以太坊虛擬機（EVM）

以太坊虛擬機（EVM）是以太坊中智能合約的運行環(huán)境。它不僅被沙箱封裝起來，事實上它被完全隔離，也就是說運行在EVM內(nèi)部的代碼不能接觸到網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)或者其它進(jìn)程。甚至智能合約之間也只有有限的調(diào)用。

賬戶（Accounts)

以太坊中有兩類賬戶，它們共用同一個地址空間。外部賬戶，該類賬戶被公鑰-私鑰對控制。合約賬戶，該類賬戶被存儲在賬戶中的代碼控制。 外部賬戶的地址是由公鑰決定的，合約賬戶的地址是在創(chuàng)建合約時確定的（這個地址由合約創(chuàng)建者的地址和該地址發(fā)出過的交易數(shù)量計算得到，地址發(fā)出過的交易數(shù)量也被稱作"nonce"）

兩類賬戶唯一的區(qū)別是：合約賬戶存儲了代碼，外部賬戶則沒有。

每個賬戶有一個key-value形式的持久化存儲。key，value的長度都是256bit。

另外，每個賬戶都有一個以太幣余額（單位是"Wei"），該賬戶余額可以通過向它發(fā)送帶有以太幣的交易來改變。

交易（Transactions）

一筆交易是一條消息，從一個賬戶發(fā)送到另一個賬戶。交易可以包含二進(jìn)制數(shù)據(jù)（payload）和以太幣。

如果目標(biāo)賬戶包含代碼，該代碼和輸入數(shù)據(jù)會被執(zhí)行。

如果目標(biāo)賬戶是零賬戶（賬戶地址是0），交易將創(chuàng)建一個新合約。正如上文所講，這個合約地址不是零地址，而是由合約創(chuàng)建者的地址和該地址發(fā)出過的交易數(shù)量計算得到。創(chuàng)建合約交易的payload被當(dāng)作EVM字節(jié)碼執(zhí)行。執(zhí)行的輸出做為合約代碼被永久存儲。這意味著，為了創(chuàng)建一個合約，你不需要向合約發(fā)送真正的合約代碼，而是發(fā)送能夠返回真正代碼的代碼。

Gas

以太坊上的每筆交易都會被收取一定數(shù)量的gas，gas的目的是限制執(zhí)行交易所需的工作量，同時為執(zhí)行支付費用。當(dāng)EVM執(zhí)行交易時，gas將按照特定規(guī)則被逐漸消耗。

gas price（gas價格，以太幣計）是由交易創(chuàng)建者設(shè)置的，發(fā)送賬戶需要預(yù)付的交易費用 = gas price * gas amount。 如果執(zhí)行結(jié)束還有g(shù)as剩余，這些gas將被返還給發(fā)送賬戶。

無論執(zhí)行到什么位置，一旦gas被耗盡（比如降為負(fù)值），將會觸發(fā)一個out-of-gas異常。當(dāng)前調(diào)用幀所做的所有狀態(tài)修改都將被回滾。

存儲，主存和棧（Storage, Memory and the Stack）

每個賬戶有一塊持久化內(nèi)存區(qū)域被稱為存儲。其形式為key-value，key和value的長度均為256比特。在合約里，不能遍歷賬戶的存儲。相對于另外兩種，存儲的讀操作相對來說開銷較大，修改存儲更甚。一個合約只能對它自己的存儲進(jìn)行讀寫。

第二個內(nèi)存區(qū)被稱為主存。合約執(zhí)行每次消息調(diào)用時，都有一塊新的，被清除過的主存。主存可以以字節(jié)粒度尋址，但是讀寫粒度為32字節(jié)（256比特）。操作主存的開銷隨著其增長而變大（平方級別）。

EVM不是基于寄存器，而是基于棧的虛擬機。因此所有的計算都在一個被稱為棧的區(qū)域執(zhí)行。棧最大有1024個元素，每個元素256比特。對棧的訪問只限于其頂端，方式為：允許拷貝最頂端的16個元素中的一個到棧頂，或者是交換棧頂元素和下面16個元素中的一個。所有其他操作都只能取最頂?shù)膬蓚€（或一個，或更多，取決于具體的操作）元素，并把結(jié)果壓在棧頂。當(dāng)然可以把棧上的元素放到存儲或者主存中。但是無法只訪問棧上指定深度的那個元素，在那之前必須要把指定深度之上的所有元素都從棧中移除才行。

下一篇文章將繼續(xù)介紹以太坊核心概念。

本文并非本人原創(chuàng)，文章來自于@rink1969, @jan, @shaoping的翻譯和校對，系統(tǒng)的介紹以太坊繞不開這些概念，因此轉(zhuǎn)載過來，特此感謝。

原文：http://wangxiaoming.com/blog/2016/05/07/blockchain-tech-ethereum-concept/