以太坊核心概念

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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时环境。 它不仅是沙盒化的，而且实际上是完全隔离的，这意味着在 EVM 内运行的代码无法接触网络、文件系统或其他进程。 智能合约之间甚至还有有限的调用。

帐户

以太坊中有两种类型的账户，它们共享相同的地址空间。 外部账户，由公私密钥对控制。 合约账户，此类账户由账户中存储的代码控制。 外部账户的地址由公钥确定，而合约账户的地址是在创建合约时确定的（这个地址是根据合约创建者的地址和该地址发送的交易数量计算的，以及该地址发送的交易数量也由所谓的“随机数”决定）

两种账户的唯一区别是合约账户存储代码，而外部账户不存储代码。

每个账户都有一个键值对形式的持久化存储。 key和value的长度都是256bit。

此外，每个账户都有一个以太币余额（以“Wei”为单位）以太坊创世区块不能挖矿了，可以通过向其发送以太币交易来更改。

交易

交易是一条消息，从一个帐户发送到另一个帐户。 交易可以包含二进制数据（有效载荷）和以太币。

如果目标帐户包含代码，则将执行该代码和输入数据。

如果目标账户是零账户（账户地址为0），交易将创建一个新合约。 上面说了，这个合约地址不是零地址，而是根据合约创建者的地址和这个地址发送的交易数量计算出来的。 合约创建交易的有效负载作为 EVM 字节码执行。 执行的输出作为合约代码永久存储。 这意味着，为了创建合约，您不需要向合约发送真实的合约代码，而是发送返回真实代码的代码。

气体

以太坊上的每笔交易都会收取一定数量的天然气。 gas 的目的是在支付执行费用的同时限制执行交易所需的工作量。 当EVM执行一笔交易时，gas会按照一定的规则逐渐消耗。

gas price(gas price, in Ether)由交易创建者设定，发送账户需要预付交易费=gas price * gas amount。 如果执行后还有gas剩余，gas会返还给发送账户。

无论在哪里执行，一旦gas耗尽（比如下降到负值），都会触发out-of-gas异常。 当前调用框架所做的所有状态修改都将回滚。

存储、内存和堆栈

每个帐户都有一个称为存储的持久内存区域。 它的格式是key-value，key和value的长度都是256位。 在合约中，无法遍历账户的存储。 与其他两者相比，存储读取操作的开销相对较大，而修改存储的开销更大。 合约只能读写自己的存储。

第二个内存区域称为主内存。 每次合约执行消息调用时，都会有一个新的、清理过的主内存。 主存可以按字节粒度寻址，但读写粒度为32字节（256位）。 操作主内存的开销随着它的增长而增长（平方尺度）。

EVM 不是基于寄存器的，而是基于堆栈的虚拟机。 因此所有的计算都在一个称为堆栈的区域中进行。 堆栈最多有1024个元素，每个元素256位。 通过允许将顶部 16 个元素之一复制到堆栈顶部，或将堆栈的顶部元素与以下 16 个元素之一交换，对堆栈的访问仅限于其顶部。 所有其他操作只能取栈顶的两个（或一个，或多个，取决于具体操作）元素并将结果压入栈顶。 当然，你可以把栈上的元素放入存储器或主存中。 但是不可能只访问栈上指定深度的元素。 在此之前以太坊创世区块不能挖矿了，必须从堆栈中删除指定深度以上的所有元素。