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区块链技术(五):以太坊核心概念(一)

蓝莲花 发布在 竞争币 0 5513

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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。

本文并非原创,文章来自于@rink1969, @jan, @shaoping的翻译和校对,系统的介绍以太坊绕不开这些概念,因此转载过来,特此感谢。

 

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