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以太坊与比特币的异同

news 来源：原创 2024/5/10 22:07:59

与比特币类似，以太坊是一个去中心化的区块链平台。在这个区块链平台上有众多节点参与，它们组成了一个P2P网络，这些节点彼此平等，没有任何一个节点有特殊的权限，也不存在由一个或多个节点进行协调或调度。以太坊网络中的各个节点都可以发出“交易”，也可以进行“记账”，即记录并执行网络上发出的“交易”。这些交易会被节点打包成一个个“区块”，其中每个区块包含上一个区块的索引，因此这些区块依次相连接，形成一条区块链。如上文所述，这些节点之间通过共识机制以达成数据一致性，从而形成一个整体。早期版本的以太坊像比特币一样使用“工作量证明”（Proof of Work，PoW）这种共识机制来保证一致性。

以太坊与比特币不同的地方有很多，从性能表现以及特性上来看，主要有以下几点区别。

以太坊有更快的“出块”速度以及更先进的奖励机制。目前，比特币的出块时间平均为10min，而以太坊的出块间隔为12s，这意味着以太坊具有更大的系统吞吐量和更小的交易确认间隔。
以太坊支持智能合约，用户可以自己定义数字资产和流通的逻辑，通过以太坊虚拟机几乎可以执行任何计算，而比特币只能支持比特币的转账。这一点意味着以太坊可以作为更通用的区块链平台，支持各种去中心化应用（DApp）。

另外，以太坊的社区更加活跃。显然，不像比特币一样满足于虚拟货币，以太坊积极地探索新技术，不断地对系统升级更新。而且其相关技术生态更加完善，在Ethereum官方的GitHub上有147个项目，其中不仅有各种不同语言版本的客户端，还有智能合约编译器、集成开发环境，以及未来将要采用的“股权证明”（Proof of Stake，PoS）协议和各种技术文档。

以太坊的特色技术

如上文所述，以太坊是一个可编程的区块链。形象一点地理解，在以太坊区块链上发送的交易不仅仅可以是转账金额，还可以是调用一段代码，而该代码可以由用户自定义。因此可以想象，在以太坊区块链上处理的交易逻辑不再是单一的转账，而可能是任意的函数调用；记录在区块链账本里的不仅仅是账户余额，还有函数调用后变量的新状态。因为代码可以任意定义，所以应用就都可以在区块链上运行了。

支持用户在以太坊网络中创建并调用一些复杂的逻辑，这是以太坊区别于比特币区块链技术最大的挑战。以太坊作为一个可编程区块链的核心是以太坊虚拟机（EVM）。每个以太坊节点都运行着EVM。EVM是一个图灵完备的虚拟机，这意味着通过它可以实现各种复杂的逻辑。用户在以太坊网络中发布或者调用的“智能合约”就是运行在EVM上的。智能合约和EVM将在第4章介绍。

所谓智能合约其实就是一段EVM可执行的代码，熟悉面向对象编程的读者可以将一个智能合约实例理解成一个对象。简单来说，用户编写一个智能合约类似于编写一个类，其可以在这个类里定义各种变量以及函数。当用户将这个智能合约发布到以太坊网络中时，相当于给这个类生成一个对象，合约发布之后用户会得到一个合约地址，相当于合约对象的指针。当网络中的用户调用这个智能合约时，可以直接给这个合约地址发送“交易”，并声明本次调用的函数名称和参数，使得智能合约执行对应的逻辑。无论发布还是调用智能合约，智能合约的信息都被附在“交易”中，以交易的形式发布到网络中。因此以太坊网络中的节点接收到这些交易后，其中的EVM会执行对应的合约代码，最后各个节点通过PoW或PoS等达成共识，合约的内容和状态也就实现了全网一致。

这里给出一个简单的例子。下面这段代码就是一个智能合约SimpleStorage，里面只有一个变量storedData，以及set和get方法，有编程基础的读者可以很轻松地理解。

contract SimpleStorage {

string storedData;

function set(string s) {

storedData = s;

}

function get() constant returns (string) {

return storedData;

}

图1-4展示了在以太坊网络中创建智能合约的过程。当Bob将一个包含智能合约信息（如上例代码）的交易发送到以太坊网络中后，节点的EVM执行这个交易并生成对应的合约实例，图中的“0x6f8ae93..”代表了这个合约的地址。节点间通过共识机制达成一致后，这个合约就正式生效了，之后用户就可以调用SimpleStorage合约了。

图1-5展示了在以太坊上调用智能合约的过程。Bob同样以交易的形式在“To”字段填上SimpleStorage合约的地址，在“Data”字段填上调用的方法（set）和参数（“Hello”），就可以调用智能合约SimpleStorage，将其中的storedData设为“Hello”。节点收到这条交易后，通过EVM执行对应的操作，并通过共识机制实现以太坊网络上合约状态的改变。之后，当Alice查看这个合约的变量时，就会发现这个合约中storedData变量的值变成了“Hello”。由于查看的过程不涉及状态的修改，而且以太坊上数据是分布式的，网络中的每个节点都可以在本地保存一份完整的数据，因此Alice可以不通过交易的形式查看到这个变量的值。