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区块链就是一个具有共享状态的密码性安全交易的单机(cryptographically secure transactional singleton machine with shared-state)。[1]这有点长，是吧？让我们将它分开来看：

1. “密码性安全(Cryptographically secure)”是指用一个很难被解开的复杂数学机制算法来保证数字货币生产的安全性。将它想象成类似于防火墙的这种。它们使得欺骗系统近乎是一个不可能的事情（比如：构造一笔假的交易，消除一笔交易等等）。

2. “交易的单机(Transactional singleton machine)”是指只有一个权威的机器实例为系统中产生的交易负责任。换句话说，只有一个全球真相是大家所相信的。

3. “具有共享状态(With shared-state)”是指在这台机器上存储的状态是共享的，对每个人都是开放的。

账户

以太坊的全局“共享状态”是有很多小对象（账户）来组成的，这些账户可以通过消息传递架构来与对方进行交互。每个账户都有一个与之关联的状态(state)和一个20字节的地址(address)。在以太坊中一个地址是160位的标识符，用来识别账户的。

这是两种类型的账户：

1. 外部拥有的账户，被私钥控制且没有任何代码与之关联

2. 合约账户，被它们的合约代码控制且有代码与之关联

外部拥有账户与合约账户的比较

理解外部拥有账户和合约账户的基本区别是很重要的。一个外部拥有账户可以通过创建和用自己的私钥来对交易进行签名，来发送消息给另一个外部拥有账户或合约账户。在两个外部拥有账户之间传送的消息只是一个简单的价值转移。但是从外部拥有账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码，允许它执行各种动作。（比如转移代币，写入内部存储，挖出一个新代币，执行一些运算，创建一个新的合约等等）。

不像外部拥有账户，合约账户不可以自己发起一个交易。相反，合约账户只有在接收到一个交易之后(从一个外部拥有账户或另一个合约账户接)，为了响应此交易而触发一个交易。我们将会在“交易和消息”部分来了解关于合约与合约之间的通信。

Gas和费用

在以太坊中一个比较重要的概念就是费用(fees)，由以太坊网络上的交易而产生的每一次计算，都会产生费用—没有免费的午餐。这个费用是以称之为”gas”的来支付。

gas就是用来衡量在一个具体计算中要求的费用单位。gas price就是你愿意在每个gas上花费Ether的数量，以“gwei”进行衡量。“Wei”是Ether的最小单位，1Ether表示10^18Wei. 1gwei是1,000,000,000 Wei。

对每个交易，发送者设置gas limit和gas price。gas limit和gas price就代表着发送者愿意为执行交易支付的Wei的最大值。

例如，假设发送者设置gas limit为50,000，gas price为20gwei。这就表示发送者愿意最多支付50,000*20gwei = 1,000,000,000,000,000 Wei = 0.001 Ether来执行此交易。

费用的作用是什么？
以太坊可以运作的一个重要方面就是每个网络执行的操作同时也被全节点所影响。然而，计算的操作在以太坊虚拟机上是非常昂贵的。因此，以太坊智能合约最好是用来执行最简单的任务，比如运行一个简单的业务逻辑或者验证签名和其他密码对象，而不是用于复杂的操作，比如文件存储，电子邮件，或机器学习，这些会给网络造成压力。施加费用防止用户使网络超负荷。

以太坊是一个图灵完备语言（短而言之，图灵机器就是一个可以模拟任何电脑算法的机器。对于图灵机器不太熟悉的人可以看看这个 和这个 ）。这就允许有循环，并使以太坊受到停机问题 的影响，这个问题让你无法确定程序是否无限制的运行。如果没有费用的话，恶意的执行者通过执行一个包含无限循环的交易就可以很容易的让网络瘫痪而不会产生任何反响。因此，费用保护网络不受蓄意攻击。

你也许会想，“为什么我们还需要为存储付费？”其实就像计算一样，以太坊网络上的存储是整个网络都必须要负担的成本。

Ommers解释
“ommer”到底是什么？ ommer就是一个区块的父区块与当前区块父区块的父区块是相同的。让我们快速了解一下ommers是用来干嘛的，并且为什么一个区块需要为ommers包含区块头。

由于以太坊的构造，它的区块生产时间（大概15秒左右）比其他的区块链例如Bitcoin（大概10分钟左右）要快很多。这使得交易的处理更快。但是，更短的区块生产时间的一个缺点就是：更多的竞争区块会被矿工发现。这些竞争区块同样也被称为“孤区块”（也就是被挖出来但是不会被添加到主链上的区块）。

Ommers的目的就是为了帮助奖励矿工纳入这些孤区块。矿工包含的ommers必须是有效的，也就是ommers必须在父区块的第6个子区块之内或更小范围内。在第6个子区块之后，陈旧的孤区块将不会再被引用（因为包含老旧的交易会使事情变得复杂一点）。

Ommer区块会收到比全区块少一点的奖励。不管怎样，依然存在激励来让矿工们纳入孤区块并能从中获得一些报酬。

交易收据
自于被包含在交易收据中的日志信息存储在头中。就像你在商店买东西时收到的收据一样，以太坊为每笔交易都产生一个收据。像你期望的那样，每个收据包含关于交易的特定信息。这些收据包含着：

1. 区块序号

2. 区块Hash

3. 交易Hash

4. 当前交易使用了的gas

5. 在当前交易执行完之后当前块使用的累计gas

6. 执行当前交易时创建的日志

7. 等等

区块难度
区块的难度是被用来在验证区块时加强一致性。创世纪区块的难度是131,072，有一个特殊的公式用来计算之后的每个块的难度。如果某个区块比前一个区块验证的更快，以太坊协议就会增加区块的难度。

区块的难度影响nonce，它是在挖矿时必须要使用proof-of-work算法来计算的一个hash值。