以太坊：区块链中的“Windows”操作系统

如果说区块链是虚拟货币世界基础设施，那么以太坊就是电脑中的操作系统。以太币作为仅次于比特币的第二大数字货币，其设计初衷并不仅仅是简单的金融职能，同时也是保障连接物理世界中的智能合约能够在以太坊生态体系中稳步运作的燃料而存在。

以太坊通过一套图灵完备的脚本语言（EVM语言）来建立应用，所说的图灵完备指的是，具有无限存储能力的通用物理机器或编程语言，意味着能够作为单独运作在应用层的底层技术支撑平台，将网络基础设施以既定的规则搭建，提供区块链原生态服务，引入开发者入驻平台开发现实世界所需产品及应用。

以太坊VS比特币
以太坊与比特币有许多相似之处，都是对物理世界提供基于区块链去中心化、共识机制、不可篡改特质而落地的解决方案，比特币所解决的是金融服务体系所存在的信任缺失、效率低下、多方介入、成本高昂问题，而以太坊是基于基础层构建的开发平台，对物理世界存在的各种问题提供宏观的解决策略。

以太坊仅仅提供着全局属性，在细节实施方面还是基于各个用户根据自己需求进行二次开发，类似于提供的安卓系统，其它服务厂商在已构建好的基础协议上进行产品DApp开发。

作为第一大虚拟数字货币的比特币基于安全考虑暴露出诸多问题，例如无法实现与用户更多交互体验，作为实现金融货币媒介的比特币，只在交易中进行流通，实现支付、价值转移等基本属性，不需要过多考虑其它应用场景。

但物理世界中并不仅仅是非零即一的状态，传统行业中的各个场景、各个流程中都存在着多种状态设定，比如实现购物场景，客户下订单有已下单、未支付、已支付、未发货、已发货、已收货未确认、收货已确认等等，依靠着非零即一的思想显然无法解决现实中较为复杂的流程问题。

而以太坊提出EVM以及账户概念，可以很好与物理世界服务提供相应映射状态。

基于账户的以太坊可以设定多种状态，账户分为外部账户与合约账户，简单介绍下两者的区别，外部账户指的是被私钥控制其没有任何代码与之关联，也就是说纯属用户创立的账户，可以拥有货币价值。

而合约账户是由合约代码所控制，外部账户可以通过发送一系列指令使得合约账户执行相应操作（如转移代币、写入内部存储、挖出新代币、执行运算等），换句话说，合约账户是外部账户可控制的子账户，但是其它外部账户也可以间接建立连接，只需要满足最初合约设定的条件即可触发，带来极大的灵活性、可拓展性、可维护性，这也是智能合约的基本特性。

以太坊运作流程
以太坊中交易时，账户需要保证有充足的燃料，在交易结束时，任何未使用到的gas都会返还给发送者，但若是没有足够的gas，那么消耗的gas不会返回，同时交易回到未交易起点，目的是为了保证矿工在付出劳动后一定能够得到一定补偿。在以太坊上交易运行流程：
1、由发送者账户发起一笔交易。
2、平台从发送者余额扣除执行的前期费用，并将发送者账户Nonce加1，这时，可以查询到该账户地址所剩余的余额。
3、开始执行交易，交易过程中保持跟踪“子状态”，包括“自毁集”（在交易完成后被丢弃的账户集），日志系列，退款余额（将没有用完的gas原路返回至发送者账户地址）。
4、交易中各种计算被处理，gas也不断耗费。
5、完成后发送者得到退款，交易使用的gas别添加至区块的gas计数中，用于矿工的挖矿的费用；自毁集中的账户被删除，交易结束。

涉及到交易，以太坊中还有个重要属性，燃料（Gas）与费用（fees），在以太坊中进行任何操作都会产生一部分费用，包括数据运算、数据存储、逻辑运算等等，gas消耗的特点如下：
1、任何交易，基础费用2,1000gas，用与运行椭圆曲线算法，进行交易处理。
2、交易理论上可以保存无限量数据，访问数据，每个0字符耗费4gas，非零字符68gas，
3、合约提供的消息数据没有成本。
4、内存是可以无限拓展的数组，每拓展32字节，消耗1gas。
5、Gas的开销是动态变化，遵循“经济学动态”，供需关系平衡，随着挖矿难以程度自动调节。

以太坊官方建议，智能合约最好执行一些简单的任务，如简单的逻辑验证等，而不是作为文件存储系统、电子邮件、机器学习等操作，因为需要耗费大量的燃料，对于数据量大、数据传输要求高的大型应用服务，难以支撑，大型数据传输可以使用IPFS星际文件传输技术，有望颠覆传统服务器存储文件的模式，后期会单独进行介绍。

以太坊未来生态体系
以太坊在区块链基础上，凭借智能合约执行实现与物理世界之间交互，即将到来的物联网时代，或将是其生长的最肥沃土壤。智能合约其实在现实世界早已有成熟产品，比如通过app应用来控制物理实体（平衡车），但是这些互联网产品基于中心化所设定，一旦中心服务器系统崩塌，相应的产品也就散失了原有的价值。

以太坊基于区块链构建的生态体系，所有数据由全网络共同维护，部署在全球各个节点，即便一处或多处发生数据丢失或者更改，也不会对整个网络造成毁灭式打击。作为区块链“操作系统”的应用开发平台，以太坊吸引着大量个人开发者、大型机构、创业团队加入，用户数量激增的同时，使得以太坊网络运作更加稳固。随着技术不断迈进，或许未来，人们对智能合约的编写可以图形化操作，省去复杂、繁琐、晦涩的编程语言，物理世界中的任何物品能够形成唯一标识，作为账户拥有者，对物品享有绝对的所有权。

同时，以太坊也暴露出诸多问题，包括区块链本身所带来的顽疾（扩容问题）、并发能力弱以及交易处理迟缓，每秒交易20笔与中心化交易平台每秒百万笔交易速度相比，显然不是在一个量级上，当然，区块链行业处于萌芽状态，其理念能够得以实施，其结果只是时代潮流下必然的趋势。

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