深入分析以太坊 1 以太坊模型

你听说过以太坊区块链吗？ 你知道这是什么吗？

最近有很多新闻以太坊实盘分析，包括一些主要杂志的封面，但如果你没有以太坊背景，阅读这些文章可能会让人感到困惑。 那么什么是以太坊？ 从本质上讲，这是一个永久记录数字交易的公共数据库。 重要的是，这个数据库不需要任何中央机构来维护和保护它。 相反，它是一个作为“无信任”交易系统运行的框架，个人可以在不需要相互信任的第三方的情况下进行点对点交易。

说了这么多，你可能还是有点懵，这就是本文的目的。

我们将在没有复杂数学或可怕公式的情况下解释以太坊如何在技术层面上运作。 即使您不是程序员，我也希望您至少能更好地掌握这项技术。 如果某些内容技术性太强而难以理解，那很好！ 真的没有必要知道每一个细节。 我建议只关注在广泛的层面上理解事物。

一、区块链定义

区块链是“具有共享状态和加密安全性的独立交易”。

二、以太坊模型说明

以太坊区块链本质上是一个基于交易的状态机。 在计算机科学中，状态机指的是读取一系列输入并根据这些输入转换到新状态的东西。



在以太坊的状态机中，我们从一个“正在发生的状态”开始。 这类似于网络上发生任何交易之前的空状态。 当执行事务时，此原始状态会转换为某个最终状态。 在任何时间点，最后的状态都代表以太坊的当前状态。

以太坊的状态有数百万笔交易。 这些交易被分组为“块”。 一个区块包含一系列交易，每个区块都链接到它的前一个区块。



为了使一个状态转换到下一个状态，交易必须有效。 为了使交易被视为有效，它必须经过称为挖矿的验证过程。 挖矿是指一组节点（即计算机）使用它们的计算资源来创建包含有效交易的区块。

网络上任何声称自己是矿工的节点都可以尝试创建和验证区块。 世界各地的许多矿工都在同时创建和验证区块。 每个矿工在向区块链提交区块时都会提供一个数学机制的“证明”。 这个证明就像一个保证：如果这个证明存在，那么这个块一定是有效的。

为了将区块添加到主链，矿工必须比其他矿工更快地提供此“证明”。 通过矿工提供的数学机制的“证明”来验证每个区块的过程称为工作量证明。

确认新区块的矿工将获得一定价值的奖励。 奖励是什么？ 以太坊使用一种固有的数字代币 Ether 作为奖励。 每当矿工证明一个新区块时，就会产生一个新的以太币并奖励给矿工。

你可能会想：是什么确保每个人都只在同一条区块链上？ 我们如何确定某些矿工不会创建自己的链？

早些时候，我们将区块链定义为具有共享状态的独立事务。 使用这个定义，我们可以知道正确的当前状态是所有人都必须接受的全球真理。 拥有多个状态（或多个链）会破坏系统，因为不可能得到关于哪个是正确状态的统一答案。 如果链分叉，一条链上可能有 10 个硬币，一条链上有 20 个硬币，另一条链上有 40 个硬币。 在这种情况下，无法确定哪条链最“高效”。

每当创建多条路径时，就会出现“分叉”。 我们通常希望避免分叉以太坊实盘分析，因为它们会破坏系统并迫使人们选择他们信任的链。



为了确定哪条路径最有效并防止多条链，以太坊使用一种称为“GHOST 协议”的数学机制。

GHOST = Greedy Heaviest Observed 子树

简单来说，GHOST协议要求我们选择一条计算完成最多的路径。 确定路径的一种方法是使用最近区块（叶子区块）的区块编号，它代表当前路径上的区块总数（不包括创世区块）。 块号越大，路径越长，意味着在这条路径上消耗更多的算力到达叶子块。 使用这种推理可以让我们就当前状态的规范版本达成一致。

现在您可能已经对区块链是什么有了一个理性的认识，让我们更深入地了解一下以太坊系统的主要组件：