区块链/等级 VI · 比特币之后/6.3 以太坊与智能合约/课程 1
以太坊白皮书与EVM
在每个节点上运行、以Gas为燃料的状态机
材料以太坊白皮书（2014年版）的副本以太坊黄皮书（加文·伍德，2014年）可以访问如 Etherscan 这样的区块浏览器
好奇
- 为什么一台在数千台机器上复制运行的计算机，需要为每一条指令收费？
- 如果运行在那些机器上的代码可以无限循环而不会受到任何惩罚，那么什么会出问题呢？
- 两种不同的账户模型——UTXO与原地更新的余额——如何以不同方式表示同一笔财富？
探索
- 19岁的维塔利克·布特林在2013年底撰写了以太坊的白皮书，他提出的并非某种特定货币，而是一个通用计算平台。该项目于2014年1月正式公开，吸引了加文·伍德、约瑟夫·卢宾、查尔斯·霍斯金森、安东尼·迪奥里奥以及米哈伊·阿利西等人为联合创始人。2014年7月至8月期间进行了众筹活动，为该项目筹集了大约31,500枚比特币的资金。2015年7月30日，以太坊网络正式上线，这标志着它从比特币那种功能有限的脚本系统，转变为一个完全可编程的环境，开发者可以在链上直接构建复杂的应用程序。
- 该架构的核心是以太坊虚拟机（EVM），这是一种图灵完备的状态机，在每个全节点上复制运行。比特币的UTXO模型追踪的是一个个未花费输出，而以太坊采用账户模型，余额直接原地更新。每个账户——无论由私钥还是由代码控制——都保存一个nonce和余额。交易执行时，EVM以确定性的方式处理它；每个节点都独立计算出相同的结果，从而在参与者之间无需信任的情况下达成共识。
- 智能合约是用 Solidity 等高级语言编写的程序，它们会被编译成低级操作码，由 EVM 执行。这类合约同时具备存储价值与执行逻辑的功能：它可以保存以太币、根据条件执行交易，或依据其他账户的输入来管理治理投票。由于其执行过程是确定性的，且许多智能合约会公开其源代码，因此任何人在与其交互之前都可以查看其逻辑结构。这种透明度使得在许多金融应用中无需依赖可信的中间机构，因为规则是由软件而非人为决策来执行的。
- 为防止无限循环和拒绝服务攻击，每项EVM操作都会消耗“Gas”，这是一种以以太币支付的计算单位。发送方需预先设定Gas上限；如果执行过程耗尽了这些燃料，状态变更将被回滚，但已消耗的Gas仍会被扣除。这种经济约束迫使开发者编写高效的代码，并保护网络免受恶意或有缺陷合约的影响，否则这些合约可能令整条链陷入停滞。Gas价格随需求涨跌；最初用户只需自行出价，自2021年起，由协议设定的基础费用会自动调整，用户可在此之上另付小费（后续课程讲解）。
- EVM的设计选择体现了表达能力与安全性之间的权衡。图灵完备性允许任意计算，但也带来了可能隐藏漏洞的复杂性。账户模型让某些程序比UTXO更简单，但相互调用的合约必须谨慎编写，以避免重入等漏洞——这正是The DAO被攻击的根源（后续课程讲解）。EVM的标准化催生了一个庞大的生态，其中有大量熟悉这一特定指令集的工具和审计人员。
- 打开Etherscan等区块浏览器，查看任意一笔最近部署智能合约的交易。观察“合约创建”（Contract Creation）状态，以及实际消耗的Gas与Gas上限的对比。注意该交易的输入数据中包含了将存储在新地址上的编译后字节码。这一具体步骤揭示了部署的实际机制：代码被上传，经每个节点验证，然后被锁定在链的状态机中，等待未来交互时执行。
关键事实
- 维塔利克·布特林于2013年底撰写了以太坊的白皮书，该项目则于2014年1月正式公布。
- 2014年7月至8月的众筹活动为以太坊开发基金筹集了约31,500枚BTC。
- 以太坊主网于2015年7月30日上线，它配备了一台图灵完备的虚拟机。
- 每项EVM操作都会消耗以以太币支付的Gas，以防止无限循环并确保执行能够终止。
- 以太坊采用账户模型，余额原地更新，这与比特币的UTXO系统不同。
- 智能合约通常用 Solidity 编写，随后会被编译为确定性的 EVM 字节码。
练习 九、六、三、一
9收集列出以太坊白皮书中与比特币协议不同的9项技术限制或设计决策。
6归类按影响领域将这9项分为6类：状态管理、安全性、执行成本、语言支持、共识和治理。
3提炼将这6类归纳为图灵完备性为何需要Gas机制的3个核心原因。
1凝结用1句话解释EVM的确定性如何确保全网就状态转换达成全局共识。
事实核查
日期、数字及数据均依据下方列出的已发表资料进行核实。