"A smart contract is a computer program executed in a secure environment that directly controls digital assets." -- Vitalik Buterin
作为以太坊的标志性技术, 网络上已经有非常多的文章对智能合约进行了介绍。今天Cindy将主要带领大家经历一场以太坊上智能合约的生命周期之旅, 一起经历合约存储、创建、部署、执行、升级与销毁的过程。
一起出发吧!
第一站: 合约存储
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以太坊上两种账户类型: a) 个人账户 b)合约账户
首先, 以太坊智能合约有两种类型的账户: 外部个人账户和合约账户。这两种类型账户的功能和特点都不一样。
其次, 合约在部署时, 就会创建一个合约账户, 合约代码的可执行字节码(Bytecode)保存在合约账户(CA)中。具体来说就是存在账户codehash指向的存储区域; codeHash是代码的hash值,创建后不可更改。
再次, 数据主要存储在账户storageRoot指向的存储区域; storageRoot对应合约存储结构的MPT树根节点hash值，通过它能够在数据库中检索到合约的变量信息。
最后, 所有的基础存储目前都基于leveldb, 一种kv数据库。
第二站: 合约创建
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这里我们用用户A的例子做说明。
用户A使用solidity等语言创建一份合约代码
A在IDE/钱包/其他客户端，按一定的格式（from，data，value，Gas，GasPrice....）填写data，然后确认（即发起一次transaction）
客户端会填补 account nonce(tx计数器)、compile solidity、签名 等操作，并将to字段置零（代表合约创建）。
该tx广播到网络上，B节点收到该tx。
B节点检查TX是否有效、格式是否正确，验证交易签名是否合法。如果符合要求，计算可能的最大交易费用，确定发送者的地址，并在本地的区块链上查看发送者的余额，如果账户余额不足以支付最大的交易费用，则返回错误。
对于符合要求的交易请求，B将其放在交易存储池中，并向其他节点转发（比如转发给了C）。C收到交易请求的节点重复用户B的处理过程。
第三站: 合约部署
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我们加入矿工B和C。
部署与挖矿过程
B和C各自从本地的交易存储池中拿到一批TX，然后打包进行hash计算（挖矿）。
假设B挖矿成功（获得了记账权），B会根据A提供的交易费用和合约代码，创建合约账户，并在账户空间中部署合约。合约账户地址在创建合约的TX确认后返回给A
B打包好的区块（包含A创建的智能合约）发送至对等节点，并在全网传播。
C接收到该区块，验证区块，如果区块通过验证：
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C从内存池中删除A创建的智能合约交易请求
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C将区块链接到本地最长链上（同步区块）
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C将A的智能合约部署在本地区块链中。
区块验证过程
第四站: 合约执行
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合约执行过程
用户A按照一定格式在网络中发起一个TX请求；该请求被网络中节点B收到:
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如果符合要求，计算可能的最大交易费用（最大交易费用=Gas Limit×GasPrice），确定发送方的地址，并在本地的区块链上从发送方账户中减去相应费用
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如果账户余额不足，则返回错误，这条交易被直接丢弃。
B 同步到此交易，检查交易是否有效、格式是否正确。
符合要求的交易请求，用户B将其放在交易存储池中，并向其他节点转发. 其他节点执行和B同样的操作过程.
B挖矿成功。
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对于转账交易，B将该交易和其他交易一起打包到区块。
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对于合约调用交易，B将该交易和其他交易一起打包到区块中，并在本地的EVM上运行合约代码:
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如果代码并未结束而Gas已经用完，那么因代码运行而改变的状态回滚到代码运行之前，但是已经支付的交易费用不可收回，交易费用由B获得。
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如果代码运行结束Gas还有剩余，那么B只会获得消耗的Gas×GasPrice作为手续费，不会收取剩余Gas对应的手续费。
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B将包含A交易请求的区块传播到对等节点，在网络中广播。
C节点收到该区块后:
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验证区块（用户A的交易的合法性也被再次验证）
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验证通过，C将内存池中A的交易请求删掉，同时将B的区块添加到本地的区块链中
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验证不通过，C丢弃该区块。
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执行区块中的智能合约交易
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C在本地的EVM上运行该智能合约，并与B的执行结果互相验证。
网络上其他矿工节点重复C的执行过程：通过EVM在本地计算机上运行智能合约，作为他们参与挖矿进程的一部分，然后得出一个结果并进行验证。
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理论上，如果没有人恶意操作，每个计算机代码运行的结果都是相同的，因为它们运行着提供了相同信息的相同合约代码。
第五站: 合约升级
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部署在以太坊区块链上的代码是不可改变的，即无法重新部署一个新的合约到相同的地址上。
智能合约升级较为困难, 务必需要一次性将合约写"完美"(测试/验证要求极高)。
hacking办法:
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部署一个拥有调用转发功能的智能合约
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将收到的调用转发到另外一个包含逻辑功能的合约地址
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当进行合约升级时，只需要部署一个新的合约并修改转发的目标地址，以指向新的合约。
第六站: 合约销毁
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合约发起者可以调用selfdestruct()方法即可销毁合约。举例：
终点站
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好啦, 看完了以太坊智能合约的6个生命周期过程, 各位是否在写代码的时候更有深入的体会了呢?
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参考材料:
https://blog.ethereum.org/2016/06/02/go-ethereums-jit-evm/
https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/master/core/vm/evm.go
以太坊技术详解与实战. 闫莺;郑凯;郭众鑫 编著 出版日期: 2018年06月
©本文为Codefine原创文章。作者简介：Codefine好码安全团队专注于智能合约安全审计和全生命周期管理, 已为全球多家交易所、钱包、公链做过智能合约安全审计和开发管理。团队通过独有的多维审计引擎，持续为合作伙伴提供正确、安全、可用的智能合约基础设施。官网地址：www.codefine.io
本文经「原本」原创认证，作者好码实验室，访问yuanben.io查询【1Y8L5003】获取授权
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