以太坊网络组件

以太坊是一个免费使用的去中心化账本平台，支持智能协议和分布式应用程序（DApp）。其工作方式是通过构成其结构的多个重要元素的交互来实现的。

与主要实现点对点电子货币支付的早期区块链（与比特币相关）相比，以太坊的功能超出了银行交易的范畴。它可以容纳广泛的系统和程序，例如去中心化金融服务和去中心化交易所（DEX）。

数字货币比特币结构元素的概述

• 该数字货币系统独特的区块链独立于所有其他数字货币（包括比特币）运行。以太币是该协议的专有货币。
• 如前所述，可以使用以太坊平台开发 DApp——一种构建在以太坊网络之上的独特程序。与传统程序不同，它们在分布式账本架构内运行。
• 这些应用程序独立运行，不受单一管理机构的干扰或监督。DeFi 协议构成了 DApp 的重要组成部分，它们利用智能合约功能来简化和优化各种金融操作，例如交易、融资和借贷。

以太

以太坊网络的本地货币被称为 ETH。在以太坊生态系统内，ETH 有多种用途。其中之一是支付以太坊账本上的操作费用。一般来说，此类费用被称为“燃料费”（gas fees）。本质上，与访问基于以太坊构建的网络相关的财务费用就是燃料费。

系统检查员会收到以太币代币作为报酬，以换取他们参与分析和验证网络交易。

Wei 代表最低的 ETH 单位，每个 ETH 硬币由更小的单位组成。0.000000001 以太币 (10^-9 ETH) 相当于一个 wei。

Gwei 是另一种 ETH 货币单位。一个 gwei 相当于一个 ETH 的十亿分之一。在讨论燃料价格时，gwei 是一个额外的实用衡量标准。例如，如果能源费用为 100 gwei，则执行一次交易的成本为 0.0000001 ETH。

交易及燃料费

过去，以太坊燃料费对客户来说是一个大问题。2020 年，网络费用达到了前所未有的高度，一度超过 500 gwei。

这导致简单的操作每次花费超过五十美元。由于这些过高的费用，以太坊网络在许多方面变得负担不起且不可行。

以太坊的支持者随后采取了预防措施，2021 年，比特币基金会发布其 EIP-1559 更新，标志着一个重要的里程碑。伦敦的硬分叉更新降低了此前一直困扰客户的高昂燃料费。通过强制收取基本费用，EIP-1559 减少了过度竞价，并使燃料价格更具不可预测性。通过降低过高的燃料成本并提高网络可靠性，改善了客户体验，并使以太坊更容易访问和使用。

今天，在本文撰写之时，平均网络燃料费为合理的 23.91 gwei。

当执行直接支付时，它相当于 0.809 美元。

此外，在以太坊钱包之间进行转账时，分布式账本上会显示具体细节，包括发送方和接收方地址、转账的以太坊数量以及消耗的燃料费。

伦敦升级及未来

2021 年，以太坊协议经历了一次名为伦敦的硬分叉，它改变了成本系统和其他功能。伦敦分叉后的支付包含基本费用、小费或优先费用以及最高费用，取代了以前每次支付向矿工支付首次价格竞价费用的做法。

1. 基本费用：完成以太坊平台上操作所需的数字货币的最小金额称为基本费用。它根据交易的详细程度和当前网络流量水平进行计算。
   完成一次交易所需的步骤数量可以说明其复杂程度。在任何特定时刻，对区块空间的需求量用于计算网络的过载程度。基本费用随网络拥塞而增加。
2. 优先费用（小费）：为了加速以太坊平台上的操作，客户可以支付一笔额外的费用，称为优先费用。这笔费用会加到基本费用中，并超出完成交易所需的以太坊最低金额。当前的互联网流量决定了优先费用的成本。网络拥塞时，快速处理交易的优先费用将增加。用户可以通过支付优先费用来更好地控制其操作的速度。如果消费者同意支付额外费用，他们的业务可以更快完成。
3. 最高费用：在以太坊网络上发起操作时，客户有机会设置一个额外的 MaxFeePerGas 变量。它表示用户愿意为网络交易花费的最大以太坊数量。客户可以通过增加 MaxFeePerGas 来提高交易更快完成的可能性。

然而，重要的是要记住，使用较大的 MaxFeePerGas 也会增加交易的总成本。MaxFeePerGas 通常会超过优先费用和基本费用的总和。

购买完成后，支付发起人将获得总费用与起始价格和加速费用总和之间差额的报销。

此外，这次分离使得加密货币区块能够根据拥塞情况进行扩展或收缩，包括根据需要改变初始费用。它还使得以太坊网络能够对每次计算收取燃料税，从而防止恶意行为者不断淹没它。

客户端和节点

节点

• 数字货币节点是一种计算机设备，它保存区块链账本的备份，并作为区块链机器网络的一个组件来验证事件。根据节点运行者设定的目标、处理权限的数量以及设备存储的可访问性，以太坊区块链有三种不同的网络类型：轻节点、完整节点和归档节点。
• 通过检查区块头，轻节点有助于网络验证交易。然而，它可能无法参与比特币共识过程。
• 相反，网络信息由完整节点承载。它包含分布式账本上的所有数据，包括其每个区块和操作。此外，完整节点对于验证区块和交易的合法性以及维护网络的去中心化和安全性至关重要。
• 以太坊分布式账本的完整记录，包括所有包含信息和操作的先前记录，都保存在归档节点上。

客户

• 在以太坊框架内，用户是负责根据协议指南验证信息的重要元素，从而增强平台的整体安全性。节点通常运行多个客户端：一个用于共识，一个用于执行。
• 在以太坊虚拟机（EVM）内部，新的网络连接由程序的客户端（也称为执行引擎）处理，这些客户端还维护信息和状态。此外，使用经过验证的

被称为信标节点——使用权益证明共识技术来确保全网络共识。共识客户端的另一个补充，允许节点参与保护网络，被称为“验证者”。这些应用程序协同工作，实现用户之间的交互并监控比特币网络的最新状态。

帐户

• 以太坊区块链上主要有两种身份类型，每种都有多种用途。外部拥有账户 (EOA) 是第一种类型。任何人都可以使用这种账户来转移、接收和持有比特币以及在以太坊区块链上创建的代币，包括 ERC-20 代币。
• 秘密密码管理 EOA 成员资格。这意味着拥有秘密密钥的人可以访问用户账户及其内容。在以太坊分布式账本上，EOA 是一种特别常用的账户类型。
• 在以太坊平台内，合约账户是另一种账户类型。智能合约管理以太坊合约资金。具有预定义协议的分布式数据库，当满足某些条件时立即启动，这被称为智能合约。
• 例如，可以设置一个智能合约，以时间作为触发器，在每个月的第三天向企业发送特定数量的以太坊作为报酬。合约账户的设置成本高于 EOA。
• EOA 账户能够与智能合约和彼此通信，这是两种身份类型之间的一个显著区别。合约账户不能在智能合约之外运行，尽管它们可以通过额外的合约和 EOA 进行交互。

以太坊虚拟机

在以太坊网络中，一个被称为以太坊虚拟机的处理引擎像一台自主机器一样运行。以太坊上的账户和智能合约都存储在 EVM 中。它在分布式账本的每个区块中只有一个“规范”版本，而 EVM 在区块链从交易移动到区块时，决定计算一个新的、合法的版本的规则。

当有足够的燃料来支付计算成本时，EVM 可以执行任何应用程序，因为它与图灵完备。以太坊网络的灵活性允许创建各种各样的应用程序。

此外，EVM 确保智能合约确定性地执行，这意味着对于任何特定的输入和条件，结果都保持一致。此功能对于在以太坊上运行的网络达成共识是必需的。

智能合约

创新协议（写入分布式账本并包含在满足某些条件时运行的软件片段）的行为类似于自我执行的交易。它们具有广泛的功能，包括创建数字记录和执行支付。

EVM 处理创新协议，为了在以太坊平台上部署智能合约，消费者必须支付 ETH 作为燃料费，以便通过以太坊网络进行通信。

发送到智能合约的操作是永久性的，一旦部署，它们就是最终的且不可更改的。智能合约为加密货币行业带来了许多好处。通过提高速度、数字化、安全性、信任和开放性，加密货币改变了合约和支付的执行方式，并极大地增强了比特币生态系统。

以太坊共识与区块

以太坊使用的 PoS（权益证明）共识方法随机选择验证者来生成获得奖励的区块。权益证明由信标链引入加密货币，增强了安全性并允许验证者获得更多 ETH。

为了参与决策过程，参与者将个人以太坊进行质押，将其作为证据进行锁定。参与者被选中创建区块的可能性随着他们质押的 ETH 数量而增加。

以太坊共识机制取代了早期工作量证明（PoW）结构，旨在证明其安全性更高，也更环保。在 PoW 中，矿工们通过解决复杂的数学问题来生成区块。这需要大量的电力和处理能力。然而，在 PoS 中，挖矿不需要竞争。相反，验证者是根据其已提交的以太坊数量来选择的。

PoS 的优势在于针对 51% 攻击的草根防御，类似于 PoW。通过继续构建少数链，尽管攻击者采取了行动，验证者可能会鼓励应用程序和转移（包括池化）效仿。

为了建立强大的财务壁垒以对抗 51% 的威胁，当局还可以考虑删除其质押的商品并将肇事者踢出系统。

开发者社区对其发展的影响

与加密货币相关的“开发组”一词描述了一个由程序员、支持者和研究人员组成的不同群体，他们致力于不断改进和维护以太坊使用的区块链及其周围环境。

这个群体负责创建和评估软件、提出和实施改进提案（勤奋分叉）、创建和完善比特币规范（例如 ERC-20 货币标准），以及开发 DApp 和兼容以太坊平台的工具。通过解决可靠性、安全性以及接口问题，开发者团队在塑造比特币的命运中发挥着关键作用。

软件开发行业还帮助创建了用于互操作性的分布式账本系统。通过创建和利用诸如包装代币之类的技术，他们积极参与，这些技术允许一种加密货币的财富无缝复制到另一种加密货币上，并促进链间的平滑可靠性。为了减少信息和财产在许多加密货币环境之间的流动，程序员还构建了跨链桥。

随着区块链科学的进步，软件开发生态系统在未来几年可能会推动互操作性开发。他们可能会增强现有规则并创建创新规则，这将使包括以太坊在内的账本更容易在不同网络类型之间进行通信。这将鼓励更高的接受度并增加分布式账本环境在物联网（IoT）中的实用性。