ETC白皮书学习

以太坊白皮书（Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform）由 Vitalik Buterin 于 2013年底\~2014年初发布，提出了区块链的第二代应用 —— 智能合约与去中心化应用平台（DApp）

背景与初衷

当前的区块链（如比特币）功能过于单一，扩展性差，不能满足复杂应用的需求。以太坊的目标是为所有人提供统一的通用平台。

比特币虽然实现了去信任的货币系统，但：

• 只能做转账类应用；
• 脚本语言功能有限，不能支持复杂逻辑；
• 新项目需要重新开发自己的区块链。

Vitalik 的设想是：

• 用一个通用虚拟机（EVM）处理所有逻辑；
• 让开发者在链上部署自己的协议，而不是重新造链

BTC的目标是建立一种无需信任的转账系统，解决双重支付问题；而ETC的目标是提供一个支持任意逻辑的区块链计算平台，不仅仅是货币。

或可以这样理解：

• 比特币：“去中心化的黄金” —— 专注于价值储存与转账。
• 以太坊：“去中心化的操作系统” —— 支持构建各种信任逻辑与应用

📌 状态转移函数

核心表达式：

STATE_{n+1} = APPLY(STATE_n, TX)

以太坊就是一个状态机，交易是状态转移的触发器，整个系统运行的本质是状态在链上的演变。

💻 交易与消息（Transactions and Messages）

交易是用户发起的，包含：

• 目标地址（to）
• 金额（value）
• 数据（data）
• Gas 限制和价格（gasLimit, gasPrice）

而消息（message） 是合约之间的调用：合约 A 在执行时，可以向合约 B 发出“消息”调用其逻辑，就像函数调用一样。

以太坊最强大的地方之一：合约之间可以嵌套调用，实现高度复杂的交互逻辑。

🧩 像乐高一样组合各种协议

智能合约（Smart Contract）

⛓ 把“代码即法律”的理念落地到区块链

• 用户可以部署代码（合约）到区块链上。
• 任何人都可以与这些合约交互，无法被删除或篡改。
• 例如：自动执行借贷、质押、保险赔付等。

🧠 5. 以太坊虚拟机（EVM）

🧠 区块链世界的“CPU”

EVM 是一个 图灵完备的虚拟机，执行合约代码，每条操作（Opcode）都有 Gas 成本。

• EVM 是一个虚拟计算机，执行所有合约代码。
• 所有以太坊节点都运行 EVM，确保执行一致性。
• 所有智能合约用 Solidity 等语言写成，编译成字节码在 EVM 中运行。
• 每一个操作（如加法、乘法、存储）都消耗一定数量的 Gas；
• 防止 DoS 攻击、防止死循环（因为 Gas 用完就中止）。

关键特性：

• 运行确定性强（所有节点执行结果一样）
• 安全性强（合约不可修改）
• 执行环境统一（所有合约共享一个虚拟机模型）

3. 📌 账户系统（Account System）

💳 账户式更利于智能合约设计

以太坊有两种账户：

1. EOA（Externally Owned Account）：由私钥控制，代表“用户”
2. 合约账户（Contract Account）：由代码控制，代表“程序”

• EOA（外部账户）控制交易，合约账户存储逻辑。
• 全局状态明确，合约调用更容易组织。
• 比 UTXO 更适合“状态机型”应用（游戏、DeFi 等）。

⛽ Gas 模型

Vitalik 认为，如果执行合约是免费的，会造成攻击者写无限循环，占满计算资源，所以设计了 Gas：

• 用户设置 gasLimit 表示最多愿意消耗多少资源；
• 每条操作消耗特定数量的 Gas；
• 如果 Gas 不够，交易失败，但之前消耗的 Gas 不退还。

以太币（ETH）作为燃料，推动以太坊“计算引擎”运行。

🔧 应用案例（Applications）

白皮书列出了数个以太坊潜在用例：

• Token 系统（ERC-20）
• 金融合约（DeFi 的雏形）
• 身份认证系统
• DAO（去中心化组织）
• 去中心化市场
• 文件存储、声誉系统、去中心化治理

白皮书的预言在今天几乎都实现了——NFT、DeFi、DAO 都是其中的应用。

🔄 设计哲学

• 简洁性：让以太坊尽量“通用”，不要内置太多复杂逻辑；
• 模块化：功能组件（如存储、网络）应可替换；
• 不可篡改性：部署的合约一经发布，不可更改；
• 开放性：任何人都可以运行节点，部署合约；
• 中立性：平台对所有合约一视同仁。

🔏 安全性模型

• 合约代码不可修改，确保逻辑透明；
• Gas 用于防止资源滥用；
• 状态存储使用 Merkle Patricia Trie，便于轻客户端验证；
• 激励结构防止作弊（PoW、后期 PoS）

专业名词