能合约的账户，可以由来自 EOA 的以太交易或其他事件触发。

在此处查找有关帐户的更多信息。

用户如何与以太坊互动？

如前所述，一些用户通过节点与以太坊进行交互。换句话说，他们必须通过在他们的系统（称为“客户端”）上下载区块链软件来将他们的计算机连接到以太坊。根据您选择的以太坊软件客户端，您可能需要下载以太坊区块链的完整副本。

或者，您可以简单地生成一个私钥并创建一个钱包地址以开始与区块链交互。在这种情况下，钱包是指为加密货币设计的数字或物理存储设备。每个以太坊钱包都有一个唯一的标识符，称为钱包地址（它们是字母数字字符的随机字符串）。

虽然大多数人认为加密货币持有者将他们的数字资产存储在钱包中，但这些应用程序和设备充当私钥的存储系统。你不会离开以太坊区块链。相反，区块链为所有以太币持有者分配了一个私钥，允许他们访问他们的以太币余额并随心所欲地使用它。当您转移以太币时，区块链会更新您的余额以反映转移硬币所有权的变化。钱包旨在存储这些私钥。请注意，如果没有私钥，加密货币持有者将无法访问他的数字资产。这就是为什么保持密钥安全并远离潜伏的眼睛至关重要的原因。如果有人设法窃取了您的私钥，那么他们已经成功窃取了与此类密钥相关的数字资产。

请注意，每当您在以太坊上执行交易或触发智能合约时，您都必须支付以以太币计价的费用。

进一步阅读以太坊

什么是以太坊？

以太坊是按市值计算的全球第二大加密货币项目，并且是第一个向行业引入智能合约功能的项目。

什么是以太？

以太币是第二大加密货币，处理的交易量比任何其他数字资产都多。

什么是以太坊 Gas 费？

汽油费是所有用户必须支付的费用才能在以太坊区块链上执行任何功能。