区块链和以太坊（一）

一、以太坊概述

(1) 什么是以太坊？

以太坊是一个全新的区块链平台，允许任何人构建和使用运行在区块链技术上的去中心化应用程序，简称为以太坊平台上的 Dapps。

以太坊可以转账和存储数据。

以太坊可以执行程序（智能合约）。

以太坊是一条公链，公链上的每个节点都是一台运行以太坊客户端的计算机。 每个用户都可以自由加入或离开以太坊网络。 并且每个以太坊节点都可以同步所有的账本/区块信息。

（二）以太坊的发展历程

2013年底，以太坊的发明者Vitalik Buterin发布了第一版以太坊白皮书，并召集了一批认可以太坊概念的开发者启动项目，其中包括项目联合创始人Gavin Wood和杰弗里·威尔克。

2014年2月，以太坊社区、代码量、wiki内容、业务基础设施和法律策略逐步完善。上述以太坊爱好者Gavin Wood和Jeffrey Wilcke开始全职专注于以太坊开发等工作

2014年4月，Gavin Wood发表了以太坊虚拟机技术描述黄皮书，成为以太坊的技术宝典。 根据说明，以太坊客户端支持7种编程语言，包括C++、Go、Python、Java、JavaScript、Haskell、Rust等，软件性能更加优化。

2014年7月24日，以太坊开启了为期42天的以太坊预售，共募集了31531个比特币，按照当时的币价相当于1843万美元，是当时第二大众筹项目. 预售使用的比特币地址为36PrZ1KHYMpqSyAQXSG8VwbUiq2EogxLo2。 你可以在比特币区块链浏览器中看到每一笔进出的转账。 最终卖出的以太币数量为60102216枚。

2015年5月，团队发布了最后一个测试网络（POC9，之前已经有0~8个测试版本）以太坊网络通讯，代号为Olympic，经过两个月的测试，团队于2015年7月发布了以太坊官方网络，标准在同时，以太坊区块链正式上线； 月底以太坊网络通讯，以太坊开始在多家交易所上市交易。

以太坊官网：

交易浏览器：

github黄皮书：

2. 以太坊的基本操作

(1) 与以太坊网络交互

以太坊上有开发者和消费者。 开发人员可以使用 web3.js 库连接到以太坊网络。 消费者可以通过第三方 Dapp 应用工具（如 Metamask）与以太坊网络进行交互。

(2) Metamask安装

第 1 步：Metamask 仅支持 Google 或 Firefox 浏览器。 首先，打开谷歌浏览器的应用商店，在搜索框中输入“metamask”回车，按照提示安装即可。

第二步：安装成功后，浏览器右上角会出现一个小狐狸图标。 点击后会打开Metamask插件（如下图）。

第三步：首次打开Metamask时，会自动生成12个助记词。 我们要把这些助记词记下来，以后会经常用到。

第四步：输入账号密码。

（三）以太坊网络环境介绍

以太坊网络分为主网和测试网。 测试网络分为私网和公网。

主网：花费真正的以太币。

测试网络：

1）私有网络：需要自己搭建。

2）公共网络：以太坊共有四个公共测试网络，三个仍在运行。 每个网络都有自己的创世块和名称，按照开始运行的时间顺序如下：

Morden（已退休）：Morden 是以太坊官方提供的测试网络。 2016年11月，由于难度炸弹严重影响出块速度，不得不退役。 Morden的共识机制是PoW。

Ropsten：Ropsten 也是以太坊官方提供的测试网络。 是为解决现代难度炸弹问题而重启的区块链。 它仍在运行，共识机制是 PoW。

Kovan：为了解决测试网中PoW共识机制的问题，以太坊钱包Parity的开发团队推出了全新的测试网Kovan。 Kovan 使用 Proof-of-Authority 共识机制，简称 PoA。 缺点：目前 Kovan 仅支持 Parity 钱包客户端。

Rinkeby：Rinkeby也是以太坊官方提供的测试网络，采用PoA共识机制。 缺点：测试币获取难度较大。

(4) 以太坊账户类型

外部账户：即普通账户，由私钥控制，无需密码。

内部账户：又称合约账户，可以接收ETH，由外部账户控制，合约有代码。

（五）控制账户形式

私钥：一对一，可以在metamask的账户详情中查看。

JSON 文件：一对一，受密码保护，可以导入到元掩码中。

助记词：一对多，可以在“设置->安全&隐私->显示助记词”中查看。

(6) 转移过程

第一步：打开metamask，点击首页发送按钮；

第二步：输入对方关键地址和转账金额；

第三步：输入Gas Limit和Gas Price，代表转让方可以支付的交易费用上限。

注：1）在以太坊网络中，不同的网络可以有相同的账户信息。 但同一账户在不同网络的金额可能不同。 2) 无法在不同网络之间进行传输操作。

下图显示了每个操作的 Gas，以供参考。

实际上，数据上链就是发起交易的过程。 链上数据必须在交易发起前转换为十六进制数据。 将十六进制数添加到可选字段中，记得在前面添加 0x。

交易数据的结构如下图所示：

（七）比特币与以太坊的比较

阻塞时间

容量

奖

比特币

10分钟

1MB

每 4 年衰减一次

以太坊

15~30s

由Gas量决定

目前有3个奖励

3. 智能合约

(1) 构建智能合约

通俗地说，一个由代码控制的账户（内部账户）和一个可以与钱打交道的合约（程序）就是智能合约。

智能合约的特点：

1）合约由代码逻辑控制，可以触发支付；

2）合约部署后，存储在区块链上，不可修改；

以下是一个简单的智能合约代码，用solidity语言编写：

// specify compiler version.
pragma solidity ^0.4.24;

// define smart contract.
contract InBox {
    // define a public variable, which type is string.
    string public message; 
    
    // define a function of InBox, the payable is a key word.
    function InBox() payable {
        
    }
    
    function setMessage(string newMessage) public {
        message = newMessage;
    }
    function getMessage() public constant returns(string) {
        return message;
    }

}  

当智能合约部署到以太坊上时，系统会返回一个地址，即合约账户（有金额和代码逻辑）。

同一个合约可以部署多次，每次部署后都会生成一个新的合约账户。

(2) Remix在线编辑工具

Remix是编译器的官方在线版本。 官方地址：

第一步：点击左上角的加号，创建一个sol文件。

第二步：编写合约代码。

第三步：编译合约。 Remix编译器已经自动集成了solidity编译器，因此可以自动编译合约代码。

第四步：选择部署环境。

JavaScript VM：默认初始化5个账户，每个账户100ETH。

注入的 Web3：与 Metamask 紧密集成。

Web3 Provider：链接到本地​​启动的区块链环境（例如truffle、ganache、geth搭建的私链）。

第五步：部署合约。

部署合约也是一个交易，只是to字段不需要填写，data字段是合约字节码。

第六步：调用合约程序。

发送：所有对区块链数据状态的改变称为发送操作，相当于发起一笔交易。 特点：花钱，速度慢。

调用：所有读取区块链合约数据的操作都成为调用操作。 特点：免费、快速。