什么是以太坊？以太坊區塊鏈架構介紹

1 什么是以太坊

區塊鏈實際上是由一個個帶有時間戳的區塊串聯起來構成的鏈，區塊中存放了一系列交易記錄，還記錄了鏈接到上一個區塊的哈希值，因為區塊的順序以時間戳的先后順序進行排列，且每一個區塊都是可追溯的，因此區塊鏈具有不可篡改性，一旦新產生的區塊鏈接到了區塊鏈中，即不可修改與擴展。目前最受歡迎的區塊鏈為比特幣和以太坊區塊鏈，比特幣是一個以發行加密貨幣為核心的區塊鏈，無法基于比特幣區塊鏈實現更多的應用。以太坊是一個可編程的區塊鏈，它通過支持智能合約實現區塊鏈的可編程能力，用戶使用智能合約可以執行任何計算機可以實現的計算，因此基于以太坊區塊鏈可以開發許多不同功能的區塊鏈應用。

以太坊也是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈平臺，通過其專用加密貨幣以太幣(簡稱“ETH")提供去中心化的以太虛擬機( Ethereum Virtual Machine)來處理點對點合約，允許任何人在平臺中建立與使用通過區塊鏈技術運行的去中心化應用。截至目前，以太幣是市值第二的加密貨幣，僅次于比特幣。

2013年以太坊創始人Vitalik 首次發布以太坊白皮書。2015年誕生的ERC20在2017年9月被正式標準化, ERC20表示的是一個合約接口標準，設計初衷是為以太坊中的Token 合約提供一套常見的功能與接口，任何基于ERC20標準的Token都能立即兼容以太坊錢包，同時支持共享與交換。

2 以太坊區塊鏈的架構

以太坊的整體架構如圖所示，按從下到上順序分別由網絡層、數據層、共識層、合約層和應用層五個層次組成。

(1)網絡層：以太坊網絡即由以太坊節點組成的P2P網絡，節點間可以進行點對點的通信，每個節點都實現了相同的規范和標準化通信協議，共享同樣的數據傳播機制及驗證機制。每個節點的地位對等。

(2)數據層：數據層中定義了以太坊的基礎數據結構，包括區塊、賬戶、交易等數據結構，存放著區塊鏈上所有的數據信息。

(3)共識層：區塊鏈的每個節點共享相同數據的過程叫做共識，共識層描述了以太坊節點達成共識的共識機制，以太坊使用的是POW共識算法，即工作量證明，最快解出數學難題的節點具有生產區塊的權利，并可以獲取相應的獎勵。生產區塊的過程被形象的描述為挖礦。

(4)合約層：合約層中實現了以太坊中智能合約的設計，智能合約是一種可以在區塊鏈上自動執行的程序代碼，在虛擬機這樣的隔離環境中進行執行。以太坊的合約執行環境稱為以太坊虛擬機，它可以獲取到合約層、共識層、數據層中的信息，同時也為這3個層級提供服務。

(5)應用層：用戶基于智能合約可以構建區塊鏈應用，應用層上包括了DApp(去中心化應用)、交易市場和錢包等區塊鏈應用，它們通過智能合約實現與以太坊區塊鏈的信息交互。

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