以太坊智能合约开发第二篇:理解以太坊相关概念

很多人都说比特币是区块链1.0,以太坊是区块链2.0。在以太坊平台上,可以开发各种各样的去中心化应用,这些应用构成了以太坊的整个生态。目前,以太坊是区块链世界里生态建设最好的底层公链。本篇将以通俗易懂的方式介绍以太坊开发中涉及到的相关概念,带领大家轻松入门。

以太坊

以太坊(Ethereum)是一个建立在区块链技术之上的、图灵完备的去中心化应用平台。它允许任何人在平台中通过智能合约技术开发、部署和使用去中心化应用。

>  有没有感到和ios、Android平台有点类似?

在以太坊未问世之前,写区块链的应用是这样的:拷贝一份比特币代码,然后去改底层代码如加密算法、共识机制、网络协议等等。2013、2014年那时候的很多山寨币就是这样,改改比特币代码就造出来一个新币。

以太坊平台对底层区块链技术进行了封装,让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发,开发者只要专注于应用本身的开发,从而大大降低了难度。

>  目前围绕以太坊已经形成了一个较为完善的开发生态圈:社区支持、开发框架、开发工具等等。

智能合约

网络上关于智能合约的解释都很晦涩。我们可以简单的理解为在区块链上,由事件驱动、以代码形式存在、可执行的特殊交易合同。它是代码、数据的集合。

智能合约非常适合对信任、安全和持久性要求较高的应用场景,比如:数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权所有权管理、物联网、点对点交易等等。

目前除数字货币之外,真正落地的应用还不多。和移动互联网刚兴起之时各种各样、各行各业的APP推陈出新一样,去中心化应用的市场在初期肯定有一个红利期。对此有兴趣的开发者,可抓住机会。

Solidity

Solidity是一门和JavaScript类似的编程语言,文件扩展名以 .sol 结尾。它用于智能合约的开发,并能编译成以太坊虚拟机字节码,部署到以太坊底层区块链网络上。

EVM

EVM即以太坊虚拟机,全称是Ethereum Virtual Machine。它是以太坊智能合约的运行环境。

> EVM是由以太坊节点提供。每个以太坊节点中都包含EVM
> Solidity之于EVM,就像Java跟JVM的关系一样
> 以太坊虚拟机是一个隔离的环境,在EVM内部运行的代码不能跟外部有联系

EVM运行在以太坊节点上,当我们把合约部署到以太坊区块链网络上之后,合约就可以在以太坊网络中运行了。

合约编译

以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码。这就需要我们在部署之前先对合约进行编译。

> 推荐使用solc编译器。

以太坊客户端(节点)

一个以太坊客户端就是一个以太坊节点。它提供账户管理、数字资产管理、挖矿、转账、智能合约的部署和执行等等功能。对于我们开发者来说,它就是一个开发者工具。

Geth是典型的以太坊客户端。Geth这个名字是Go Ethereum开源项目的简称。它是基于Go语言开发且实现了Ethereum协议的客户端软件。 Geth提供了一个交互式命令控制台,通过命令来操作以太坊的各种功能(API)。

> Geth是全节点客户端,会一直同步以太坊区块链上的所有数据。目前数据量已经几十G,不久就会上百G。
> 在开发过程中,我们推荐使用以太坊区块链的私有链Ganache,免去同步以太坊全部区块数据的麻烦。在后续的文章中会介绍Ganache。

账户

以太坊中账户分为两类:

  • 外部账户(EOA) 该类账户被公钥-私钥对控制(用户),没有关联任何代码 外部账户的地址由公钥衍生而来
  • 合约账户(CA) 该类账户为智能合约分配的账户,被合约代码控制且有代码与之关联 智能合约的部署会把合约字节码发布到区块链上,并使用一个特定的地址来标示这个合约,这个地址就是为合约账户

合约账户存储了代码,外部账户则没有。除了这点之外,这两类账户对于EVM来说都是一样的。

合约部署就是将编译好的合约字节码,通过外部账号以发送交易的形式部署到以太坊区块链网络上(由实际矿工出块之后,才会真正部署成功)。

外部账户与外部账户之间交易仅仅是转账。但是外部账户到合约账户,是可以激活各种操作的。

运行

合约部署后,当需要调用这个智能合约的方法时,只需要向这个合约账户发送消息(交易)即可,通过消息触发后智能合约的代码就会在EVM中执行了。

Gas

Gas即矿工费。以太坊上每笔交易的执行(被矿工打包)都会被收取一定数量的gas。gas的目的是限制执行交易所需的工作量,同时为执行支付费用。当EVM执行交易时,gas将按照特定规则被逐渐消耗,无论执行到什么位置,一旦gas被耗尽,将会触发一个 out of gas 异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚。如果执行结束,还有gas剩余,这些gas将会返还给发送账户。因此,我们需要一个有以太币余额的外部账户,来为发起的交易支付gas。

如果没有这个限制,就会出现无法停止(如:死循环)的合约来阻塞以太坊区块链网络

gas可以认为是一个工作量单位,智能合约越复杂(计算步骤的数量、类型、占用的内存等等),所需的gas就越多。gas的最小单位是wei,1eth=10^18wei=10^9gwei

GasLimit: 愿意支付矿工费的上限 GasPrice: 矿工费单价

gas = GasLimit * GasPrice

去中心化应用(Dapp)

Dapp全称是Decentralized App。以太坊社区把基于智能合约的应用称为去中心化的应用。如果我们把区块链理解为一个不可篡改的分布式账本数据库,智能合约理解为和数据库打交道的程序,那就很容易理解Dapp了。一个Dapp不单单有智能合约,还需要有一个友好的用户界面和其他的业务程序。

Truffle

Truffle是目前最流行的Dapp开发框架,它可以帮我们处理掉很多繁琐的事情,让我们更专注于智能合约的开发,迅速开始编码-编译-部署-测试-打包Dapp的流程。

总结

我们现在来总结一下。以太坊是平台,它让我们方便的使用区块链技术开发去中心化的应用。应用中,我们可以使用Solidity来编写和区块链交互的智能合约,合约编写好后之后,我们通过一个有余额的账户将合约部署到以太坊节点上,并运行合约(使用Truffle框架可以更好的帮助我们做这些事情)。为了开发方便,我们可以用以太坊私有链Ganache来搭建一个测试网络。

注:本文中为了方便大家理解,对一些概念做了类比,有些严格来说不是准确。不过我认为对于初学者,也没有必要把每一个概念掌握的很细致和准确。学习是一个逐步深入的过程,很多时候我们会发现,过一段后,我们会对同一个东西有不一样的理解。

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标签: 智能合约 , 以太坊 , 以太坊智能合约 , 区块链

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