以太坊专题（一）：以太坊开发入门指南

很多同学已经迫不及待想加入区块链开发团队，但又觉得无从下手。 本文将以以太坊平台为背景以太坊多久能挖一个币，通俗易懂地介绍以太坊开发中涉及的各种晦涩概念，让您轻松上手。

什么是以太坊

以太坊是一个基于区块链技术的去中心化应用平台。 它允许任何人在平台中构建和使用运行在区块链技术上的去中心化应用程序。

不懂这句话的同学可以理解为以太坊就是区块链中的Android。 它是一个开发平台，允许我们编写基于区块链技术的应用程序，如 Android Framework。

在没有以太坊之前，写一个区块链应用是这样的：复制一份比特币代码，然后更改加密算法、共识机制、网络协议等底层代码（SGD）。

以太坊平台封装了区块链底层技术，允许区块链应用开发者直接基于以太坊平台进行开发。 开发者只需要专注于应用本身的开发，大大降低了难度。

目前围绕以太坊已经形成了一个比较完整的开发生态系统：在社区的支持下以太坊多久能挖一个币，有很多开发框架和工具可以选择。 智能合约 什么是智能合约

以太坊上的程序称为智能合约，它是代码和数据（状态）的集合。

智能合约可以理解为用代码编写的合约（特殊交易），可以在区块链上自动执行（由消息驱动）。

智能合约英文为Smart Contract，与人工智能（AI：Artificial Intelligence）的智能无关。 Nick Szabo 于 1995 年首次提出智能合约的概念，其概念非常简单，就是将法律规定写成可执行代码。 当时还没有区块链，但智能合约是区块链的最佳搭档。 我们知道合同一定要一式两份，三四份，不能由一方控制。 这就是权力下放。

在Bitcoin Script中，我们提到比特币交易是可以编程的，但是Bitcoin Script有很多的局限性，可以编写的程序也是有限的。

另一方面，以太坊更完备（在计算机科学术语中，它被称为“图灵完备”），使我们能够像任何高级语言一样编写几乎可以做任何事情（智能合约）的程序。

智能合约非常适用于对信任度、安全性和持久性要求高的应用场景，例如：数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权管理、物联网、点对点交易， ETC。

目前除了数字货币外，真正的应用并不多（就像移动平台刚刚开始出来一样）。 相信在1到3年内，各种杀手将逐渐出现。

编程语言：Solidity

官方推荐的智能合约编程语言是Solidity，文件扩展名以.sol结尾。

Solidity 语言与 JavaScript 非常相似，用它来开发合约并将它们编译成以太坊虚拟机字节码。

还有 Viper、Serpent、LLL 和 Bamboo。 建议您仍然使用 Solidity。 更新：官方不再推荐使用 Serpent。 建议 Serpent 用户切换到 Viper，这是一种类似 Python 的语言。

Browser-Solidity是一款针对浏览器的Solidity IDE，大家可以点击查看，

运行环境：EVM

EVM（以太坊虚拟机）是以太坊中智能合约的运行环境。

Solidity之于EVM，就像它之于JVM的关系一样，所以大家很容易理解。 以太坊虚拟机是一个隔离的环境，EVM 内部运行的代码无法从外部访问。

EVM 在以太坊节点上运行。 当我们将合约部署到以太坊网络后，合约就可以在以太坊网络上运行了。

合同编制

合约的字节码形式运行在以太坊虚拟机上。 我们需要在部署之前编译合约。 您可以选择 Browser-Solidity Web IDE 或 solc 编译器。

合同部署

在以太坊上开发应用程序时，经常会用到以太坊客户端（钱包）。 我们在开发的时候一般不会接触到客户端或者钱包的概念。 它是什么？

以太坊客户端（钱包）

以太坊客户端，其实我们可以理解为开发者工具，提供账户管理、挖矿、转账、智能合约部署和执行等功能。

EVM 由以太坊客户端提供

Geth是以太坊开发中使用的典型客户端，基于Go语言开发。 Geth 提供了一个交互式命令控制台，通过命令控制台包含了以太坊的各种功能（API）。 我们会在后面的文章中介绍Geth的使用，这里先有个概念。

Geth控制台类似于Chrome浏览器开发者工具中的控制台，但Geth控制台运行在终端中。 与Geth相比，Mist是一个图形化操作界面的以太坊客户端，如何部署

以太坊中有两种类型的账户：

外部账户 此类账户由私钥控制（由人控制），不与任何代码关联。 合约账户 这种类型的账户由它们的合约代码控制，并有与之相关的代码。 与比特币的 UTXO 设计不同，以太坊使用更简单的账户概念。 两种类型的帐户对于 EVM 都是相同的。

外部账户与合约账户的区别和关系是：外部账户可以通过自己的私钥创建并签署交易，向另一个外部账户或合约账户发送消息。

两个外部账户之间发送消息就是价值传递的过程。 但是从外部账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码，允许它执行各种操作（例如转移代币、写入内部存储、挖掘新代币、执行一些计算、创建新合约等等）。

只有当外部账户发出指令时，合约账户才会执行相应的操作。

合约部署是将编译好的合约字节码以通过外部账户发送交易的形式部署到以太坊区块链中（实际部署只有在实际矿工出块后才算成功）。

跑步

部署合约后，当需要调用智能合约的方法时，只需要向合约账户发送消息（交易）即可。 消息触发后，智能合约的代码将在 EVM 中执行。

气体

与云计算类似，占用区块链的资源（无论是简单的转账交易，还是合约的部署和执行）也需要相应的费用（天下没有免费的午餐，对吧！）。

以太坊使用 Gas 机制进行计费。 Gas 也可以被认为是一个工作量单元。 智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型、占用的内存等），完成操作所需的 Gas 就越多。

为任何特定合约运行合约所需的天然气量是固定的，并由合约的复杂性决定。

Gas price 由运行合约的人在提交运行合约的请求时指定，以确定他愿意为这笔交易支付的费用：Gas price（以以太坊计价）* Gas​​ 量。

Gas 的目的是在支付执行费用的同时限制执行交易所需的工作量。 当EVM执行一笔交易时，Gas会按照一定的规则逐渐消耗。 无论在哪里执行，一旦Gas耗尽，都会触发异常。 当前call frame所做的所有状态修改都会被回滚，如果执行结束时还有Gas剩余，则将Gas返还给发送账户。

如果没有这个限制，就会有人写一个无法停止的合约（比如：无限循环）来封锁网络。

所以实际上（把前面的内容串起来），我们需要一个有以太币余额的外部账户来发起交易（普通交易或者部署，运行合约），在运行的时候，矿工收取相应的工作量费用。

以太网络

有焦急的同学要问了，没有以太坊怎么开发智能合约呢？ 您可以选择以下方法：

选择以太坊官网测试网Testnet

在测试网络中，我们可以轻松获得免费的以太坊，但缺点是初始化节点需要很长时间。

使用私有链

创建自己的以太坊私有测试网络，通常称为私有链，我们可以将其作为测试环境来开发、调试和测试智能合约。

通过上面提到的Geth，很容易创建一个属于自己的测试网络。 你想挖多少以太币就挖多少，不需要同步整个官网的区块链数据。

使用开发者网络（模式）

相对于私有链，在开发者网络（模式）下，会自动分配一个余额较大的开发者账户供我们使用。

使用模拟环境

另一种创建测试网络的方法是使用testrpc，这是一个使用内存在本地模拟的以太坊环境，开发调试更方便快捷。 而testrpc可以帮助我们在启动时用资金创建10个测试账户。

开发合约时，在testrpc中测试通过后，即可部署到Geth节点。

更新：testrpc 现在已经合并到 Truffle 开发框架中，现在命名为 Ganache CLI。

Dapp：去中心化应用

以太坊社区将基于智能合约的应用称为去中心化应用（Decentralized App）。 如果我们把区块链理解为不可篡改的数据库，将智能合约理解为与数据库打交道的程序，那么理解Dapp就很容易了。 一个Dapp不仅要有智能合约，还需要有友好的用户界面等等。

松露

Truffle 是一个 Dapp 开发框架。 它可以帮助我们处理很多无关紧要的小事，让我们可以快速开始编写代码-编译-部署-测试-打包DApp的流程。

总结

现在总结一下，以太坊是一个让我们可以很方便的使用区块链技术开发去中心化应用的平台。 在这个应用程序中，Solidity 用于编写与区块链交互的智能合约。 合约写好之后， 之后我们需要通过以太坊客户端使用一个有余额的账户来部署和运行合约（使用Truffle框架可以更好的帮我们做这些事情）。 为了方便开发，我们可以使用Geth或者testrpc搭建测试网络。