📘以太坊的工作原理全解析

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📗 区块链基础概念

本篇作为“以太坊工作原理”专题的第一篇，从区块链的结构和核心特性出发，讲解区块、链式结构、数据不可篡改原理、与传统数据库的区别，并阐述区块链作为“信任机器”的技术本质，为后续深入以太坊打下概念基础。

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以太坊不仅是一种数字资产，更是一种**去中心化的计算范式**。它以区块链为基础，在全球节点间构建出图灵完备的逻辑执行平台（智能合约）。本章将从以太坊的诞生背景出发，剖析其架构设计目标、模块组成与比特币的根本区别，帮助你建立 Web3 世界的第一性理解。

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以太坊采用**状态账户模型（State-based Account Model）**，而非比特币的 UTXO 模型。本文将深入剖析账户的分类、数据结构、状态存储方式，以及底层 Merkle Patricia Trie 的工作原理，为理解智能合约的执行逻辑打下基础。

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以太坊的每一次状态更新背后，都离不开“**交易**”的驱动。本文将系统解析以太坊交易的构造、生命周期和执行机制，并深入剖析 **Gas 的作用、计费模型与 EIP-1559 升级影响**。掌握交易与 Gas 的核心机制，是开发高性能合约与优化用户体验的基础。

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以太坊虚拟机（EVM）是智能合约执行的“心脏”，其设计体现了 Web3 对**安全性、确定性与去中心化计算**的极致追求。它通过**栈式模型、内存分区、Gas 管控与调用帧机制**，支撑了整个智能合约生态。

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以太坊并未使用传统数据库，而是构建出一套具备**可验证性、安全性与高效索引能力**的底层数据结构 ——**Merkle Patricia Trie（MPT）**。它支撑了账户状态、合约变量、交易记录的存储机制，也是轻节点验证和跨链证明的基础。

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在以太坊上，智能合约并非“上传即运行”，而是经过部署、创建账户、执行初始化代码、调用函数等多个阶段，最终形成可被调用的链上代码单元。理解这一流程，有助于开发者编写更可靠的合约，也有助于安全分析和调试优化。

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节点是连接开发者与以太坊链上世界的“桥梁”，而 JSON-RPC 是这座桥的标准通信协议。本文将从节点类型、客户端组成、同步方式、RPC 接口原理等多个角度，系统剖析以太坊节点的运行机制与对外服务能力。

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以太坊的未来不是让一条链跑所有交易，而是通过**Rollup + 数据可用性层（DA）**走向真正可扩展的模块化世界。本文带你看懂 Layer2 原理、EIP-4844、Danksharding 等关键概念，并理解以太坊为何“把执行交给别人，自己只负责共识与数据”

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智能合约一经部署后代码不可变，这是保障链上安全性的重要特性。但现实中，大多数 Web3 项目需要随着协议演进、功能扩展而持续更新。为了在不丢失状态和地址的前提下迭代逻辑，**Proxy（代理）升级模式**逐渐成为智能合约工程的事实标准。

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以太坊早期的账户模型将用户行为与密钥控制紧密耦合，限制了钱包的灵活性与可扩展性。**账户抽象（Account Abstraction, AA）**试图打破这一耦合，让合约账户像外部账户一样发起交易、管理资产、实现自定义逻辑