2.2 以太坊架構(gòu)

根據(jù)以太坊白皮書 A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform的描述，以太坊架構(gòu)如圖2-2所示。

如圖2-2所示，以太坊架構(gòu)分為7層，由下至上依次是存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、協(xié)議層、共識(shí)層、合約層、應(yīng)用層。

其中存儲(chǔ)層主要用于存儲(chǔ)以太坊系統(tǒng)運(yùn)行中的日志數(shù)據(jù)及區(qū)塊鏈元數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)技術(shù)主要使用文件系統(tǒng)和LevelDB。

數(shù)據(jù)層主要用于處理以太坊交易中的各類數(shù)據(jù)，如將數(shù)據(jù)打包成區(qū)塊，將區(qū)塊維護(hù)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，區(qū)塊中內(nèi)容的加密與哈希計(jì)算，區(qū)塊內(nèi)容的數(shù)字簽名及增加時(shí)間戳印記，將交易數(shù)據(jù)構(gòu)建成Merkle樹，并計(jì)算Merkle樹根節(jié)點(diǎn)的hash值等。

與比特幣的不同之處在于以太坊引入了交易和交易池的概念。交易指的是一個(gè)賬戶向另一個(gè)賬戶發(fā)送被簽名的數(shù)據(jù)包的過程。而交易池則存放通過節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證的交易，這些交易會(huì)放在礦工挖出的新區(qū)塊里。

以太坊的Event（事件）指的是和以太坊虛擬機(jī)提供的日志接口，當(dāng)事件被調(diào)用時(shí)，對(duì)應(yīng)的日志信息被保存在日志文件中。

與比特幣一樣，以太坊的系統(tǒng)也是基于P2P網(wǎng)絡(luò)的，在網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)既有客戶端角色，又有服務(wù)端角色。

協(xié)議層是以太坊提供的供系統(tǒng)各模塊相互調(diào)用的協(xié)議支持，主要有HTTP、RPC協(xié)議、LES、ETH協(xié)議、Whipser協(xié)議等。

以太坊基于HTTP Client實(shí)現(xiàn)了對(duì)HTTP的支持，實(shí)現(xiàn)了GET、POST等HTTP方法。外部程序通過JSON RPC調(diào)用以太坊的API時(shí)需通過RPC（遠(yuǎn)程過程調(diào)用）協(xié)議。

Whisper協(xié)議用于DApp間通信。

LES的全稱是輕量級(jí)以太坊子協(xié)議（Light Ethereum Sub-protocol），允許以太坊節(jié)點(diǎn)同步獲取區(qū)塊時(shí)僅下載區(qū)塊的頭部，在需要時(shí)再獲取區(qū)塊的其他部分。

共識(shí)層在以太坊系統(tǒng)中有PoW（Proof of Work）和PoS（Proof of Stake）兩種共識(shí)算法。

合約層分為兩層，底層是EVM（Ethereum Virtual Machine，即以太坊虛擬機(jī)），上層的智能合約運(yùn)行在EVM中。智能合約是運(yùn)行在以太坊上的代碼的統(tǒng)稱，一個(gè)智能合約往往包含數(shù)據(jù)和代碼兩部分。智能合約系統(tǒng)將約定或合同代碼化，由特定事件驅(qū)動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行。因此，在原理上適用于對(duì)安全性、信任性、長(zhǎng)期性的約定或合同場(chǎng)景。在以太坊系統(tǒng)中，智能合約的默認(rèn)編程語(yǔ)言是Solidity，一般學(xué)過JavaScript語(yǔ)言的讀者很容易上手Solidity。

應(yīng)用層有DApp（Decentralized Application，分布式應(yīng)用）、以太坊錢包等多種衍生應(yīng)用，是目前開發(fā)者最活躍的一層。