在区块链这个范畴里，以太坊是非常耀眼的。然而，它的那些基本要素比较复杂，像区块、账户、状态、交易、费用等，就好像是神秘的密码似的。了解这些要素，是深入理解以太坊的关键，而这正是我们今天要讲述的内容。
区块
一个区块包含着多方面重要内容。一方面，它是由区块头、交易列表以及叔块所组成的。在以太坊的体系里，每一个区块就如同一个既具有独立性又与其他区块相互关联的单元。就好像多米诺骨牌中的一块那样，这个单元记录着以太坊网络在特定某个时刻的信息。以太坊当中的每一个新的区块都携带着上一个区块的哈希值，这种链式的结构保证了区块链的完整性。从最开始的创世区块开始，随着时间一直不断地向前推进，新的区块在持续地产生，并且没有终点。
另外，系统会对每生成一个区块的当前状态进行一次快照，并且将其存于区块头。孤块是一种特殊的存在，它最多能有 6 个高度。这就是为什么会有 6 个区块确认主链这一说法。同时，3）交易列表会把本区块里的交易内容存储起来。
账户
在以太坊中，账户是重要的基本元素。账户分为外部拥有账户与合约账户。以太坊网络中每个人的身份标识依赖于账户。每个账户都有独特的标识属性，比如 nonce 。从时间顺序角度看，nonce 可被简单理解为一个账户发起交易或创建合约的序号。例如在 2023 年 10 月这个特定时间，上海的张先生查看自己的以太坊账户时，能看到自己账户的交易序号。这对管理他自己的账户交易历史很重要。
"blocks" : [
{
"blockHeader" : {
"bloom" : "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
"coinbase" : "0x3535353535353535353535353535353535353535",
"difficulty" : "0x020000",
"extraData" : "",
"gasLimit" : "0x05f5e100",
"gasUsed" : "0x014fa1",
"hash" : "0x39f4659b079e257df8fd7e699528531e97a6b8a442ca0d11200c4a2f7433c483",
"mixHash" : "0x7379f33af4ae2db7e293f808a165135d0b1a99572cc96fb9f7d17ef64a751969",
"nonce" : "0x8e08d7aabeee8773",
"number" : "0x01",
"parentHash" : "0xadbef3bf0b3b7b14f6e7b1a45d240ecc863543a279a86c23f60170e8e7a6bcc3",
"receiptTrie" : "0xb21660268480338c0cd0613358315359b619bd527d5850949c4863cddaec316b",
"stateRoot" : "0xde4ce9b5b2f88ab1680962c64281224b1743bdf94bd6a9e390ea779ff616c1f7",
"timestamp" : "0x03e8",
"transactionsTrie" : "0x56445ba866f3e41851154fb8700dcec8556a178f1833021e030b8a47b494769d",
"uncleHash" : "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347"
},
"rlp" : "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",
"transactions" : [
{
"data" : "0x30c8d1da000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000600000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000230644e72e131a029b85045b68181585d2833e84879b9709143e1f593f0000000",
"gasLimit" : "0x030d40",
"gasPrice" : "0x01",
"nonce" : "0x46",
"r" : "0x21a28cc82b40931239f8653ffa5300e1a506c0ef7fb79a663772cafe6558ab44",
"s" : "0x75af23441f7f176a2770af41142c77b671391209b15d59144e7a1332179b5e14",
"to" : "0xc305c901078781c232a2a521c2af7980f8385ee9",
"v" : "0x1b",
"value" : "0x00"
}
],
"uncleHeaders" : [
]
}
]以太坊网络运行时，账户之间的交互具有重要性。账户会开展交易，同时会与合约账户进行交互，而这些交互都是按照账户的标识来予以执行的。
type Header struct {
ParentHash common.Hash //Hp，上一区块全部内容的hash，区块因它而成链！
UncleHash common.Hash //Ho，本区块的ommers（所有叔块）列表的hash
Coinbase common.Address //Hc，成功挖出本区块的矿工地址，用于接收矿工费
Root common.Hash //Hr，本区块所有交易的状态tree的根hash
TxHash common.Hash //Ht，本区块所有交易tree的根hash
ReceiptHash common.Hash //He，本区块所有交易的收据的tree的根hash
Bloom Bloom //Hb，交易收据日志组成的Bloom过滤器
Difficulty *big.Int //Hd，本区块难度级别
Number *big.Int //Hi，区块序号，从创世块0递增
GasLimit uint64 //Hl，每个区块当前的gas limit
GasUsed uint64 //Hg，本区块交易消耗的总gas
Time *big.Int //Hs，本区块创建时的Unix时间戳
Extra []byte //Hx，区块附加数据，<=32字节
MixDigest common.Hash //Hm，256位的hash，与nonce组合证明出块执行了足够的计算
Nonce BlockNonce //Hn，64位的hash，与MixDigest组合证明出块执行了足够的计算
}状态
系统状态被称为 world state，它呈现为一种 trie 结构。这个结构就像系统的中枢神经一样。因为它承担着整个以太坊网络中所有账户的状态。不过，只有它的根哈希存在于区块头的 Root 中。每当一个区块被挖出并且被确认的那一瞬间，区块头里的 Root 就仿佛是这个时刻系统状态的一张照片，把当时系统的情况给记录了下来。
任意两个账户之间进行交易，这种交易能引起 world state 的改变，就像涟漪一样。相邻区块之间的状态差别比较小。但由于 trie 结构很高效，所以能够很好地应对账户状态持续变化的情况。
交易
交易在以太坊网络中占据重要地位。从定义上来说，交易是由外部拥有账户发出的，经过了加密签名并且序列化的指令。每一笔交易都有其特定的规则。比如，Tn 必须和发起交易账户的 nonce 保持相等。以 2022 年美国的某一个以太坊交易为例，如果一个投资者想要发起交易，就一定要按照这个规则来进行。
type Account struct {
Nonce uint64 // σ[a]n ,若为EOA是发送的交易序号，如为CA是合约创建的序号。
Balance *big.Int // σ[a]b ，这个地址的余额。
//merkle root of the storage trie
Root common.Hash // σ[a]s ，账户自身内容RPL编码组成的Merkle Trie的根哈希
CodeHash []byte // σ[a]c ，账户绑定的EVM Code，账户一经创建不可修改。
}根据交易类型的不同，我们会把 Td 和 Ti 区分开来。如果交易属于消息调用类型，那么 Td 就表示输入数据。像在使用注册域名的合约服务时，Td 就是该服务所需要的那些参数。要是交易是创建合约类型，Ti 就代表一段初始化代码，并且这段代码只会被执行一次。
费用
在以太坊中，费用的概念较为特别。这里存在 gas 和 eth 这两个概念。gas 是具有固定衡量标准的价值，它的状态较为稳定。eth 是在市场上会迅速变化的价格。就像在商店里，gas 如同商品的固定标价，而 eth 可能会因市场的供需关系而产生波动。许多以太坊虚拟机的操作指令消耗的费用是以 gas 来计价的，并且 gas 的最小单位是 wei。另外，之所以有存储收费，是因为一旦合约使状态数据库的存储增大，所有节点都需要增加存储，这是有成本的。
存储器的成本在不同地区的节点是有差异的。像在欧洲的数据中心节点，由于电力成本以及硬件成本等因素的作用，存储器收费的权重会比较高。
type txdata struct {
AccountNonce uint64 //Tn
Price *big.Int //Tp
GasLimit uint64 //Tg
Recipient *common.Address //Tt
Amount *big.Int //Tv
Payload []byte //Td || Ti
V *big.Int
R *big.Int
S *big.Int
// This is only used when marshaling to JSON.
Hash *common.Hash
}交互中的状态转换
当我们与以太坊交互时，就如同一个人在复杂机器上对零件进行操作。我们进行的行为是执行交易，通过这种方式来改变系统的状态。我们用Υ表示状态转换函数，用 T 代表交易，用σ表示初始状态，用σ′表示经过转换后的状态。我们持续发起交易，就像流水线上不断组装零件一样。从创世区块开始，无穷无尽的交易一直在刷新系统状态，就像河流中的水不断流动推动水车转动一样。
如果你想深入了解以太坊，那么这些基本元素是入门的基础。你是否对以太坊的这些基本元素有了自己的新想法？欢迎大家点赞、分享并留下评论。
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