是什麼使以太坊成為可編程區塊鏈？

了解以太坊的核心體系結構

以太坊通常被描述為可編程區塊鏈，該術語將其與Bitcoin（例如Bitcoin）等早期區塊鏈區分開。關鍵區別在於以太坊執行智能合約的能力 - 用代碼編寫的自己執行協議，該協議自動執行沒有中介的規則和條件。與主要支持交易腳本以進行價值傳輸的Bitcoin不同，以太坊的設計是從頭開始設計的，以支持Turing-Complete-Complete編程，這意味著開發人員可以編寫對各種輸入和狀態響應的複雜邏輯。

以太坊的可編程性的核心是以太坊虛擬機（EVM） 。 EVM是一個運行時環境，該環境在網絡中的所有節點上執行智能合同代碼。每個以太坊節點都運行EVM，確保對每個計算的結果達成共識。該分散的執行模型可確保程序在整個網絡上的行為相同，無論單個節點的硬件或軟件環境如何。

EVM解釋字節碼（從固體或Vyper等高級語言）中構成低級指令。每個操作都消耗了預定義的氣體，這是一個測量計算工作的單位。這種機制通過要求用戶支付計算費用來阻止無限的循環和資源濫用。氣體系統是以太坊的安全性和可擴展性不可或缺的一部分，因為它使經濟激勵措施與網絡穩定性保持一致。

智能合約：可編程性的基礎

智能合約是實現以太坊的可編程性的主要機制。這些是在滿足預定義條件時自動執行的區塊鏈上部署的透明程序。例如，只有在驗證數字簽名或達到特定日期之後，才可以對智能合約進行編程以發布資金。

為了創建智能合約，開發人員使用堅固性編寫代碼，這是以太坊上使用的最廣泛使用的語言。該過程涉及多個步驟：

• 使用函數，變量和事件在.sol文件中編寫合同邏輯
• 使用堅固編譯器（ solc ）編譯代碼以生成字節碼
• 通過事務部署字節碼到以太坊網絡
• 使用其獨特的合同地址與合同互動

部署後，該合同位於區塊鏈上，可以通過外部帳戶或其他合同來調用。所有互動均記錄為交易，以確保完整的可調性。由於代碼是不可變的，因此無法對任何錯誤或漏洞進行修補後，強調需要進行嚴格的測試。

智能合約可以代表廣泛的應用程序：從分散的財務（FEFI）協議（例如貸款平台）到無遺忘代幣（NFT）市場。它們的可編程性使開發人員可以將業務邏輯直接編碼到區塊鏈中，從而實現無信任的自動化。

分散應用程序（DAPP）和以太坊生態系統

以太坊的可編程性超出了單個智能合約，以支持全面分散的應用程序（DAPP） 。 DAPP是一個前端應用程序（通常是基於網絡的），它與區塊鏈上的一個或多個智能合約進行交互。與傳統應用不同，DAPP不依賴集中式服務器。相反，他們使用區塊鏈進行數據存儲和邏輯執行。

要構建DAPP，開發人員通常遵循此工作流程：

• 使用react或vue.js等框架設計用戶界面
• 使用web3.js或ethers.js庫將前端連接到以太坊網絡
• 配置連接到提供商，例如metamask或infura
• 使用JavaScript從前端調用智能合同功能
• 通過錢包界面處理交易簽名

例如，DEFI DAPP可能允許用戶向流動性池提供資產。前端收集用戶輸入，構建交易以調用池的deposit()函數，並提示用戶通過metAmask簽名。一旦確認，交易就會廣播到網絡並由EVM處理。

Dapps利用以太坊的可編程性創建無許可的，耐心的服務。用戶通過私鑰保留對其資金的控制，沒有任何中央權力可以更改智能合約中編碼的規則。

升級和網絡發展：支持可編程性

以太坊保持可編程區塊鏈的能力，其網絡升級能力得到了增強。這些升級是通過以太坊改進建議（EIPS）實施的，該建議建議對協議進行更改。像EIP-1559 （改革交易定價）和合併（將以太坊轉換為有驗證證明的合併）這樣的著名升級證明了網絡的適應性。

通過開發人員，節點運營商和更廣泛的社區之間的共識來協調升級。一旦接受EIP， Geth或Nethermind等客戶就會實施更改。節點必須升級其軟件以保持與網絡兼容，以確保根據新規則繼續執行智能合約。

這些升級通常通過提高效率，降低成本或擴大功能來提高可編程性。例如， EIP-4844引入了Proto-DankSharding ，從而降低了第2層滾動的數據可用性成本。通過使鍊鍊計算更加負擔得起和可擴展，這間接使DAPP開發人員受益。

以太坊設計中的互操作性和合併性

以太坊的可編程性的一個關鍵方面是合成性，這是不同智能合約無縫交互的能力，例如構件。這意味著DEFI協議可以在另一個協議中直接調用函數，從而跨多個平台實現複雜的財務運營。

例如，用戶可能會使用分散的交換（DEX）交換令牌，然後將這些令牌提供給貸款協議，所有這些都在單個交易中。這是可能的，因為所有合同均位於相同的區塊鏈上，並遵守NFT的ERC-20和ERC-721等通用標準。

開源代碼和公共可訪問的合同地址進一步增強了合成性。開發人員可以檢查，審核並將現有合同整合到自己的項目中。這種透明度促進了創新並減少了努力的重複。

此外，以太坊支持通過橋樑和2層溶液的跨鏈互操作性。儘管這些引入複雜性，但它們將以太坊的可編程性擴展到了本地鏈之外，從而使DAPP與資產和其他網絡上的邏輯進行交互。

常見問題

可以使用任何編程語言在以太坊上編寫智能合約嗎？儘管堅固性是最受歡迎的，但以太坊支持其他語言，例如Vyper ，強調安全性和簡單性。此外，還存在像YUL （中間語言）和Solang （用於編譯非EVM區塊鏈的堅固性）之類的實驗語言。但是，所有代碼最終都必須彙編為EVM兼容的字節碼。

開發人員如何在部署前測試智能合約？開發人員使用Hardhat或Truffle等框架在當地模擬以太坊環境。這些工具允許在JavaScript或打字稿中編寫自動測試，將合同部署到本地區塊鏈，並在各種條件下驗證行為。諸如Goerli或Sepolia之類的測試網無需花費實際的以太而不用於現實世界測試。

如果智能合同在部署後有錯誤會發生什麼？由於智能合約是不可變的，因此無法直接解決錯誤。開發人員可以部署新合同並重定向用戶，或使用允許邏輯升級的代理模式，同時保留合同狀態。但是，這需要在初始開發過程中進行計劃，並引入額外的複雜性。

以太坊的可編程性是否受汽油成本限制？是的，智能合同中的每項操作都會消耗汽油，而高複雜功能的執行成本可能會變得昂貴。開發人員通過使用有效的數據結構避免循環，利用2層縮放解決方案（如樂觀或仲裁）來優化代碼，以最大程度地減少氣體使用情況，以降低交易成本。