以太坊簡介

[ 簡介 ]

• 以太坊（Ethereum）在2015年夏，以PoW的共識機制問世，目標是要建立一台去中心化的「世界計算機」，讓在上面運行的應用程式從本質上就具有去中心化的性質，而這類型的應用程式被稱為Decentralized App (DApp)。
• 從傳統的三難問題角度來看，以太坊具有安全、去中心化、但沒有效率。
• 相對於UTXO架構，以太坊採用了相對陽間的Account-Based Model。與人類的直覺比較相符：當你點進某一個帳戶地址查詢時，能看到帳戶餘額以及帳戶地址的每一筆交易。
• 這架構的優勢除了更加直覺之外，也更適用於簡單的交易：只要對兩個帳戶的餘額做增減，不用像UTXO一樣還要去湊到剛好金額的支票。另外也原生支持智能合約的部署，因為合約很常需要持續追蹤一個帳號的餘額。
• 相對的，Account-Based Model的缺點是無法進行平行化處理，所以性能會比較差，需要有擴容方案來提昇TPS。有關擴容方案，我們下一篇會專門來講。
• 2016年的時候，有一個叫做 The DAO的專案募到了大約1200w顆的ETH。但合約中存在漏洞，被駭走了360w顆 ETH，因為佔總流通的比例過大，在以太坊基金會的主導下，做了一次硬分叉，去回溯這次的被駭事件。有回溯的那個分叉就是現在大家所熟知的Ethereum。而初始那條不改動、被駭過的版本，也是有人支持的，也就是現在的「以太坊經典 Ethereum Classical (ETC)」。
• Wei是ETH最小的單位，等於10 E-18 ETH；1 GWei = 10 E-9 ETH是個比較常用的單位。
• Etherscan是以太坊的區塊瀏覽器，任何鏈上發生的交易跟資料都可以在那邊查的到。

[ 以太坊的交易細節 ]

• 一筆ETH的交易流程，大致與之前提到的Bitcoin差不多：想發送一筆交易時，我會先用私鑰去把交易請求上一個Signature，確保交易請求是我本人發出。在確認我帳戶有足夠的餘額後，就會把這筆交易請求丟進一個Tx Pool(交易池)中，礦工們會優先打包Gas Price高的交易，最後再把打包好的交易放到鏈上。
• Tx Fee (交易手續費) = 單位Gas的價格 x 使用了多少單位的Gas。作為一個交易發起方，你可以自己設定單位Gas的價格 (Gas Price)，用來賄絡礦工優先執行你的交易。至於每個動作需要消耗多少單位的Gas是有約定俗成的，而不是由我們決定的，越複雜的行為需要花費越多的Gas。
• 至於Gas Limit，它的作用是去限制整個動作 Tx Fee的總上限，避免合約有漏洞導致花了不合理的Gas。建議不用設得太死，反正與最後沒用到的也會退回給你，會依實際使用為主。這邊的重點是，礦工是看的Gas Price來決定優先順序，而不是總Tx Fee的高低。
• 其實設定Gas Limit有更深層的原因，這邊不懂能先跳過不影響理解：為了讓EVM是一個類圖靈完備的狀態機，有Gas Limit的存在，可以使那些有問題的程式不會無限執行下去，也就能解決停機問題。
• 區塊大小限制上，Bitcoin是設定1MB的容量，而Ethereum用是15~30M單位的Gas定義，這數字隨不同的情況會浮動。

[ 智能合約 ]

• 與老大哥Bitcoin最大的差異，就是Ethereum原生支援了智能合約，也就是可以在區塊鏈上部署程式碼。
• 關於部署一個智能合約，具體來說，會先用Solidity這程式語言寫好程式，用Remix編譯成Bytecode，再把這個Bytecode放到Input Data這個區塊的欄位中，把傳送地址填上0x0，之後就跟一筆普通的交易一樣廣播出去就行。
• 部署一個合約後，合約會有一個屬於自己的永久地址，叫做Contract Account (CA)；與之相對的，一般使用者的地址叫做Externally Owned Account (EOA)。以太坊上面就這兩種地址類型。
• 舉個例子，例如ETH原先的設計，是拿來作為使用以太坊網路，所要的支付Gas Fee用，而它其實並不是一個符合ERC-20的代幣，導致了一個很搞笑的情況：ETH無法在很多以太坊上的DApp中直接使用。解決辦法就是部署一個智能合約，你把1 ETH發送過去，合約回傳一個符合ERC-20的Wrapped ETH(WETH)給你，這種Swap的行為，背後就是透過智能合約來完成的。
• 或例如你想要讓BTC在以太坊上面流通，就能發送ERC-20版本的USDC，給到一個由某個DAO所部署的智能合約，它會把收到的USDC拿去買一顆BTC作為抵押品，並發出一顆符合ERC-20的Wrapped BTC給你，讓WBTC可以完美的錨定BTC（因為每顆WBTC背後就是一顆BTC），變相達到使BTC在Ethereum上流通的目的。
• 大部分的智能合約都會去兼容ERC-20，這背後的原因是要增進可組合性（Composability）。這邊有一個進階但有趣的細節是：所有ERC 20的代幣都是有一支專門的Smart Contract在管理的，也就是說，你帳戶所擁有的例如USDC，其實是在USDC的CA中，有個資料庫說你這個EOA有多少的USDC。一個EOA要發送ERC 20 token給其他EOA時，它是透過呼叫CA上的transfer功能來完成。唯一的例外是ETH的發送，是能直接從EOA送到其他EOA，所以ETH也被稱謂native token。

[ Nonce ]

• 這邊談的是Ethereum上面的交易時的Nonce。注意，它跟我們之前在《如何防止一個帳本被篡改》上面所說的那個挖礦的亂數Nonce沒有任何關係。
• 在以太坊黃皮書中的定義，它是一個從零開始的嚴格遞增的整數，用來記錄一個帳戶交易的順序。
• 當EOA向外發送一筆交易，或是CA每創建一個合約，就會把Nonce值加一。
• 一個帳戶中，發送的每一筆交易時，可以自己主動設定一個Nonce值，用來告訴礦工Tx的前後順序，Nonce值越小的會先被處理。
• 沒有Nonce的話，如果Tx Pool中有兩筆以上同帳戶的Pending Tx，會讓不同礦工可以有不同的打包順序，而這會出問題。
• 這機制能避免Replay Attacks（重送攻擊）：別人可以直接複製你的Tx的資訊，就會再執行交易一次。如果附上Nonce的話，就只能被礦工打包一次，以此來規避這問題。重送攻擊就是以太坊版本的雙花攻擊。（礦工會檢查，例如已經有nonce = 3的交易，再看到一筆nonce = 3，會自動忽略丟棄。）
• 如果想要加速交易的話，就發送同Nonce同內容的交易請求，把Gas Price調高就行，因為Gas Price低的那個永遠不會被執行到。
• 想要取消交易也是同個道理，同Nonce，內容改成發送0 ETH之類的，再把Gas Price調高，取消的成本就是這個gas fee。
• Nonce是可以跳號設定的：當中間的交易被填滿的時候，這一筆原先跳號的會正常地繼續被執行。例如我的帳號目前Nonce是3，我先送了一筆Nonce為5的交易訊息，可以先送，但它會等到Nonce為4的交易完成之後，才接著被執行。
• 一個帳戶最多能在Tx Pool裡面中，放入64筆待交易的Pending Tx，而不能無限累積一堆在Tx Pool中。

上面的內容，希望能讓你嚐到一點以太坊的味道，但其實作爲一台世界電腦，以太坊有一個「狀態（State）」的觀念我們一直沒有提到，這一部分之後會來講。Be Happy & Stay Tuned，回頭見！