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以太坊区块链的结构是什么
描述
在上一节中，我们带你深入了解区块链架构的全貌。相信大家对区块链的运行机制和原理有了更深入的了解。在本文中，我们将继续上一篇文章介绍区块链2.0 以太坊——Vitalik 如何升级和改变中本聪设计的比特币架构。《链式架构图》带你全面了解以太坊的运行原理！
区块链 2.0 由 Vitalik Buterin 设计 - 以太坊
以太坊区块链如何工作
以太坊虚拟机（EVM — 以太坊虚拟机）
在介绍以太坊区块链架构之前，我们必须先介绍一下“EVM”。EVM是以太坊创建的一个计算引擎，让每个人都可以成为一个节点。由于每个节点的软硬件环境可能不同，为了保证每次节能都可以执行相同的操作，每个节点通过EVM执行以太坊交易的状态转移和智能合约以太坊区块0交易块，保证每个节点可以执行相同的操作手术。具有相同的执行环境。
前言之后，我们来仔细看看：
以太坊交易的生命周期
与比特币的 UTXO 不同，以太坊采用 Account 的结构。
由于以太坊的智能合约设置较多，所以将分AB、C三个部分进行讲解。
让我们从最简单的 Ether 转账交易开始：
A. 简单的以太币转账交易
“简单的以太转账交易”图
1. 用户 (EOA) 想要发起交易。
2. 通过钱包输入交易信息（私钥管理工具）
To：对方的收货地址；
金额：要转移的以太币数量；
Gas Price：以Gas为单位的手续费；（见第 5 节）
Gas Limit：普通以太转账交易为21,000 Gas，不需要动；
输入数据：取决于您是否要在交易中留下短信。
3. 使用私钥签署交易。
4. 向相邻的以太坊节点广播“签名交易包”。
5. 当一个节点收到一笔新的交易时，它首先会去状态数据库检查交易发起地址是否有足够的以太币（Balance）来转移。如果没有，交易将被立即丢弃。
6. 如果检查后确认有足够的金额，则将交易放入Tx Pool。
（按照 Gas Price 设定的金额从高到低排序）
7. 在等待区块生成的过程中，每个节点都会
A. 广播收到的交易
B. 接收不在 Tx Pool 中的交易
8. 矿工节点（有使用计算机算力查找nonce值并拼出块奖励的节点）会获取更高费用的交易，进入EVM操作并改变状态值，操作将完成将交易打包成新的区块（操作中出现错误的交易将被丢弃），然后使用计算机计算能力计算nonce值。
*注：这里的nonce值与前面介绍的以太坊地址的nonce值不同（以太坊有两个nonce：一个是用于挖矿的；另一个是地址的交易顺序。）
*注2：在操作的同时会消耗气体。
9. 如果成功找到nonce值，出块的矿工将获得出块奖励和该区块内所有打包交易的手续费。
10. 这个矿工节点将新区块广播给全球其他节点。
11. 其他节点同步“8660586区块高度（最新区块）”，
“State Database”、“Tx Pool”数据，不断广播和接收新的交易。
12. 然后矿工节点从 Tx Pool 中取出未阻塞的交易进行计算并打包成新的块。
以上是以太坊交易从发送到区块的过程。接下来，我们来看看智能合约是如何部署的：
B. 部署智能合约
其实我们在第2节就简单介绍过一次。现在我们用原理图更全面的介绍一下吧！
“部署智能合约”流程图
1. 使用 Remix 或其他开发工具编写和完成智能合约。
2. 将源代码编译为字节码。
3. 用户（EOA）通过钱包（管理私钥的工具）输入交易信息
至：0x0
金额：取决于是否将以太币放入合约中
Gas Limit：根据合约的复杂程度决定设置多少
Gas Price：取决于交易状态和出块时间的紧迫性
输入数据：放入合约字节码
4. 用私钥对交易进行签名，并将“签名交易包”广播给相邻的以太坊节点。
5. 节点收到新的交易后，首先会去State Database检查交易发起地址是否有足够的Ether（Balance）进行转账（在某些情况下，会在合约中输入Ether）。交易立即被丢弃。
6. 如果检查后确认有足够的金额，则将交易放入Tx Pool。
（按照 Gas Price 设定的金额从高到低排序）
7.在等待区块生成的过程中，每个节点仍然会
A. 广播收到的交易
B. 接收不在 Tx Pool 中的交易
8. 矿工节点接收到这个合约部署交易并进入 EVM 计算。
9. 将合约代码部署到 Program Code ROM 是只读存储器以太坊区块0交易块，部署后无法更改。
10.同时，智能合约还可以使用内存来存储合约需要记录的信息。例如，发行 ERC-20 代币的智能合约可以使用内存记录“每个以太坊地址持有的代币数量”，并跟踪每个地址的 ERC-20 代币余额。
11. 以上步骤完成后，操作结果（合约地址，Gas Used）将被写回交易。
12. 矿工节点将完成的交易打包成新的区块（有错误或Gas不足的交易将被丢弃），然后使用计算机计算能力计算nonce值。
13.成功找到nonce值，出块矿工将获得出块奖励和该区块内所有打包交易的手续费。
14.矿工节点将新区块广播给全球其他节点。
15. 其他节点同步“8660586区块高度（最新区块）”，
“状态数据库”、“Tx 池”、“合约代码 ROM”、
“ERC-20 Token Balance”数据，持续广播和接收新交易。
16. 然后矿工节点从 Tx Pool 中取出未阻塞的交易进行计算并打包成新的块。
以上是智能合约部署的交易从发送到出块的过程。
最后，我们解析并调用智能合约进行操作和交互：
C.调用合约进行交互
我们也在第 2 节和第 4 节中简要介绍了这部分。
此时我们匹配原理图，更多关注节点部分。让我们更完整地介绍它！
“调用智能合约”流程图
1. 通过DApp接口或其他方式调用智能合约进行交互
2. 生成如下形式的交易格式：
收件人：合约地址
金额：取决于是否将以太币放入合约中
Gas Limit：根据操作合约的复杂程度决定设置多少
Gas Price：取决于交易状态和出块时间的紧迫性
输入数据：将“要调用的合约函数和参数”以hex的形式放入
3. 用私钥对交易进行签名，并将“签名的交易包”广播给相邻的以太坊节点。
4. 节点收到新的交易后，会先去State Database查看交易发起地址是否有足够的Ether（Balance）可以转账（如果有的话），如果不够，则交易将立即被丢弃。
5. 如果检查后确认有足够的金额，则将交易放入Tx Pool。
（按照 Gas Price 给出的数量从高到低排序）
6. 在等待一个区块时，每个节点仍然会
A. 广播收到的交易
B. 接收不在 Tx Pool 中的交易
7. 矿工节点拿起这个“合约操作交易”，进入 EVM 操作。
8. 根据合约地址在Program Code ROM中找到合约代码。
9. 根据MethodID（Function Hash）在合约中找到对应的Function。
10. 填写相关参数，进行相应的操作。
以 ERC-20 Token 的 Transfer Function 为例，操作过程中相关地址的 ERC-20 Token Balance 会发生变化。
11. 上述步骤完成后，操作结果（new Token Balance, Gas Used）将被写回交易。
12.矿工节点将完成的交易打包成新的区块（错误或Gas不足的交易将被丢弃），然后使用计算机计算能力计算nonce值。
13. 如果成功找到nonce值，出块的矿工将获得出块奖励和该区块内所有打包交易的手续费。
14. 这个矿工节点将新区块广播给全球其他节点。
15. 其他节点同步“8660586区块高度（最新区块）”，
“State Database”、“Tx Pool”、“ERC-20 Token Balance”等资料，持续广播接收新交易。
16.然后矿工节点从 Tx Pool 中取出未阻塞的交易进行计算并打包成新的块。
以上，我们已经介绍了以太坊区块链的核心结构。虽然目前还有很多技术细节我们没有完全解释或深入介绍，但相信区块链技术初学者应该能够逐步建立起区块链架构的全貌。以后我们会在此基础上继续分析更多面向的区块链技术知识，谢谢！
