以太坊提高交易处理能力的方式主要有两个，一个是分片技术（shard），另一个就是状态通道技术（state channels）。

雷电网络（Raiden Network）是状态通道技术在以太坊上的实现

最初以太坊程序是由一间位在瑞士的公司 Ethereum Switzerland GmbH 开发，之后转移至一个非营利机构“以太坊基金会”（Ethereum Foundation）。在平台开始发展的最初，有人称赞以太坊的科技创新，但也有人质疑其安全和可扩展性。

2、激活边境

以太坊的公共区块链在2015年7月30日引导。最初的以太坊版本称为边境（Frontier，也有“前锋”的意思），用的是工作量证明（proof-of-work）的算法，但未来预期会转换成权益证明（proof-of-stake）。

3、分叉

第一次分叉：挖矿

自最初版本以来，以太坊网络成功进行了数次硬分叉。第一次分叉调整了未来挖矿的难度，确保未来的用户会有转换至权益证明的动机。

第二次分叉：家园

2016年春季进行了第二次分叉，发布了第一个稳定版本，称作“家园”（Homestead）。

第三次分叉：DAO和区块链分叉

2016年六月，以太坊上的一个去中心化自治组织The DAO被骇，造成市值五千万美元的以太币被移动到只有该黑客可以控制的“分身DAO”。因为程序不允许黑客立即提取这些以太币，以太坊用户有时间讨论如何处理此事，考虑的方案包括取回以太币和关闭DAO，而DAO去中心化的本质也表示没有中央权力可以立即反应，而需要用户的共识。

最后在2016年7月20日，以太坊进行硬分叉，作出一个向后不兼容的改变，让所有的以太币（包括被移动的）回归原处，而不接受此改变的区块键则成为古典以太坊（Ethereum Classic）。这是第一次有主流区块键为了补偿投资人，而通过分叉来更动交易纪录。

在这次分叉之后，造成了在两个区块链之间进行重放攻击的可能，加上其他网络攻击，让以太坊和古典以太坊又各自进行了数次分叉来避免攻击。

第四次分叉：减重和防DDoS

2016年11月底进行了第四次的分叉。这次分叉为区块链减重（de-bloat），并加入一些避免网络攻击的设计。因为沟通疏失，这次分叉短暂造成以太坊的两个主要客户端程序 Parity 和 Geth 失去共识而产生意外的分叉，但问题在数小时内即被找出并修正。

相较于较大多数其他加密货币或区块链技术，以太坊的特点包括下列：

（1）智能合约（smart contract）：存储在区块链上的程序，由各节点运行，需要运行程序的人支付手续费给节点的矿工或权益人。

（2）叔块（uncle block）：将因为速度较慢而未及时被收入母链的较短区块链并入。使用的是有向无环图的相关技术。

（3）权益证明（proof-of-stake）：相较于工作量证明，可节省大量在挖矿时浪费的电脑资源，并避免特殊应用集成电路造成网络中心化。（尚未实现）

（4）闪电网络（lightning network）：可提升交易速度、降低区块链的负担，提高可扩展性。

（5）开发社区稳固，不断成长，勇于使用硬分叉（hard fork）。

以太坊是一个平台，它上面提供各种模块让用户来搭建应用，如果将搭建应用比作造房子，那么以太坊就提供了墙面、屋顶、地板等模块，用户只需像搭积木一样把房子搭起来，因此在以太坊上建立应用的成本和速度都大大改善。具体来说，以太坊通过一套图灵完备的脚本语言（EthereumVirtual Machinecode，简称EVM语言）来建立应用，它类似于汇编语言，我们知道，直接用汇编语言编程是非常痛苦的，但以太坊里的编程并不需要直接使用EVM语言，而是类似C语言、Python、Lisp等高级语言，再通过编译器转成EVM语言。

上面所说的平台之上的应用，其实就是合约，这是以太坊的核心。合约是一个活在以太坊系统里的自动代理人，他有一个自己的以太币地址，当用户向合约的地址里发送一笔交易后，该合约就被激活，然后根据交易中的额外信息，合约会运行自身的代码，最后返回一个结果，这个结果可能是从合约的地址发出另外一笔交易。需要指出的是，以太坊中的交易，不单只是发送以太币而已，它还可以嵌入相当多的额外信息。如果一笔交易是发送给合约的，那么这些信息就非常重要，因为合约将根据这些信息来完成自身的业务逻辑。

以太币比比特币更复杂。概要地说，以太币的数量以这种形式存在： Pre-mine（矿前） + Block rewards（区块奖励） + Uncle rewards（叔块奖励） + Uncle referencing rewards（叔块引用奖励）。总量无上限。以太币（ETH）,作为推动以太坊平台上分布式应用的加密燃料，将会通过挖矿的形式每年以不变的数量发行。每年发行的数量是预售以太币总量的0.3倍。

（1）矿前

2014年7月/8月间，为众筹大约发行了7200万以太币。这些币有的时候被称之为“矿前”。众筹阶段之后，以太币每年的产量被限制在7200万以太币的25%（每年以太币的矿产量，不高于1800万，除了一次性为crowdsale而发行的7200万以太币）

（2）区块奖励

目前，每产生一个新区块就会产生5个新以太币。计算一下，如果每14秒挖出一个区块，一年有3150万秒（365x24x60x60），这意味着每年有225万个区块被挖出来。225万个区块，每个区块5个以太币，也就是每年会产出1130万个以太币。这个数字与低于1800万以太币产量的数字，吻合。

（3）叔块奖励

事实上，数量可能会比上述数字稍多一些。有些区块被挖得稍晚一些，因此不能称为主区块链的组成部分。比特币称这类区块为“孤块”，并且完全舍弃它们。但是，以太币称它们为“ uncles”，并且在之后的区块中，可以引用它们。如果uncles在之后的区块链中作为叔块被引用，每个叔块会为挖矿者产出大约4.375个以太币（5个以太币奖励的8分之7）.这被称之为叔块奖励。目前每天有大约500个叔块被创建，为以太币的日产量链，额外加入2000个以太币（以这种速度，每年产量为70万以太币）

（4）叔块引用奖励

还有更多：矿工每引用一个叔块，就得到了大约0.15个以太币（最多引用两个叔块）

这种定义有效区块，奖励矿工的模式称为“幽灵协议”（Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree ）（GHOST是贪婪最被观察子树的字首）。

（5）以太币产量未来的变化

以太坊出块机制从工作量证明（PoW）（包括幽灵发行规则）转换为股权证明（PoS）后，以太币的发行会有什么变化尚未有定论。股权证明机制将使用一个称为Casper的协议（是的，作为友好的幽灵。谁说cryptonerds没有幽默感来着？）在Casper协议下，以太币的发行率将大大低于幽灵协议下的发行率。

一．概述

在以太坊中，数据的存储大致分为三个部分，分别是：状态数据、区块链和底层数据。

image

其中，底层数据存放以太坊中全部数据，存储形式是[k,v]键值对，目前使用数据库是LevelDB；所有与交易，操作相关的数据，都存储在链上；StateDB 是用来管理账户的，每个账户都是一个 stateObject。

源码分析见http://wangxiaoming.com/
UTXO模型为了避免double spending（双花），发起者不诚实
账户余额模型天然防御双花攻击，面临reply attack（重放攻击），接收者不诚实。账户交易包含nounce（次数，计数器）避免

交易只能由外部账户发起，外部账户包含balance，nounce，合约账户还包含code，storage
以太坊地址是160位（20 bytes），40位十六进制数
比特币的sorted tree可以证明 non-Merkle Tree（不在梅克尔树）

状态树：modified MPT（Merkle Patricia Tree，或者Trie）路径压缩。合约账户维护一个小的MPT
以太坊有三棵树：状态树，交易树，收据树。保存在全节点的本地数据结构。数据结构：modified MPT，支持查找操作
状态树的value经过RLP（Recursive Length Prefix，递归长度前缀） 编码后存储。RLP只支持nested array of bytes（字节数组，可以嵌套）
状态树包含系统中所有账户的状态，无论账户是否参与当前区块的交易
交易树和收据树引入了bloom filter数据结构
数据结构bloom filter可能出现false positive（误报），不会出现漏报。不支持删除操作
这三个Merkle Tree对应的第一个是表示状态数据的哈希值；第二个是交易的哈希值构成的根哈希值(交易数据)；第三个是交易执行完毕后产生的回执数据的哈希值

二.solidity语言

不支持hash表的直接遍历，需要自己定义类型实现，如数组
算术运算使用SafeMath库，防溢出
合约调用的区别：
直接调用会引发连环出错
address.call（）方法，如果出错，可以继续往下执行

2.0 代理调用 delegatecall()

 使用方法与call()相同，只是不能使用.value()
 区别在于是否切换上下文
• call()切换到被调用的智能合约上下文中
• delegatecall()只使用给定地址的代码，其它属性（存储，余额等）都取自当前合约。delegatecall 的目的是使用存储在另外一个合约中的库代码

2.1 fallback()函数

function() public [payable]{
……
}
 匿名函数，没有参数也没有返回值。
 在两种情况下会被调用：
• 直接向一个合约地址转账而不加任何data
• 被调用的函数不存在
 如果转账金额不是0，同样需要声明payable，否则会抛出异常

2.2 错误处理

 智能合约中不存在自定义的try-catch结构
 一旦遇到异常，除特殊情况外，本次执行操作全部回滚
 可以抛出错误的语句：
• assert(bool condition):如果条件不满足就抛出—用于内部错误。
• require(bool condition):如果条件不满足就抛掉—用于输入或者外部组件引起的错误。
• revert():终止运行并回滚状态变动

所有智能合约均可显式地转换成地址类型

2.3三种发送ETH的方式

 <address>.transfer(uint256 amount) 失败抛出异常
 <address>.send(uint256 amount) returns (bool) 失败返回false
 <address>.call.value(uint256 amount)() 发送所有可用gas
前2种方式发送2300gas的矿工费，不可调节。
transfer交易失败会造成连锁回滚。

Uncle Block

at most 7 Generation（叔块奖励2/8~~7/8）。只检查叔块创建是否符合挖矿难度（只检查header），其包含的交易不执行

挖矿算法

16M的cache（轻节点使用），1G的dataset，DAG。初始大小，数据集定期增长，每隔30000个block增长128/1i

ghost协议，判断最长链