前言：本文主要闡述當前以太坊的具體運作原理，有助於我們理解以太坊背後的各種概念和操作，適合初學者閱讀。未來ETH2.0將會發生非常大的變化，具體可以看藍狐筆記之前的文章《ETH2.0:它會是什麼？（一）》和《ETH2.0:它會是什麼？（二）》。本文作者是Preethi Kasireddy，來源於medium.com，由藍狐筆記社群“Leo”翻譯。
介紹
不管你是否瞭解它究竟是什麼，也許你已經聽說過以太坊區塊鏈。因為它在新聞中經常出現。假如你對以太坊沒有基本瞭解，閱讀本文可能有點摸不著頭腦。那以太坊到底是什麼？它本質上是公共資料庫，它儲存數字交易的永久記錄。重要的是，這個資料庫並不要求任何中心機構來維持和保護它的安全。相反，它作為一個“去中介信任”的交易系統進行運作，這是一種框架，在其中個人可以進行對等交易，同時無需任何第三方或彼此之間的信任。
還感到困惑嗎？這就是本文可以發揮作用的地方。我的目標是從技術層面來解釋以太坊是如何運作的，這裡不會有複雜的數學或嚇人的公式。即使你不是程式設計師，我也希望你至少能有所收穫。如果有部分太過於技術化和太過於晦澀，這也沒有關係。你不需要懂得所有細節。我建議只需從大的層面去理解它。
本文中提到的主題都是以太坊黃皮書中的概念剖析。我新增了自己的解釋和圖表，這樣更容易理解。如果你對技術挑戰感興趣，也可直接閱讀黃皮書。
區塊鏈的定義
區塊鏈是一種“具有共享狀態的加密安全的交易單例機。”讓我們拆解一下。
“加密安全”是指所建立的數字貨幣由複雜的數學演算法來保證它的安全，這個演算法很難被破解。想一下各種防火牆。他們幾乎不可能欺騙系統，例如創造虛假交易、刪除交易記錄等。
“交易的單例機”是指有單個規範例項機負責所有在系統中建立的交易。換句話說，這裡有一個所有人都相信的單一全球事實。
“具有共享狀態”是指儲存在這個機器上的狀態是共享的，向每個人公開。
以太坊實現的是這種區塊鏈的正規化。
以太坊區塊鏈的正規化闡述
以太坊區塊鏈本質上是基於交易的狀態機。在電腦科學中，狀態機指的是讀取一系列的輸入的東西，基於這些輸入，會轉換到新的狀態。
有了以太坊的狀態機，我們從“創世狀態”開始。這類似於空白平板，沒有任何交易在網路上發生過。當交易執行，創世狀態轉換為某種最終狀態。在任何時間點，最終狀態代表以太坊的當前狀態。
以太坊的狀態有數百萬的交易。這些交易組成區塊。一個區塊包含一系列的交易，並且每個區塊與其前一個區塊連結在一起。
要讓一個狀態轉換到下一個狀態，交易必須是有效的。一個交易要被認可為有效，必須經過驗證的過程，這個過程稱之為挖礦。一群節點（計算機）花費它們的計算資源來建立包含有效交易的區塊，這就是挖礦。
網路上的任何節點都可以宣告自己是礦工節點，都可以試圖建立和驗證區塊。全世界有很多礦工試圖在同一時間建立和驗證區塊。當向區塊鏈提交區塊時，每個礦工都會提供一個數學“證明”，該證明作為一個保證：如果證明存在，區塊必須有效。
對於要添入主鏈的區塊，礦工必須比其他競爭對手更快地證明。透過讓礦工提供數學證明的方法來驗證每個區塊的過程也就是所謂的“工作量證明”。
驗證新區塊的礦工會被獎勵一定數量的價值，以激勵他們完成此項工作。什麼樣的價值？以太坊區塊鏈使用原生數字代幣“Ether”。每次礦工證明了一個區塊，新的Ether代幣就會產生並給予礦工獎勵。
你可能會想：用什麼來保證大家都在同一條鏈上？我們怎麼能肯定不會存在一部分礦工決定建立自己的鏈？
在上文也提到，我們把區塊鏈定義為一個具有共享狀態的交易單例機。使用此定義，我們可以理解，正確的當前狀態是一個單一的全球事實，每個人都必須接受。如有多種狀態（或多條鏈）會毀掉整個系統，因為它不可能就哪個狀態才是正確狀態方面達成一致。如果鏈有多條，你可能在一條鏈上有10個代幣，另外一條上有20個代幣，還有一條上有40個代幣。在這種情況下，無法確定那條鏈是最“有效”的。
不管什麼時候，只要有多條路徑，就會產生“分叉”。我們通常希望避免分叉，因為它們會破壞系統並強迫人們選擇相信那一條鏈。
為了決定那條路徑是最有效的，並且防止多條鏈產生，以太坊使用稱為“GHOST協議”的機制。“GHOST”=“Greedy Heaviest Observed Subtree”
簡單來說，GHOST協議說我們必須挑選耗費最多算力的那條路徑。決定那條路徑的一個方法是使用最新區塊的區塊編號（“葉區塊”），它表示當前該路徑的全部區塊總數（不包括創世區塊）。區塊編號越高，路徑就越長，抵達“葉區塊”所需的挖礦工作量就越大。使用這種推理方法，我們能夠就當前狀態的規範版本達成一致。
--未完待續---
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風險警示：藍狐筆記所有文章都不構成投資推薦，投資有風險，投資應該考慮個人風險承受能力，建議對專案進行深入考察，慎重做好自己的投資決策。
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不管你是否瞭解它究竟是什麼，也許你已經聽說過以太坊區塊鏈。因為它在新聞中經常出現。假如你對以太坊沒有基本瞭解，閱讀本文可能有點摸不著頭腦。那以太坊到底是什麼？它本質上是公共資料庫，它儲存數字交易的永久記錄。重要的是，這個資料庫並不要求任何中心機構來維持和保護它的安全。相反，它作為一個“去中介信任”的交易系統進行運作，這是一種框架，在其中個人可以進行對等交易，同時無需任何第三方或彼此之間的信任。
還感到困惑嗎？這就是本文可以發揮作用的地方。我的目標是從技術層面來解釋以太坊是如何運作的，這裡不會有複雜的數學或嚇人的公式。即使你不是程式設計師，我也希望你至少能有所收穫。如果有部分太過於技術化和太過於晦澀，這也沒有關係。你不需要懂得所有細節。我建議只需從大的層面去理解它。
本文中提到的主題都是以太坊黃皮書中的概念剖析。我新增了自己的解釋和圖表，這樣更容易理解。如果你對技術挑戰感興趣，也可直接閱讀黃皮書。
區塊鏈的定義
區塊鏈是一種“具有共享狀態的加密安全的交易單例機。”讓我們拆解一下。
“加密安全”是指所建立的數字貨幣由複雜的數學演算法來保證它的安全，這個演算法很難被破解。想一下各種防火牆。他們幾乎不可能欺騙系統，例如創造虛假交易、刪除交易記錄等。
“交易的單例機”是指有單個規範例項機負責所有在系統中建立的交易。換句話說，這裡有一個所有人都相信的單一全球事實。
“具有共享狀態”是指儲存在這個機器上的狀態是共享的，向每個人公開。
以太坊實現的是這種區塊鏈的正規化。
以太坊區塊鏈的正規化闡述
以太坊區塊鏈本質上是基於交易的狀態機。在電腦科學中，狀態機指的是讀取一系列的輸入的東西，基於這些輸入，會轉換到新的狀態。
有了以太坊的狀態機，我們從“創世狀態”開始。這類似於空白平板，沒有任何交易在網路上發生過。當交易執行，創世狀態轉換為某種最終狀態。在任何時間點，最終狀態代表以太坊的當前狀態。
以太坊的狀態有數百萬的交易。這些交易組成區塊。一個區塊包含一系列的交易，並且每個區塊與其前一個區塊連結在一起。
要讓一個狀態轉換到下一個狀態，交易必須是有效的。一個交易要被認可為有效，必須經過驗證的過程，這個過程稱之為挖礦。一群節點（計算機）花費它們的計算資源來建立包含有效交易的區塊，這就是挖礦。
網路上的任何節點都可以宣告自己是礦工節點，都可以試圖建立和驗證區塊。全世界有很多礦工試圖在同一時間建立和驗證區塊。當向區塊鏈提交區塊時，每個礦工都會提供一個數學“證明”，該證明作為一個保證：如果證明存在，區塊必須有效。
對於要添入主鏈的區塊，礦工必須比其他競爭對手更快地證明。透過讓礦工提供數學證明的方法來驗證每個區塊的過程也就是所謂的“工作量證明”。
驗證新區塊的礦工會被獎勵一定數量的價值，以激勵他們完成此項工作。什麼樣的價值？以太坊區塊鏈使用原生數字代幣“Ether”。每次礦工證明了一個區塊，新的Ether代幣就會產生並給予礦工獎勵。
你可能會想：用什麼來保證大家都在同一條鏈上？我們怎麼能肯定不會存在一部分礦工決定建立自己的鏈？
在上文也提到，我們把區塊鏈定義為一個具有共享狀態的交易單例機。使用此定義，我們可以理解，正確的當前狀態是一個單一的全球事實，每個人都必須接受。如有多種狀態（或多條鏈）會毀掉整個系統，因為它不可能就哪個狀態才是正確狀態方面達成一致。如果鏈有多條，你可能在一條鏈上有10個代幣，另外一條上有20個代幣，還有一條上有40個代幣。在這種情況下，無法確定那條鏈是最“有效”的。
不管什麼時候，只要有多條路徑，就會產生“分叉”。我們通常希望避免分叉，因為它們會破壞系統並強迫人們選擇相信那一條鏈。
為了決定那條路徑是最有效的，並且防止多條鏈產生，以太坊使用稱為“GHOST協議”的機制。“GHOST”=“Greedy Heaviest Observed Subtree”
簡單來說，GHOST協議說我們必須挑選耗費最多算力的那條路徑。決定那條路徑的一個方法是使用最新區塊的區塊編號（“葉區塊”），它表示當前該路徑的全部區塊總數（不包括創世區塊）。區塊編號越高，路徑就越長，抵達“葉區塊”所需的挖礦工作量就越大。使用這種推理方法，我們能夠就當前狀態的規範版本達成一致。
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