以太坊智能合约创建交易执行过程

『壹』 智能合约是什么

智能合约"(smart contract)这个术语至少可以追溯到1995年，是由多产的跨领域法律学者尼克·萨博(Nick Szabo)提出来的。他在发表在自己的网站的几篇文章中提到了智能合约的理念。他的定义如下:
"一个智能合约是一套以数字形式定义的承诺(promises)，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。"
让我们更加详细地探讨他的定义的意思。
承诺
一套承诺指的是合约参与方同意的(经常是相互的)权利和义务。这些承诺定义了合约的本质和目的。以一个销售合约为典型例子。卖家承诺发送货物，买家承诺支付合理的货款。
数字形式
数字形式意味着合约不得不写入计算机可读的代码中。这是必须的，因为只要参与方达成协定，智能合约建立的权利和义务，是由一台计算机或者计算机网络执行的。
更进一步地说明:
(1)达成协定
智能合约的参与方什么时候达成协定呢?答案取决于特定的智能合约实施。一般而言，当参与方通过在合约宿主平台上安装合约，致力于合约的执行时，合约就被发现了。
(2)合约执行
"执行"的真正意思也依赖于实施。一般而言，执行意味着通过技术手段积极实施。
(3)计算机可读的代码
另外，合约需要的特定"数字形式"非常依赖于参与方同意使用的协议。
协议
协议是技术实现(technical implementation)，在这个基础上，合约承诺被实现，或者合约承诺实现被记录下来。选择哪个协议取决于许多因素，最重要的因素是在合约履行期间，被交易资产的本质。
再次以销售合约为例。假设，参与方同意货款以比特币支付。选择的协议很明显将会是比特币协议，在此协议上，智能合约被实施。因此，合约必须要用到的"数字形式"就是比特币脚本语言。比特币脚本语言是一种非图灵完备的、命令式的、基于栈的编程语言，类似于Forth。

『贰』 以太坊技术系列-以太坊数据结构

本篇文章和大家介绍一下以太坊的数据结构，上篇文章我们提到，以太坊为了实现智能合约这一功能，使用了基于账户的模型。我们来看看以太坊中数据结构。

既然是基于账户的模型，我们需要通过账户地址找到账户的状态。就像通过银行卡号可以找到你在银行中的各种信息一样。最简单的想法当然是一个简单的哈希表 key是账户地址 value是账户状态。但这里有个问题解决不了。

轻节点如何校验账户合法性？

上篇我们说过，区块链中有2类节点，全节点和轻节点，轻节点只会存储block header，所以轻节点如何才能校验账号是否合法呢？

这个思路和我们平时用的md5校验一致，我们会对区块内的信息进行hash运算从而得出区块内信息唯一确定的值，区块链所有节点中这个值都是相同的。

在这个过程中我们用到了一种数据结构Merkle Tree（哈希树），我们先看下Merkle Tree（哈希树）的示意图。

上篇文章说到区块链中的链表(哈希链)和我们平时常见链表不同的是将指针从地址改为了hash指，这里也一样，哈希树和二叉树的区别有2个

1.将地址改为了哈希值

2.只有叶子节点存储数据

回到之前的问题轻节点是如何校验1个账户或交易是否是在链上的呢？

整个流程如上图所示

1.轻节点需要判断1个账号是否合法

2.轻节点由于只存储block header，所以拿到1个账号的时候会向全节点发出请求

3.全节点存储了所有账户状态，将账户路径中的需要计算用到的hash值返回给轻节点

4.轻节点本地进行计算根hash值，如果计算结果和自己存储一致则账户合法，不一致则不合法。

那以太坊中的账户信息的数据结构就是这样吗？

直接用这样的数据结构来存储账户信息会有2个问题

查找困难

生成hash值不确定

第1个问题应该比较容易发现，在这个树中寻找1个账号需要的复杂度是O(n),因为没有任何顺序。

第2个问题其实也是因为无序导致的，无序的组合每个节点针对同一批账户生成的hash值不一致，这就导致无法达成共识。

既然2个问题都和顺序有关，那我们类似二叉排序树一样，使用哈希排序树是不是就可以解决问题了呢？

使用排序树后会带来另外1个问题

插入困难

因为要维持树是有序的，很可能带来树结构的很大变动。

以太坊中使用了另外一种数据结构字典树。和哈希树不同，字典树应该是很多地方都有使用。我们简单来看下字典树的结构。

字典树能够较好地解决哈希树的2个缺点1.查找困难 2.生成的hash值不确定以及排序二叉树的1个缺点 插入困难。

但字典树我们可以看到可能树的深度可能由于部分元素导致整棵树深度非常深。

这时我们可以进一步优化，将相同路径进行压缩。这就是压缩字典树。

将哈希树和压缩字典树结合，就可以得到以太坊存储账户的最终数据结构-MPT。

将压缩字典树里面的指针从地址改为指针，并且将数据存储在叶子节点中即可。

介绍完状态树的数据结构，我们接下来讨论1个问题，区块中存储的账户状态是什么样的范围。有2种选择。

只保存当时区块中产生交易的账户状态。

保存全局所有的账户。

我们可以看下这2种方式，无非就是空间和时间的平衡，只保存当前区块产生的交易意味着是做懒加载(需要的时候才去寻找账户)，在区块链中这个代价是非常大的，因为寻找的账户之前从未交易过，这样会遍历整个区块链。另外一种保存全局的账户方式虽然看起来空间消耗较大，但查找快捷，而且空间的问题我们可以通过其他方式优化。所以最终以太坊选择了第2种每个区块都报错全局所有账户的方式。

我们来看下以太坊中是如何保存状态树的。

可以看到以太坊中虽然每个区块都保存了全部账户，但是会将未发生变化的账户状态指向前1个节点，本身只存储发生变化的状态，这样可以较大程度优化空间占用。

介绍完以太坊中比较复杂的状态树后，我们继续来看看以太坊中的另外两棵树，交易树和收据树。

首先介绍一下，为什么需要交易树&收据树。

1.交易树

虽然以太坊是基于账户的模型，但是就像银行不仅会存储银行卡的余额，还会存储卡中的每笔钱怎么来的以及怎么花的。交易树中就存储着当前区块中的包含的所有交易。

2.收据树

由于智能合约的引入增加了不少复杂性，所以以太坊用收据树存储着一些交易操作的额外信息。比如交易过程中执行日志就包含在收据树中方便查询。收据树和交易树是一一对应的。每发生一次交易就会有一次收据。

和状态树不同交易树和收据树只维护当前区块内发生的交易，因为当时区块发生交易时不需要再去查找另外1个交易，也就之前需要可能遍历整个区块链的查找操作了。

由于以太坊中的出块速度较快，我们进行一些查询一些符合条件交易的时候会面临大量数据遍历困难的问题。收据树中引入了布隆过滤器可以帮助我们有效缓解这一困难。

布隆过滤器将大集合中每个元素进行hash运算映射到1个较小的集合，这时再来1个元素要判断是否在大集合的时候，不需要遍历整个大集合，而是去进行hash运算去小集合中寻找是否存在，如果不存在，肯定不在大集合中，如果存在则不能说明任何问题。

如上图所示，布隆过滤器只能证明某1个元素不在集合中，不能证明1个元素在结合中。

以太坊中如果我们要在较多区块中寻找某1个交易，则可以利用布隆过滤器，过滤掉肯定不存在目标交易的区块，然后进入收据树内继续利用布隆过滤器筛选，剩下的才是可能的目标交易的交易，进行一一比对即可。

我们介绍了以太坊的核心数据结构，状态树&交易树&收据树，他们都是使用相同的数据结构-哈希压缩字典树。但状态树是维护1颗全局账户树，交易树和收据树则是维护本区块内的交易或收据。

介绍完数据结构后，后面我们会用几篇文章来介绍以太坊中的一些核心算法，比如共识机制，挖矿算法等。

『叁』 以太坊的智能合约是什么意思

以太坊智能合约是指，部署在以太坊上的智能合约，是一段程序，运行在以太坊的虚拟机EVM中，程序可以按照事先约定的某种规则自动执行操作，执行合约的条款。

同时，智能合约对接收到的信息进行反应，它既可以接收和储存价值，也可以向外发送信息和价值。

介绍

以太坊创始人V神指出过，以太坊智能合约中的“‘合约’不应被理解为需要执行或遵守的东西，而应看成是存在于以太坊执行环境中的‘自治代理’（autonomous agents），它拥有自己的以太坊账户，它们收到交易信息后就相当于被捅了一下，然后自动执行一段代码。”

智能合约可以调用其它的智能合约，这就是开启创立自治代理的能力，代理可以自己进行交易。在区块链上，我们存储的信息都是“状态”，而智能合约就是它用于状态转换的方式。

『肆』 以太坊智能合约是什么

以太坊是一个分布式的计算平台。它会生成一个名为Ether的加密货币。程序员可以在以太坊区块链上写下“智能合约”，这些以太坊智能合约会根据代码自动执行。

以太坊是什么？
以太坊经常与比特币相提并论，但情况却有所不同。比特币是一种加密货币和分布式支付网络，允许比特币在用户之间转移。

相关：什么是比特币？它是如何工作的？

以太坊项目有更大的目标。正如Ethereum网站所说，“以太坊是一个运行智能合约的分布式平台”。这些智能合约运行在“以太坊虚拟机”上，这是一个由所有运行以太网节点的设备组成的分布式计算网络。

“分布式平台”部分意味着任何人都可以建立并运行以太坊节点，就像任何人都可以运行比特币节点一样。任何想要在节点上运行“智能合约”的人都必须向Ether中的这些节点的运营商付款，这是一个与以太坊相关的加密货币。因此，运行以太网节点的人提供计算能力，并在以太网中获得支付，这与运行比特币节点的人提供哈希能力并以比特币支付的方式类似。

换句话说，虽然比特币仅仅是一个区块链和支付网络，但以太坊是一个分布式计算网络，其区块链可以用于许多其他事情。以太坊白皮书中提供了详细信息。

以太是什么？
以太网是与以太坊区块链相关的数字标记（或者说就是加密货币）。换句话说，以太是代币，以太坊是平台。但是，现在人们经常交替使用这些术语。例如，Coinbase允许你购买以太坊代币（Ethereum），即代表以太币代币。

这在技术上就是“altcoin”，这实际上意味着一个非比特币加密货币。和比特币一样，Ether也受到分布式区块链支持 - 在这种情况下是以太坊区块链。

想要在以太坊区块链上创建应用程序或以太坊 智能合约的开发人员需要以太网代币来支付节点来托管它，而基于以太坊的应用程序的用户可能需要以太网来支付这些应用程序中的服务费用。人们也可以在以太坊网络之外销售服务，并接受以太网支付，或者可以在交易所以现金形式出售以太币代币 - 就像比特币一样

『伍』 以太坊智能合约是干什么的有人知道哪个做以太坊开发吗

以太坊是一个分布式的
计算平台
。它会生成一个名为Ether的加密货币。程序员可以在以太坊
区块链
上写下“智能合约”，这些以太坊智能合约会根据代码自动执行。做这个的公司还是很多的，
盛世华彩
做这个就做的很好，做了十多年，经验很丰富，有需要你可以联系他们

『陆』 以太坊区块链之Bug --2020/05/19

为了防止交易重播，ETH（ETC）节点要求每笔交易必须有一个nonce数值。每一个账户从同一个节点发起交易时，这个nonce值从0开始计数，发送一笔nonce对应加1。当前面的nonce处理完成之后才会处理后面的nonce。注意这里的前提条件是相同的地址在相同的节点发送交易。

以下是nonce使用的几条规则：

● 当nonce太小（小于之前已经有交易使用的nonce值），交易会被直接拒绝。

● 当nonce太大，交易会一直处于队列之中，这也就是导致我们上面描述的问题的原因；

● 当发送一个比较大的nonce值，然后补齐开始nonce到那个值之间的nonce，那么交易依旧可以被执行。

● 当交易处于queue中时停止geth客户端，那么交易queue中的交易会被清除掉。

         第一个字段 AccountNonce ，直译就是账户随机数。它是以太坊中很小但也很重要的一个细节。以太坊为每个账户和交易都创建了一个Nonce，当从账户发起交易的时候，当前账户的Nonce值就被作为交易的Nonce。这里，如果是普通账户那么Nonce就是它发出的交易数，如果是合约账户就是从它的创建合约数。

为什么要使用这个Nonce呢？其主要目的就是为了防止重复攻击（Replay Attack）。因为交易都是需要签名的，假定没有Nonce，那么只要交易数据和发起人是确定的，签名就一定是相同的，这样攻击者就能在收到一个交易数据后，重新生成一个完全相同的交易并再次提交，比如A给B发了个交易，因为交易是有签名的，B虽然不能改动这个交易数据，但只要反复提交一模一样的交易数据，就能把A账户的所有资金都转到B手里。

当使用账户Nonce之后，每次发起一个交易，A账户的Nonce值就会增加，当B重新提交时，因为Nonce对不上了，交易就会被拒绝。这样就可以防止重复攻击。当然，事情还没有完，因为还能跨链实施攻击，直到EIP-155引入了chainID，才实现了不同链之间的交易数据不兼容。事实上，Nonce并不能真正防止重复攻击，比如A向B买东西，发起交易T1给B，紧接着又提交另一个交易T2，T2的Gas价格更高、优先级更高将被优先处理，如果恰好T2处理完成后剩余资金已经不足以支付T1，那么T1就会被拒绝。这时如果B已经把东西给了A，那A也就攻击成功了。所以说，就算交易被处理了也还要再等待一定时间，确保生成足够深度的区块，才能保证交易的不可逆。

Price 指的是单位Gas的价格，所谓Gas就是交易的消耗，Price就是单位Gas要消耗多少以太币（Ether），Gas * Price就是处理交易需要消耗多少以太币，它就相当于比特币中的交易手续费。

GasLimit 限定了本次交易允许消耗资源的最高上限，换句话说，以太坊中的交易不可能无限制地消耗资源，这也是以太坊的安全策略之一，防止攻击者恶意占用资源。

Recipient 是交易接收者，它是common.Address指针类型，代表一个地址。这个值也可以是空的，这时在交易执行时，会通过智能合约创建一个地址来完成交易。

Amount 是交易额。这个简单，不用解释。

Payload 比较重要，它是一个字节数组，可以用来作为创建合约的指令数组，这时每个字节都是一个单独的指令；也可以作为数据数组，由合约指令来进行操作。合约由以太坊虚拟机（Ethereum Virtual Machine，EVM）创建并执行。

V、R、S 是交易的签名数据。以太坊当中，交易经过数字签名之后，生成的signature是一个长度65的字节数组，它被截成三段，前32字节被放进R，再32字节放进S，最后1个字节放进V。那么为什么要被截成3段呢？以太坊用的是ECDSA算法，R和S就是ECSDA签名输出，V则是Recovery ID。

R,S,V是交易签名后的值，它们可以被用来生成签名者的公钥；R，S是ECDSA椭圆加密算法的输出值，V是用于恢复结果的ID