区块链技术（五）：以太坊核心概念（一）

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区块链技术（五）：以太坊核心概念（一）

2018 年 1 月 2 日 FinTech前哨 点我▷

以太坊虚拟机（EVM）

以太坊虚拟机（EVM）是以太坊中智能合约的运行环境。它不仅被沙箱封装起来，事实上它被完全隔离，也就是说运行在EVM内部的代码不能接触到网络、文件系统或者其它进程。甚至智能合约之间也只有有限的调用。

账户（Accounts)

以太坊中有两类账户，它们共用同一个地址空间。外部账户，该类账户被公钥-私钥对控制。合约账户，该类账户被存储在账户中的代码控制。外部账户的地址是由公钥决定的，合约账户的地址是在创建合约时确定的（这个地址由合约创建者的地址和该地址发出过的交易数量计算得到，地址发出过的交易数量也被称作”nonce”）

两类账户唯一的区别是：合约账户存储了代码，外部账户则没有。

每个账户有一个key-value形式的持久化存储。key，value的长度都是256bit。

另外，每个账户都有一个以太币余额（单位是“Wei”），该账户余额可以通过向它发送带有以太币的交易来改变。

交易（Transactions）

一笔交易是一条消息，从一个账户发送到另一个账户。交易可以包含二进制数据（payload）和以太币。

如果目标账户包含代码，该代码和输入数据会被执行。

如果目标账户是零账户（账户地址是0），交易将创建一个新合约。正如上文所讲，这个合约地址不是零地址，而是由合约创建者的地址和该地址发出过的交易数量计算得到。创建合约交易的payload被当作EVM字节码执行。执行的输出做为合约代码被永久存储。这意味着，为了创建一个合约，你不需要向合约发送真正的合约代码，而是发送能够返回真正代码的代码。

Gas

以太坊上的每笔交易都会被收取一定数量的gas，gas的目的是限制执行交易所需的工作量，同时为执行支付费用。当EVM执行交易时，gas将按照特定规则被逐渐消耗。

gas price（gas价格，以太币计）是由交易创建者设置的，发送账户需要预付的交易费用 = gas price * gas amount。如果执行结束还有gas剩余，这些gas将被返还给发送账户。

无论执行到什么位置，一旦gas被耗尽（比如降为负值），将会触发一个out-of-gas异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚。

存储，主存和栈（Storage, Memory and the Stack）

每个账户有一块持久化内存区域被称为存储。其形式为key-value，key和value的长度均为256比特。在合约里，不能遍历账户的存储。相对于另外两种，存储的读操作相对来说开销较大，修改存储更甚。一个合约只能对它自己的存储进行读写。

第二个内存区被称为主存。合约执行每次消息调用时，都有一块新的，被清除过的主存。主存可以以字节粒度寻址，但是读写粒度为32字节（256比特）。操作主存的开销随着其增长而变大（平方级别）。

EVM不是基于寄存器，而是基于栈的虚拟机。因此所有的计算都在一个被称为栈的区域执行。栈最大有1024个元素，每个元素256比特。对栈的访问只限于其顶端，方式为：允许拷贝最顶端的16个元素中的一个到栈顶，或者是交换栈顶元素和下面16个元素中的一个。所有其他操作都只能取最顶的两个（或一个，或更多，取决于具体的操作）元素，并把结果压在栈顶。当然可以把栈上的元素放到存储或者主存中。但是无法只访问栈上指定深度的那个元素，在那之前必须要把指定深度之上的所有元素都从栈中移除才行。

下一篇文章将继续介绍以太坊核心概念。

下期预告

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