以太坊是僅次于比特幣的第二重要、最受歡迎的加密貨幣。通常被認為是比特幣在加密貨幣領域的競爭對手。

和比特幣一樣，以太坊也是分散式的，運行在區塊鏈技術上，是一個開源項目。然而，以太坊比比特幣更具靈活性和適應性。任何有知識的人都可以在該平臺上創建新的應用程序。隨著第二版本Ethereum Homestead的發布，這些應用程序已經可以安全使用。

Homestead為用戶提供了創建任何他們想要的應用程序的自由，不管這些應用程序有多復雜。它還成為了一個平臺，用于啟動除加密貨幣之外的新的分散的區塊鏈應用程序。

所有這些過程的核心是以太坊虛擬機（EVM），這是一種準圖靈機，可以編寫任意復雜的隨機算法代碼。

什么是虛擬機及其工作原理

為了更好地理解EVM是什么以及它是如何工作的，我們需要理解術語“準圖靈”的含義。“準”是“部分”的意思，“圖靈”是指“現代計算機科學之父”、因為圖靈機器的創造者是艾倫·圖靈。

在計算機世界中，有許多訪問和修改數據的系統。這些系統包括中央處理單元和編程語言。

一個系統或機器，可以在數學上執行任何計算或問題，被認為是圖靈完備。

以太坊虛擬機被標記為準圖靈機，因為它可以解決的計算是由gas約束的，這意味著它可以執行的計算數量是有限的。

在以太坊網絡上，天然氣相當于一筆費用。你在以太坊網絡上進行的每筆交易都有一個價格，而gas就是支付方式。

以太坊網絡上的gas概念有兩個方面——gas和gas價格。gas是測量工具：它標識執行特定計算所需的費用。天然氣價格是用戶愿意為每單位天然氣支付的以太幣。

Wei是汽油價格的計量單位。Wei以太幣的最小單位，一個以太幣=101?Wei。

在任何交易發生之前，必須設定燃氣限額和燃氣價格。如果你作為試圖完成交易的人，沒有足夠的燃氣，交易就會無效。

由于計算依賴于gas，因此EVM無法執行某些計算。這些問題包括采空區瓦斯限值太低，計算非常復雜，在經濟上被認為是不切實際的。

EVM編程語言稱為EVM字節碼。如果使用更高級的編程語言，比如以太坊的 Solidity，來編寫特定的代碼，那么這些代碼將被添加到EVM字節碼中，以便EVM能夠理解它。

EVM ， 一個基于事務的狀態機

EVM有很多用途;其中兩個主要是處理網絡上的計算和內部狀態，以及處理與用戶姓名和地址、當前油價、余額和塊信息相關的帳戶信息。

EVM是基于事務的狀態機，這意味著它管理網絡上的內部狀態。沒有EVM，就無法跟蹤完成事務所需每個組件的狀態。這些成分共同作用來調節復雜以太坊區塊鏈的變化水平。

作為基于事務的狀態機，EVM需要監視帳戶狀態、世界狀態、存儲狀態、運行時環境信息和塊信息。

帳戶狀態

以太坊網絡由許多相互作用的小賬戶組成——合約賬戶或外部擁有的賬戶。

在兩個外部擁有的帳戶之間發生的通信稱為價值轉移。這兩個帳戶都可以使用私鑰通過數字簽名的事務相互發送消息。

外部擁有的帳戶與合約帳戶之間的通信使后者能夠使用其代碼執行不同的操作，例如創建和傳輸代幣。

外部擁有的帳戶可以促使合約帳戶采取行動;合約帳戶是反應性的。這意味著它們不能發起事務，只能響應它們接收到的其他事務。

合約帳戶具有與之關聯的代碼或編程語言，并且此合約代碼可以控制帳戶。

外部擁有的帳戶沒有代碼，但可以使用私鑰進行控制。

任何外部擁有的帳戶都可以向其他外部擁有的帳戶發送消息，也可以向合約帳戶發送消息。這種類型的帳戶有一個用于簽署帳戶事務的私鑰。

帳戶狀態有四個主要組件：nonce、balance、storageRoot和codeHash

- Nonce -在外部擁有的帳戶中，Nonce表示從帳戶地址發送的事務數量。在合約帳戶中，它是由該帳戶創建的合約數量。

- balance -賬戶地址所擁有的余額

- storageRoot - Merkle Patricia樹根節點的256位哈希值。默認情況下，樹是空的，它對帳戶的存儲內容進行編碼。

- codeHash -這段代碼是不可變的：沒有人可以在它創建之后改變它。這個帳戶的EVM的codeHash也是在這個地址接收到消息調用時執行的代碼。

World State

World State由帳戶狀態和160位地址標識符之間的映射組成。該信息存儲在Merkle Patricia樹中。

存儲狀態

存儲狀態是EVM上運行時管理的特定于帳戶的信息。

這是執行事務所需的信息。它包括：

-來源-交易的原始發件人的地址

-調用方-執行事務的帳戶的地址

-燃氣價格-交易發起者指定的燃氣的當前價格

-代碼大小-事務代碼庫有多大

塊的信息

這些是支持事務所必需的狀態值。信息包括：

- Blockhash -最近完成的塊的哈希

- Coinbase -收件人地址

-當前塊的時間戳

-當前塊的編號

-當前塊的難度級別

-電流塊的氣體極限