原文：https://medium.com/@preethikasireddy/how-does-ethereum-work-anyway-22d1df506369

以太坊到底是什么

可能大家也从网络，报刊，杂志上看到了区块链，那区块链到底是什么呢。简而言之，区块链就是一个网络上开放的数据库，可以永久的记录大家的交易。重点是这个数据库，是不用任何中心化的组织来维护，以及保护它的安全（比如防止黑客篡改其中的数据）。与之相应的，它的运作方式就是一个无需互信的交易系统，一个框架，其中的每个个体，可以与其它人进行p2p交易，中间不需要信任任何第三方或者任何人。

嗯，仍然没有明白？本文会从技术角度来说明它到底是什么，当然会尽量用浅显易懂的方式。如果你是技术人员，或者你不是技术人员，都希望你们能看懂。

技术同学可以生啃：

以太坊白皮书：https://github.com/ethereum/wiki/wiki/White-Paper

以太坊黄皮书（技术架构实现，最近开源）：http://gavwood.com/paper.pdf

后文是对黄皮书的内容的拆解，但加入了一些自己的理解。

区块链定义

区块链是“cryptographically secure transactional singleton machine with shared-state.” 我们来把这里面定义的概念拆解一下。

• “Cryptographically secure” 这里是指电子货币由复杂的数据算法保障，算法是难以攻破的。比如，你不能创建一个假交易，或者抹掉自己曾经的交易。
• “Transactional singleton machine”在系统中创建的所有交易，只有单一实例。换句话说，整个系统只会存在一个全网络的共识（比如，某人花没花过某笔钱，某账户的余额是多少）。
• “With shared-state”意味着系统中的状态是共享的，且对所有人开放。

以太坊就是上述区块链定义的一个实现。

以太坊区块链实现说明

以太坊区块链根本上说是一个基于交易的状态机。状态机¹，是一个计算机术语，是指基于读入一系列不同输入，从一个状态转为不同的另一种状态。

以太坊的状态机，从一个“创世状态”开始。这与一个完全空白的状态一样，在整个网络中没有发生过任何交易。当交易执行时，创世态转换成某些最终态。在任何这些时间点，这些最终态即代表以太坊的当时的状态。

以太坊的状态是由数以百万计的交易组成的。这些交易会打包成一个个的区块。一个区块包含有一系列的交易，每个区块又由之前的区块一个个的串联起来。

为了能让一个状态转换到另一个状态，一个交易必须是有效的。一个交易是否有效是通过校验流程，也就是大家熟知的挖矿。挖矿是一组节点服务器花费其算力来创建一个有效的交易块的过程。

任何一个节点都可以在网络上，声明自己是一个矿工，从而尝试来创建并校验一个区块。全球同一时间有非常多的矿工在同一时间尝试来创建并检验区块。每个矿工需要在提交一个区块到区块链上时，提供一个数学证明作为一个证明：如果证明有效，而区块一定是有效的。

当一个区块被添加到主链上，矿工必须证明这个块比其它竞争者都要快。通过让每个矿工提交一个数据证明来校验每个块的有效性的过程，即是大家所知的工作量证明（proof of work或POW）。

一个成功验证一个新区块矿工，将能获得奖励。以太坊区块链有一个内置的代币叫ether。每个产生新区块的矿工，将会奖励被奖励新生成的代币。

你也许会想：谁能保证每个人都在同一条链上？会不会有少部分的矿工试图创建他们自己的区块链？

前面，我们已经定义了区块链是一个“ transactional singleton machine with shared-state”。通过这个定义，我们可以知道，全网只会有一个共识，每个人都必须认可。如果有多个状态（多个链）将会毁掉这个系统，这样将不知道哪个状态是对的。举例来说，如果链出现了分叉，你可能在一个链上有10个币，而在另一个链上却有20个币。在这样的场景下，我们将没办法确定哪个链上的数据是有效的。

当多个路径生成时，如下图。我们就产生了一个分叉。我们希望能避免分叉，因为他会摧毁这个系统，来强制人们选择他们相信哪条链。

为了确定哪条路径是最有效的，从而来阻止多链的产生，以太坊使用了一个机制叫GHOST protocol。

“GHOST” = “Greedy Heaviest Observed Subtree”

简单来说，GHOST协议是找到那条花费了最多算力的那条链。一个办法是使用最近区块的区块高度（叶子节点），实际代表的是当前链的总区块数。区块数越大，挖矿的证明一定是最大的，才能最终到达这个节点。通过这个方式可以允许我们在当前的状态