以太坊的基本架构、账户模型和智能合约

三、以太坊

1.以太坊简介 以太坊是第一个支持智能合约的区块链系统，拥有自定义应用设计的灵活性。它在比特币原有的性能和应用场景基础上进行了拓展。

2.以太坊发展的阶段 以太坊的发展经历了几个阶段：

Frontier（前沿）阶段：仅供开发者测试使用。

Homestead（家园）阶段：提供图形界面，增强安全性和平稳性。

Metropolis（大都会）阶段：优化智能合约执行性能和以太坊经济政策等方面。

Serenity（宁静）阶段：共识机制从PoW转向PoS，采用更多先进技术。

3.以太坊与比特币对比 在技术方面，以太坊支持智能合约并采用账户模型，实时保存账户状态。此外，以太坊通过设置燃料费（Gas）限制合约指令的执行，降低被攻击的风险。

在性能方面，以太坊通过增加叔块奖励和减少出块时间来提高效率；共识机制方面，以太坊使用Ethash变种算法进行PoW，并逐渐引入PoS机制。

在社区方面，以太坊的社区更加活跃。

4.基本概念

状态：包括账户、余额、智能合约代码和状态等。

智能合约：作用于状态转换的代码。

以太坊虚拟机：执行状态转换代码的虚拟机。

区块链数据：包括以太坊数据链和状态数据、收据数据等。

节点：保存区块链数据的节点。

5.状态转移 已知区块N执行前的状态为S，执行后的状态为S’。S’通过N中的交易进行转换，转换过程由以太坊虚拟机（EVM）执行。只要S确定，得出的S’就是确定的。通过区块头的状态根可以快速回滚到分叉前的状态。

6.基本架构 每个节点独立地维护区块链数据，当有新的交易产生时，节点独立读取信息并执行。执行结果由EVM写回区块链数据。节点之间通过共识机制达成共识，维护全网状态一致。

7.账户模型与转账 以太坊的账户模型是去中心化的，记录用户账户的行为。账户的地址由公钥和私钥生成，通过哈希算法得到。账户记录了余额和交易次数的计数器。交易的合法性需要与账户的Nonce对应。

8.智能合约 智能合约利用预先规定的代码管理和修改存储在以太坊上的状态变量，并通过区块链系统实现对执行的一致认可。

9.合约账户与数据存储 合约账户是表示合约的账户，在记录账户的余额和累计交易次数的同时，合约的计算机代码保存在合约机器码字段中，合约的状态保存在存储映射表中。

总结：以太坊是第一个支持智能合约的区块链系统，通过账户模型和EVM执行智能合约，提供了灵活的自定义应用设计。它发展经历了几个阶段，与比特币相比，在技术、性能和社区方面有所不同。