核心概念

基於比特幣網絡的核心思想，以太坊項目提出了許多創新的技術概念，包括智能合約、基於賬戶的交易、以太幣和燃料等。

智能合約

智能合約（Smart Contract）是以太坊中最為重要的一個概念，即以計算機程序的方式來締結和運行各種合約。最早在上世紀 90 年代，Nick Szabo 等人就提出過類似的概念，但一直依賴因為缺乏可靠執行智能合約的環境，而被作為一種理論設計。區塊鏈技術的出現，恰好補充了這一缺陷。

以太坊支持通過圖靈完備的高級語言（包括 Solidity、Serpent、Viper）等來開發智能合約。智能合約作為運行在以太坊虛擬機（Ethereum Virual Machine，EVM）中的應用，可以接受來自外部的交易請求和事件，通過觸發運行提前編寫好的代碼邏輯，進一步生成新的交易和事件，可以進一步調用其它智能合約。

智能合約的執行結果可能對以太坊網絡上的賬本狀態進行更新。這些修改由於經過了以太坊網絡中的共識，一旦確認後無法被偽造和篡改。

賬戶

在之前章節中，筆者介紹過比特幣在設計中並沒有賬戶（Account）的概念，而是採用了 UTXO 模型記錄整個系統的狀態。任何人都可以通過交易歷史來推算出用戶的餘額信息。而以太坊則採用了不同的做法，直接用賬戶來記錄系統狀態。每個賬戶存儲餘額信息、智能合約代碼和內部數據存儲等。以太坊支持在不同的賬戶之間轉移數據，以實現更為複雜的邏輯。

具體來看，以太坊賬戶分為兩種類型：合約賬戶（Contracts Accounts）和外部賬戶（Externally Owned Accounts，或 EOA）。

• 合約賬戶：存儲執行的智能合約代碼，只能被外部賬戶來調用激活；

• 外部賬戶：以太幣擁有者賬戶，對應到某公鑰。賬戶包括 nonce、balance、storageRoot、codeHash 等字段，由個人來控制。

當合約賬戶被調用時，存儲其中的智能合約會在礦工處的虛擬機中自動執行，並消耗一定的燃料。燃料通過外部賬戶中的以太幣進行購買。

交易

交易（Transaction），在以太坊中是指從一個賬戶到另一個賬戶的消息數據。消息數據可以是以太幣或者合約執行參數。

以太坊採用交易作為執行操作的最小單位。每個交易包括如下字段：

• to：目標賬戶地址。

• value：可以指定轉移的以太幣數量。

• nonce：交易相關的字串，用於防止交易被重放。

• gasPrice：執行交易需要消耗的 Gas 價格。

• gasLimit：交易消耗的最大 Gas 值。

• data: 交易附帶字節碼信息，可用於創建/調用智能合約。

• signature：簽名信息。

類似比特幣網絡，在發送交易時，用戶需要繳納一定的交易費用，通過以太幣方式進行支付和消耗。目前，以太坊網絡可以支持超過比特幣網絡的交易速率（可以達到每秒幾十筆）。

以太幣

以太幣（Ether）是以太坊網絡中的貨幣。

以太幣主要用於購買燃料，支付給礦工，以維護以太坊網絡運行智能合約的費用。以太幣最小單位是 wei，一個以太幣等於 10^18 個 wei。

以太幣同樣可以通過挖礦來生成，成功生成新區塊的以太坊礦工可以獲得 3 個以太幣的獎勵，以及包含在區塊內交易的燃料費用。用戶也可以通過交易市場來直接購買以太幣。

目前每年大約可以通過挖礦生成超過一千萬個以太幣，單個以太幣的市場價格目前超過 300 美金。

燃料

燃料（Gas），控制某次交易執行指令的上限。每執行一條合約指令會消耗固定的燃料。當某個交易還未執行結束，而燃料消耗完時，合約執行終止並回滾狀態。

Gas 可以跟以太幣進行兌換。需要注意的是，以太幣的價格是波動的，但運行某段智能合約的燃料費用可以是固定的，通過設定 Gas 價格等進行調節。