Mastering Ethereum

zangjieliang 2024-12-28 公司簡介 1 次瀏覽 0個評論

本書鏈接：https://github.com/oldnicke/MasteringEthereum

以太坊是一種確定性但實際無界的狀態(tài)機，有兩個基本功能：全局可訪問的單例狀態(tài)和對狀態(tài)進行更改的虛擬機。
進一步說，以太坊是一個開源的、全球的去中心化計算架構(gòu)，它執(zhí)行被稱為智能合約的程序，使用區(qū)塊鏈來同步和存儲系統(tǒng)的狀態(tài)，使用稱為ether的加密貨幣來計量和約束執(zhí)行資源成本。

狀態(tài)機
狀態(tài)機是有限狀態(tài)自動機的簡稱，是現(xiàn)實事物運行規(guī)則抽象而成的一個數(shù)學模型。
包含四大概念：狀態(tài)、事件、動作、變換

區(qū)塊鏈的組件

一個鏈接參與者，傳播交易和包含已驗證交易的區(qū)塊的點對點網(wǎng)絡（基于gossip協(xié)議）
狀態(tài)機中實現(xiàn)的一系列共識規(guī)則
消息，以交易的形式表示
根據(jù)共識規(guī)則處理交易的狀態(tài)機
分布式數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊鏈，記錄所有狀態(tài)轉(zhuǎn)移的日志
共識算法，通過強制參與者競爭并使用共識規(guī)則約束他們，來分散區(qū)塊鏈的控制權
上述內(nèi)容的開源軟件實現(xiàn)

gossip
gossip就是一個并行的圖廣度優(yōu)先遍歷算法。假設A得到某些信息，更新了自身的信息，A需要將信息告訴B、C等，然后B、C告訴其他的D、E、F、G，一直遍歷。如果節(jié)點B收到A的消息，發(fā)現(xiàn)自己早就知道這個消息就直接忽略，從而可以防止圖重復遍歷。和路由器使用的路由表同步算法類似，只不過路由器還會維護每個路徑的cost。gossip常用于維護集群的拓撲結(jié)構(gòu)（路由器也是），被redis、consul使用。

gas
以太坊無法預測合約是否會終止，于是通過gas來限制智能合約使用的資源。
每一條指令都以gas為單位的成本，如果實際計算所消耗的gas超過了gas limit，EVM將終止執(zhí)行。
gas是以太坊用于允許圖靈完備計算的機制

從區(qū)塊鏈到DApps
以太坊從作為一種可用于各種用途的通用區(qū)塊鏈開始，其愿景已經(jīng)擴展為編程DApp到平臺。
DApp代表著比智能合約更廣闊的視角。
一個DApp至少是一個智能合約和一個web用戶界面。
進一步說，DApp是一個基于開放的、去中心化的、點對點基礎架構(gòu)服務的web應用程序

此外，DApp還常常包括其他去中心化組件：
去中心化p2p存儲協(xié)議和平臺
去中心化p2p消息傳遞和平臺

DApp常寫作DApps，D是拉丁字母，讀作 ETH

web3
目前web2
DApp的概念旨在將web引入web3，去中心化對等協(xié)議將進入web應用程序的方方面面

web3代表著web應用程序的新愿景和焦點：從集中擁有和管理的應用程序，到去中心化協(xié)議的應用程序。

Ethereum+web3js+JS庫，會在瀏覽器中運行的js應用程序和以太坊區(qū)塊鏈相連接。此外，web3.js庫還提供了一個名為Swarm的P2P存儲網(wǎng)絡接口和一個成文Whisper的P2P消息傳遞服務。根據(jù)以上組件，開發(fā)人員可以使用完整的應用程序開發(fā)套件來構(gòu)建web3 DApp。

以太坊：ethereum
以太坊貨幣：以太：ether：Ξ

賬戶
外部所有賬戶（EOA）：擁有私人密鑰的賬戶，可以控制資金或?qū)霞s的訪問
合約賬戶：合約賬戶由以太坊記錄，由EVM執(zhí)行的軟件程序的邏輯擁有和控制

以太坊客戶端主要有六種語言編寫
Go：Geth
Rust：parity
C++：cpp-ethereum
Python：pyethereum
Scala：mantis
Java：harmony

輕量級客戶端可連接現(xiàn)有網(wǎng)絡，如自己的完整節(jié)點、公共區(qū)塊鏈、公開或許可的測試網(wǎng)或本地私有區(qū)塊鏈。
實際上常用輕量級客戶端（metamask）在所有不同節(jié)點選項之間切換。
此外輕量級客戶端常和錢包換用，輕量級客戶端除了提供錢包的交易功能外還提供API。

mainnet&testnet

密碼學是以太坊技術基礎
加密可以用來證明秘密的知識而不泄漏（數(shù)字簽名），或驗證數(shù)據(jù)的真實性（數(shù)字指紋）
加密不是以太坊的重要組成部分，因為起通信和交易數(shù)據(jù)沒有加密也不需要加密

簡介

在EOA中，以太的所有權通過數(shù)字密鑰、以太坊地址和數(shù)字簽名建立

公鑰+私鑰（數(shù)字密鑰）
數(shù)字密鑰并不儲存在區(qū)塊鏈上或在區(qū)塊鏈上傳輸，而是儲存在錢包這個簡單的數(shù)據(jù)庫中
錢包中的數(shù)字密鑰完全獨立于以太坊協(xié)議，可以由錢包軟件生成和控制而無需連接區(qū)塊鏈或互聯(lián)網(wǎng)
數(shù)字密鑰可以實現(xiàn)區(qū)塊鏈的去中心化信任和控制、所有權的證明等
?在以太坊的交易中需要包含有效的數(shù)字簽名，該簽名只能由私鑰生成。因此得到了數(shù)字密鑰就意味著成為了該地址的資金所有者
?數(shù)字密鑰成對，為公鑰和私鑰。公鑰類似賬號，私鑰類似密碼。私鑰大部分時候在錢包內(nèi)保存。在交易付款中，收款人由以太坊地址表示，這往往代表公鑰。但也并非所有的以太坊地址都代表公鑰，也可以代表合同。
?公鑰從私鑰中派生而來，公鑰用于接收資金，私鑰用于創(chuàng)建數(shù)字簽名來簽署交易以及支付資金。數(shù)字簽名可用于驗證合同的所有者或者用戶。
?公鑰密碼系統(tǒng)的特點是，很容易在一個方向上計算，但很難在反方向上計算。因此數(shù)字密鑰的安全性和簽名的不可偽造得以保證。

數(shù)學部分

以太坊公鑰
以太坊公鑰是橢圓曲線上的點，是一組滿足橢圓曲線方程的XY坐標
簡單來說，公鑰是兩個數(shù)字連接在了一起，這兩個數(shù)字是從一次單向的計算中從私鑰產(chǎn)生，但你不能從公鑰中算出私鑰
詳細說明
公鑰使用橢圓曲線乘法和私鑰計算：
其中k是私鑰，G是一個常數(shù)點，K的結(jié)果是公鑰
橢圓曲線乘法被密碼學家稱為一種單向函數(shù)
一個橢圓曲線

它將被定義在素數(shù)階上，但在數(shù)學上與實數(shù)階的橢圓曲線相同
而以太坊和比特幣使用的橢圓曲線加密算法都是secp256k1 曲線
曲線可視化：https://www.desmos.com/calculator/ialhd71we3?lang=zh-CN
函數(shù)為：
它被定義在素數(shù)階p上，
常數(shù)點G是橢圓曲線上一點，被稱為基點，很大
參數(shù)n，是使得的最小正整數(shù)（此處0指無窮遠點），具體值是

計算
定義加法：
P1、P2在橢圓曲線上，P3=P1+P2，P3也在橢圓曲線上。
在幾何上，連接P1、P2，與橢圓曲線相交于P3'=(x,y)。而P3=（x,-y）。

無窮遠點：
大致等于零點，常用（0，0）表示，雖然（0，0）不在橢圓曲線上
P1、P2是同一個點，P1、P2的連線是切線；一些時候，切線垂直，此時的P3為無窮遠點
若P1是無窮遠點，P1+P2=P2；此處看到無窮遠點類似零點
定義乘法：
生成公鑰
已知錢包生成了一個大整數(shù)k（為私鑰）和一個橢圓曲線上的點生成點G（所有以太坊用戶的生成點相同）
則公鑰（相當于k次切線+反向，最后可以獲得一個點）
密碼庫（OpenSSL、libsecp256k1）可以幫助計算這個點K=（x,y）
連接公鑰的X和Y坐標：

因為以太坊使用的是未壓縮的公鑰，在前面加上04

即可的得到被序列化后的公鑰
計算以太坊地址
計算以太坊地址使用的是未加04前的公鑰
用以太坊的哈希加密函數(shù)：Keccak-256 處理
保留最后的20個字節(jié)（40位）（大端序中的最低有效字節(jié)）
加上0x表示16進制
即可得到以太坊地址

公鑰：64字節(jié) //046e145ccef1033dea239875dd00dfb4fee6e3348b84985c92f103444683bae07b83b5c38e5e2b0c8529d7fa3f64d46daa1ece2d9ac14cab9477d042c84c32ccd0
私鑰：32字節(jié) //f8f8a2f43c8376ccb0871305060d7b27b0554d2cc72bccf41b2705608452f315
地址：20字節(jié) //0x001d3f1ef827552ae1114027bd3ecf1f086ba0f9

如何判斷正在使用那種哈希加密函數(shù)（FIPS-202還是Keccak-256）
給一個預定輸入，看輸出判斷
常用空輸入

互換客戶端地址協(xié)議（ICAP）為以太坊地址提供多功能、校驗和互操作編碼（錢包檢測是否輸入錯誤地址）
由于ICAP活名稱服務器部署緩慢，現(xiàn)在只有幾個錢包支持ICAP。
新標準以太坊改進建議55（EIP-55）
https://github.com/Ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-55.md

通過修改十六進制地址的大小寫，EIP-55為以太坊地址提供了向后兼容的校驗和
通過修改地址中字母字符的大小寫，我們可以傳達一個校驗和，用來保護地址的完整性，防止輸入或讀取錯誤。如果錢包不支持EIP-55校驗和，會忽略大寫的事實。但如果錢包支持EIP-55校驗和，就可以驗證它并以99.986%的準確度檢測錯誤。

EIP-55計算方式
簡單來說先計算小寫地址的哈希（不帶0x）
如果哈希的相應數(shù)字大于等于0x8，則地址的字母要大寫

輸入地址的時候只要輸錯一位，計算出來的哈希就會發(fā)生變化，導致大小寫的位置完全對不上

錢包只包含密鑰，代幣記錄在區(qū)塊鏈中，用戶通過錢包中的密鑰簽署交易來控制網(wǎng)絡上的代幣。
目前有兩種主要類型的錢包，通過他們包含的密鑰是否彼此相關來區(qū)分
一種是 非確定性錢包 JBOK，其中密鑰是從隨機數(shù)中獨立生成的，密鑰之間互不關聯(lián)（不鼓勵使用，麻煩，一般只有簡單測試的時候用）
一種是 確定性錢包 HD，所有密鑰來自單個主密鑰（成為seed）這種錢包中所有段密鑰互相關聯(lián)，只要seed還在就可以再次生成。確定性錢包使用了許多不同的密鑰推導方法，最常用的是樹狀結(jié)構(gòu)。
HD錢包是管理許多密鑰和地址的強大機制，并可以將他們與一系列英語單詞相結(jié)合（助記詞），更易于轉(zhuǎn)錄和跨錢包的導入導出。這個標準由BIP-39確定。
助記詞和腦錢包不同，區(qū)別在于腦錢包由用戶選擇單詞，而助記次由錢包的隨機性創(chuàng)建并呈現(xiàn)給用戶
種子512 bits（64位16進制）
種子到助記詞
種子不是私鑰，種子可以生成私鑰。助記詞即是錢包的備份。
助記詞是表示HD的種子的隨機數(shù)的單詞序列，從單詞序列足以重建種子并派生所有的密鑰。
創(chuàng)建一個128到256位的隨機序列（熵）。?不同長度的隨機序列，最后生成的助記詞數(shù)量不同。
通過取其SHA256哈希的第一部分（熵長度/32）來創(chuàng)建隨機序列的校驗和。
將校驗和添加到隨機序列的末尾。
將序列按照11bits劃分。
將每個11bits的值映射到預定義字典中的2048個詞中的一個。
助記詞就是單詞的序列。
助記詞到種子
PBKDF2是一個密鑰擴展函數(shù)，可以將熵導出成更長的種子，然后使用種子構(gòu)建HD并生成密鑰。
密鑰擴展函數(shù)有兩個參數(shù)：助記詞和salt
PBKDF2密鑰擴展函數(shù)的第一個參數(shù)是步驟6產(chǎn)生的助記詞。
PBKDF2密鑰擴展函數(shù)的第二個參數(shù)是鹽。鹽由用戶提供的密碼字符串（在產(chǎn)生種子時指定，會改變助記詞）和“mnemonic”組合起來。
PBKDF2使用2048輪HMAC-SHA512哈希算法，擴展助記詞和鹽，生成512位的種子。
128-bit entropy mnemonic code, with passphrase, resulting seed
Entropy input (128 bits)：0c1e24e5917779d297e14d45f14e1a1a
Mnemonic (12 words)：army van defense carry jealous true garbage claim echo media make crunch
Passphrase：SuperDuperSecret
Seed (512 bits)：3b5df16df2157104cfdd22830162a5e170c0161653e3afe6c88defeefb0818c793dbb28ab3ab091897d0 715861dc8a18358f80b79d49acf64142ae57037d1d54
BIP-39標準允許在派生種子時使用可選的密碼短語。如果沒有使用密碼短語，助記詞將被一個由常量字符串"mnemonic" 組成的鹽擴展，從任何給定的助記詞中產(chǎn)生一個特定的512位種子。
這里展示了生成助記詞，種子和擴展私鑰的獨立網(wǎng)頁。
HD錢包的一個特點是能從公開的父公鑰派生子公鑰

交易是由EOA發(fā)起的簽名消息，由以太坊網(wǎng)絡傳輸并在以太坊區(qū)塊鏈上記錄。
它是唯一可以觸發(fā)狀態(tài)更改或者導致合約在EVM中執(zhí)行的東西。
以太坊是一個全球的單實例狀態(tài)機器，交易是唯一可以讓狀態(tài)機運動、改變狀態(tài)的東西。即合約不會自動運行、以太坊不會自動運行，一切運行都始于交易

交易的基本結(jié)構(gòu)
交易的網(wǎng)絡序列化是交易結(jié)構(gòu)的唯一通用標準
交易是一個序列化的二進制消息，其中包含以下數(shù)據(jù)：

nonce：由始發(fā)EOA（外部所有賬戶）發(fā)出的序列號，用于防止消息重播。
gas price：發(fā)起人愿意支付的gas價格（以wei為單位）。
start gas：發(fā)起人愿意支付的最大gas量。
to：目標以太坊地址。
value：發(fā)送到目標地址的ether數(shù)量。
data：變長二進制數(shù)據(jù)。
v,r,s：始發(fā)EOA的ECDSA簽名的三個組成部分。
交易消息不包含from字段，因為交易發(fā)起者的公鑰可以從ECDSA簽名中計算出來。

交易隨機數(shù)nonce
這是交易中最重要也最少被理解的部分。
nonce：與此地址發(fā)送過的交易數(shù)量相等的標量值，或者，對于具有關聯(lián)代碼的帳戶，表示此帳戶創(chuàng)建的合約數(shù)量。
嚴格地說，nonce是始發(fā)地址的一個屬性（它只在發(fā)送地址的上下文中有意義）。但是，該nonce并未作為賬戶狀態(tài)的一部分顯式存儲在區(qū)塊鏈中。相反，它是根據(jù)來源于此地址的已確認交易的數(shù)量動態(tài)計算的。
nonce也可以被用于防止雙花等。

跟蹤nonce
查詢賬戶已確認交易數(shù)量的最新計數(shù)

最新計數(shù)為40，意味著下一個交易的nonce將是40。
nonce有著確認機制，意味著按照順序創(chuàng)建多個交易后，其中有一個交易未被開采，那么后面等所有交易將被卡住。如果出現(xiàn)兩個nonce相同的交易（并發(fā)時出錯），前面的將進行，后面的會被拒絕。

并發(fā)、交易、nonce
在以太坊這種去中心化/分布式實時系統(tǒng)中，并發(fā)會突然出現(xiàn)。
簡單來說，并發(fā)是多個獨立系統(tǒng)同時計算，這些可以在相同的的程序中（多線程）、同樣的CPU中（多進程）或不同的計算機中（分布式）。而以太坊是一個允許（節(jié)點、客戶端、DApps）并發(fā)多系統(tǒng)，但強制實施單一狀態(tài)。

交易gas
gasPrice & startPrice
gasPrice：每單位gas的匯率，1gas=？wei，1ether=10^18wei
startPrice：本次交易愿意付出的gas
gas是以太坊的燃料。gas不是ether，它是獨立的虛擬貨幣，有相對于ether的匯率。gas與ether分離，以保護系統(tǒng)免受隨著ether價值快速變化而產(chǎn)生的波動。

web3界面通過計算幾個區(qū)塊的中間價格來提供gasPrice建議

交易的接收者to
交易的接受人由to指定，包含一個20個字節(jié)的以太坊地址，可以說EOA或合約。
以太坊不會驗證是否有這個地址，任何20個字節(jié)的值都是有效值。
驗證地址是否有效，應該在用戶界面層級完成。
如果發(fā)送到不存在的地址，ehter會燃燒。
實際上也存在著一些專門用于燃燒ether的合約。

交易的價值和數(shù)據(jù)
value&data
value和data可以都有，可以都沒有，可以只有一個
只有value的交易是支付
只有data的交易是調(diào)用
沒有value也沒有data的交易是浪費gas

將value傳給EOA或合約
對于EOA，將把發(fā)送的余額添加到地址的余額中。如果地址之前沒有被觀測過，會創(chuàng)建地址并初始化余額。
對于合約地址，會嘗試調(diào)用data中指定的函數(shù)。如果沒有data，EVM會調(diào)用目標合約的fallback函數(shù)，如果該函數(shù)是payable，將執(zhí)行函數(shù)以確定下一步。
合約可以通過在調(diào)用付款功能時立刻拋出異?；蛴蓷l件來拒絕收款。如果付款成功，合約狀態(tài)將更新，ether余額增加。

將數(shù)據(jù)傳到EOA或合約
一般如果交易包含data，大概率是發(fā)到合約上的。
如果發(fā)送到EOA上，多數(shù)錢包會忽視data
如果發(fā)送到合約上，data將被EVM認為是一個函數(shù)調(diào)用，調(diào)用指定的函數(shù)并將任何編碼參數(shù)傳遞給該函數(shù)。
發(fā)送給合約的data是一個十六進制的編碼
函數(shù)選擇器：函數(shù)原型的Keccak256哈希的前4個字節(jié)。這使EVM能夠明確地識別你希望調(diào)用的功能。
函數(shù)的參數(shù)：根據(jù)EVM定義的各種基本類型的規(guī)則進行編碼。

?交易中data格式的例子
在Faucet.sol中，我們?yōu)槿】疃x了一個函數(shù)：

函數(shù)名稱是withdraw，它只有一個參數(shù)是uint（它是uint256的別名）。所以withdraw的原型將是：

我們來計算這個字符串的Keccak256哈希值（我們可以使用truffle控制臺或任何JavaScript web3控制臺來做到這一點：多數(shù)情況下keccak256和sha3是同義詞）：

散列的前4個字節(jié)是 0x2e1a7d4d（一個字節(jié)是8位，表達0-255，代表兩位十六進制）。
這是我們的“函數(shù)選擇器”的值，它會告訴EVM我們想調(diào)用哪個函數(shù)。
接下來，讓我們計算一個值作為參數(shù) withdraw_amount 傳遞。我們要取款0.01 ether。我們將它編碼為一個十六進制序列化的大端序無符號256位整數(shù)，以wei為單位：

現(xiàn)在，我們將函數(shù)選擇器添加到這個參數(shù)上（填充為32字節(jié)）：

這就是我們的交易的 data，調(diào)用 withdraw 函數(shù)并請求0.01 ether作為 withdraw_amount。

特殊交易：注冊合約
發(fā)送到零地址的，帶有data但是沒有value的交易，表示注冊一個新的合約。
合約注冊交易的to字段包括地址0x0，該地址不代表EOA，也不代表合約，不會花費ether和啟動交易，僅作為注冊合約的目的。

特殊交易：燃燒
燃燒地址

數(shù)字簽名
數(shù)字簽名是用于證明數(shù)字信息或文件真實性的數(shù)學方案。有效的數(shù)字簽名使得收件人有理由相信該信息是由已知的發(fā)件人創(chuàng)建的，發(fā)件人不能否認已發(fā)送信息，信息在傳輸過程中未被更改。（認證+不可否認+完整）
此處討論數(shù)字簽名如何工作，以及如何在不泄露私鑰的情況下提供私鑰所有權的證明。
橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）
ECDSA是用于基于橢圓曲線私鑰/公鑰對的數(shù)字簽名的算法。
數(shù)字簽名在以太坊中的用途
簽名證明私鑰的所有者
授權的證明是不可否認的
簽名證明交易數(shù)據(jù)在交易簽名后不被修改
（認證+不可否認+完整）

數(shù)字簽名如何工作
數(shù)字簽名由兩部分組成。第一部分是使用私鑰從交易中創(chuàng)建簽名，第二部分是允許任何人使用公鑰來驗證簽名。

創(chuàng)建數(shù)字簽名
ECDSA中：

F_sig產(chǎn)生了一個由兩個值組成的簽名Sig，通常稱為R，S

被簽名：交易（來自交易的哈希）
簽名密鑰：EOA私鑰
簽名結(jié)果：簽名

驗證簽名
驗證簽名必須有簽名（R和S）和序列化交易和公鑰（與創(chuàng)建簽名的私鑰對應）。
驗證簽名代表著：只有生成此公鑰的私鑰的所有者才能在此交易上簽名。
如果簽名對此消息有效，返回TRUE

※※※ECDSA數(shù)學--后續(xù)補上※※※

?實踐中的簽名過程
要在以太坊簽署交易，發(fā)件人必須：

創(chuàng)建一個包含九個字短的交易數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
nonce、gasPrice、startGas、to、value、data、v、r、s（rs是ECDSA加密算法的輸出值，即簽名。v是用于恢復結(jié)果的ID）
生成交易的RLP編碼的序列化消息
計算此序列化消息的Keccak256哈希
計算ECDSA簽名，得到r和s

簽名前綴v和公鑰恢復
從ECDSA簽名中計算簽名者公鑰稱為公鑰恢復
交易簽名包含一個前綴值v，它告訴我么兩個可能的R中哪一個是臨時的公鑰。（R和R'是公鑰的兩種可能性）
如果v是偶數(shù)，R是正確值。如果v是奇數(shù)，R'是正確值

離線簽名（為了安全）

交易廣播
以太坊網(wǎng)絡使用“泛洪”路由協(xié)議。每個以太坊客戶端，在_Peer-to-Peer（P2P）中作為_node，（理想情況下）構(gòu)成_mesh_網(wǎng)絡。沒有網(wǎng)絡節(jié)點是“特殊的”，它們都作為平等的對等體。 我們將使用術語“節(jié)點”來指代連接并參與P2P網(wǎng)絡的以太坊客戶端。
交易傳播開始于創(chuàng)建（或從離線接收）簽名交易的以太坊節(jié)點。交易被驗證，然后傳送到_直接_連接到始發(fā)節(jié)點的所有其他以太坊節(jié)點。平均而言，每個以太坊節(jié)點保持與至少13個其他節(jié)點的連接，稱為_鄰居_。每個鄰居節(jié)點在收到交易后立即驗證交易。如果他們同意這是有效的，他們會保存一份副本并將其傳播給所有的鄰居（除了它的鄰居）。結(jié)果，交易從始發(fā)節(jié)點向外漣漪式地遍歷網(wǎng)絡，直到網(wǎng)絡中的所有節(jié)點都擁有交易的副本。
幾秒鐘內(nèi)，以太坊交易就會傳播到全球所有以太坊節(jié)點。從每個節(jié)點的角度來看，不可能辨別交易的起源。發(fā)送給我們節(jié)點的鄰居可能是交易的發(fā)起者，或者可能從其鄰居那里收到它。為了能夠跟蹤交易的起源或干擾傳播，攻擊者必須控制所有節(jié)點的相當大的百分比。這是P2P網(wǎng)絡安全和隱私設計的一部分，尤其適用于區(qū)塊鏈。

寫入?yún)^(qū)塊鏈
雖然以太坊中的所有節(jié)點都是相同的對等節(jié)點，但其中一些節(jié)點由_礦工_操作，并將交易和數(shù)據(jù)塊提供給_挖礦農(nóng)場_，這些節(jié)點是具有高性能圖形處理單元（GPU）的計算機。挖掘計算機將交易添加到候選塊，并嘗試查找使得候選塊有效的_Proof-of-Work_。
不深入太多細節(jié)，有效的交易最終將被包含在一個交易塊中，并記錄在以太坊區(qū)塊鏈中。一旦開采成塊，交易還通過修改賬戶余額（在簡單付款的情況下）或通過調(diào)用改變其內(nèi)部狀態(tài)的合約來修改以太坊單例的狀態(tài)。這些更改將與交易一起以交易_收據(jù)_ receipt 的形式記錄，該交易也可能包含_事件_ events。
我們的交易已經(jīng)完成了從創(chuàng)建到被EOA簽署，傳播以及最終采礦的旅程。它改變了單例的狀態(tài)，并在區(qū)塊鏈上留下了不可磨滅的印記。

賬戶有兩種：EOA和合約賬戶
EOA由以太坊以外的軟件控制
合約賬戶則由EVM內(nèi)運行的軟件控制
以下將討論合約賬戶和控制他們的軟件：智能合約（smart contract）
智能合約：Ethereum虛擬機環(huán)境中確定性的運行的不可變的計算機程序，該虛擬機作為一個去中心化的世界計算機而運轉(zhuǎn)。
每個合約都有以太坊地址表示，該地址源于合約創(chuàng)建交易，合約的以太坊地址可以在交易中作為接收者，可將資金發(fā)送到發(fā)送到合約或調(diào)用合約的某個功能。
合約只有在被交易調(diào)用時才會運行，以太坊的所有智能合約均由交易執(zhí)行。合約不會自動運行。
合約的內(nèi)容可以是調(diào)用另一個合約，連續(xù)的進行會產(chǎn)生一個合約鏈。
合約不可被更改，但可以被刪除。刪除合約需要執(zhí)行名為 SELFDESTRUCT（以前稱為 SUICIDE ）的EVM操作碼，該操作花費負的gas。但這種操作不會刪除合約的交易歷史。
合約里的交易是“原子性”的：交易的執(zhí)行盡在交易成功終止的時候記錄狀態(tài)的更改（合約、賬戶等），而成功終止意味著程序執(zhí)行的時候沒有錯誤，如果交易由于出現(xiàn)錯誤而失敗，所有效果（狀態(tài)的變化）都會回滾，好像交易從未發(fā)生。但是失敗的交易仍儲存在區(qū)塊鏈中，并從原始賬戶扣除gas成本，但對合約或賬戶狀態(tài)沒有其他影響。
智能合約的生命周期：高級語言編寫（solidity）-->編譯為EVM中能運行的低級字節(jié)碼-->跟隨合約創(chuàng)建的交易被部署到以太坊區(qū)塊鏈

EVM
EVM是一臺虛擬計算機，運行一種特殊形式的機器代碼，稱為EVM 字節(jié)碼，就像計算機CPU運行機器代碼x86_64一樣。
我們使用高級語言編寫程序并使用編譯器將他們轉(zhuǎn)化為字節(jié)碼。
高級語言
一般來說編程語言分為函數(shù)式（聲明式）和過程式（命令式）
在函數(shù)式中，我們編寫的程序表達的是邏輯（logic）而非流程（flow），如SQL、HTML等。
在過程式中，編寫的是一套邏輯和流程混合在一起的程序，如C、C++、Java等。
有一些編程語言是混合的，他們鼓勵函數(shù)式編程，但也會用過程式表達一些必要的邏輯，如Python、JS等。
Solidity是過程式語言，是最豐富的智能合約語言。
目前的智能合約語言包括LLL、Serpent、Solidity、Vyper、Bamboo（從老到新）
Solidty來寫一個智能合約之前
Solidity編譯器：Solidity compiler（solc）
集成開發(fā)環(huán)境：Remix IDE
本地可以使用solc編譯.sol文件

solc的結(jié)果是產(chǎn)生一個可以交給以太坊區(qū)塊鏈的十六進制序列化二進制文件
以太坊合約應用程序二進制接口（ABI）
ABI是兩個程序模塊之間的接口，通常，一個在機器代碼級別，另一個在用戶運行的程序級別。ABI是將數(shù)據(jù)編碼到機器碼，和從機器碼解碼數(shù)據(jù)的主要方式.
在以太坊中，ABI用于編碼EVM的合約調(diào)用，并從交易中讀取數(shù)據(jù)。ABI的目的是定義合約中的哪些函數(shù)可以被調(diào)用，并描述函數(shù)如何接受參數(shù)并返回數(shù)據(jù)。
合約ABI的JSON格式由一系列函數(shù)描述和事件的數(shù)組給出。
solc為.sol文件生成ABI

如你所見，編譯器會生成一個描述由 Faucet.sol 定義的兩個函數(shù)的JSON對象。這個JSON對象可以被任何希望在部署時訪問 Faucet 合約的應用程序使用。使用ABI，應用程序（如錢包或DApp瀏覽器）可以使用正確的參數(shù)和參數(shù)類型構(gòu)造調(diào)用 Faucet 中的函數(shù)的交易。例如，錢包會知道要調(diào)用函數(shù)+withdraw+，它必須提供名為 withdraw_amount 的 uint256 參數(shù)。錢包可以提示用戶提供該值，然后創(chuàng)建一個編碼它并執(zhí)行+withdraw+功能的交易。
應用程序與合約進行交互所需的全部內(nèi)容是ABI以及合約的部署地址。

這個代碼可以檢測本地編譯器版本和目標版本是否兼容

Solidity語法

Solidity完整文檔： https://solidity.readthedocs.io/en/latest/

Solidity數(shù)據(jù)類型：
boolean (bool)：布爾值, true 或 false, 以及邏輯操作符 ! (not), && (and), || (or), == (equal), != (not equal).
整數(shù) (int/uint)：有符號 (int) 和無符號 (uint) 整數(shù)，從 u/int8 到 u/int256以 8 bits 遞增，沒有大小后綴的話，表示256 bits。
定點數(shù) (fixed/ufixed)：定點數(shù), 定義為 u/fixedMxN，其中 M 是位大小（以8遞增），N 是小數(shù)點后的十進制數(shù)的個數(shù)。
地址：20字節(jié)的以太坊地址。address 對象有 balance (返回賬戶的余額) 和 transfer (轉(zhuǎn)移ether到該賬戶) 成員方法。
字節(jié)數(shù)組（定長）：固定大小的字節(jié)數(shù)組，定義為+bytes1+到+bytes32+。
字節(jié)數(shù)組 (動態(tài))：動態(tài)大小的字節(jié)數(shù)組，定義為+bytes+或+string+。
enum：枚舉離散值的用戶定義類型。
struct：包含一組變量的用戶定義的數(shù)據(jù)容器。
mapping：+key ? value+對的哈希查找表。
除上述數(shù)據(jù)類型外，Solidity還提供了多種可用于計算不同單位的字面值：
時間單位：seconds, minutes, hours, 和 days 可用作后綴，轉(zhuǎn)換為基本單位 seconds 的倍數(shù)。
以太的單位：wei, finney, szabo, 和 ether 可用作后綴, 轉(zhuǎn)換為基本單位 wei 的倍數(shù)。
在withdraw函數(shù)中，我們限制最大提現(xiàn)額，將數(shù)量限制表示為wei，以太的基本單位：

這不是很容易閱讀，所以我們可以通過使用單位倍數(shù) ether 來改進我們的代碼，以ether而不是wei表示值：

預定義的全局變量和函數(shù)
在EVM中執(zhí)行合約時，它可以訪問一組較小范圍內(nèi)的全局對象。這些包括 block，msg 和 tx 對象。另外，Solidity公開了許多EVM操作碼作為預定義的Solidity功能。

調(diào)用交易/消息
msg：msg對象是啟動合約執(zhí)行的交易（源自EOA）或消息（源自合約）。它包含許多有用的屬性：
msg.sender：我們已經(jīng)使用過這個。它代表發(fā)起消息的地址。如果我們的合約是由EOA交易調(diào)用的，那么這是簽署交易的地址。
msg.value：與消息一起發(fā)送的以太值。
~~msg.gas~~gasleft()：這次交易攜帶的gas減去交易執(zhí)行到現(xiàn)在的gas。它已經(jīng)被棄用，并將被替換為Solidity v0.4.21中的 gasleft() 函數(shù)。
msg.data：調(diào)用合約的消息中的數(shù)據(jù)。
msg.sig：數(shù)據(jù)的前四個字節(jié)，它是函數(shù)選擇器，可以讓EVM明確的知道我們想調(diào)用的功能。
每當合約調(diào)用另一個合約時，msg的所有屬性的值都會發(fā)生變化，以反映新的調(diào)用者的信息。唯一的例外是在原始msg上下文中運行另一個合約/庫的代碼的 delegatecall 函數(shù)。

交易
tx.gasprice：發(fā)起調(diào)用的交易中的gas價格。
tx.origin：源自（EOA）的交易的完整調(diào)用堆棧。

區(qū)塊
block：包含有關當前塊的信息的塊對象。
~~block.blockhash(blockNumber)~~blockhash()：指定塊編號的塊的哈希，直到之前的256個塊。已棄用，并使用Solidity v.0.4.22中的blockhash()函數(shù)替換。
block.coinbase：當前塊的礦工地址。
block.difficulty：當前塊的難度（Proof-of-Work）。
block.gaslimit：當前塊的區(qū)塊gas限制。
每個區(qū)塊都有gas limit，即單個區(qū)塊允許的最多gas總量，可以決定單個區(qū)塊中能打包多少筆交易。
我們每一次交易或合約調(diào)用都要設置一個gas limit，如果該次操作所使用的gas數(shù)量小于或等于您所設置的gas limit，則會被執(zhí)行，但如果gas總消耗量超過gas limit，所有的操作都會被重置，但費用依舊會被收取。在執(zhí)行中實際消耗的gas值總和叫gas used，沒有使用完的gas會退還到原賬號。
block.number：當前塊號（高度）。
block.timestamp：礦工在當前塊中放置的時間戳，自Unix紀元（秒）開始。

地址對象
任何地址（作為輸入傳遞或從合約對象轉(zhuǎn)換而來）都有一些屬性和方法：
address.balance：地址的余額，以wei為單位。例如，當前合約余額是 address(this).balance。
address.transfer(amount)：將金額（wei）轉(zhuǎn)移到該地址，并在發(fā)生任何錯誤時拋出異常。我們在Faucet示例中的msg.sender地址上使用了此函數(shù)，msg.sender.transfer()。
address.send(amount)：類似于前面的transfer, 但是失敗時不拋出異常，而是返回false。
address.call()：低級調(diào)用函數(shù)，可以用value，data構(gòu)造任意消息。錯誤時返回false。
address.delegatecall()：低級調(diào)用函數(shù)，保持發(fā)起調(diào)用的合約的msg上下文，錯誤時返回false。

內(nèi)置函數(shù)
addmod, mulmod：模加法和乘法。例如，addmod(x,y,k) 計算 (x + y) % k。
keccak256, sha256, sha3, ripemd160：用各種標準哈希算法計算哈希值的函數(shù)。
ecrecover：從簽名中恢復用于簽署消息的地址。

合約定義

Solidity的主要數(shù)據(jù)類型是contract對象
合約是一個包含數(shù)據(jù)和方法的容器
Solidity提供了另外兩個與合約類似的對象：
interface：常被稱為樁 stub，因為它告訴你有關函數(shù)的參數(shù)和返回值，沒有任何實現(xiàn)，用來指定合約接口。
library：庫合約，是一個只能部署一次并被其他合約使用的合約。

函數(shù)
合約中定義了可有EOA交易或其他合約調(diào)用的函數(shù)（Faucet示例中有withdraw和fallback函數(shù)）
定義函數(shù)的語法：

其中：
FunctionName
定義函數(shù)的名稱，用于通過交易（EOA），其他合約或同一合約調(diào)用函數(shù)。每個合約中的一個功能可以定義為不帶名稱的，在這種情況下，它是fallback函數(shù)，在沒有指定其他函數(shù)時調(diào)用該函數(shù)。fallback函數(shù)不能有任何參數(shù)或返回任何內(nèi)容。
parameters
在名稱后面，我們指定必須傳遞給函數(shù)的參數(shù)，包括名稱和類型。在我們的Faucet示例中，我們將uint withdraw_amount定義為withdraw函數(shù)的唯一參數(shù)。

關鍵字 public, private, internal, external)指定了函數(shù)的可見性：
public
Public是默認的，這些函數(shù)可以被其他合約，EOA交易或合約內(nèi)部調(diào)用。在我們的Faucet示例中，這兩個函數(shù)都被定義為public。
external
外部函數(shù)就像public一樣，但除非使用關鍵字this作為前綴，否則它們不能從合約中調(diào)用。
internal
內(nèi)部函數(shù)只能在合約內(nèi)部"可見"，不能被其他合約或EOA交易調(diào)用。他們可以被派生合約調(diào)用（繼承的）。
private
private函數(shù)與內(nèi)部函數(shù)類似，但不能由派生的合約調(diào)用（繼承的）。
請記住，術語 internal 和 private 有些誤導性。公共區(qū)塊鏈中的任何函數(shù)或數(shù)據(jù)總是可見的，意味著任何人都可以看到代碼或數(shù)據(jù)。以上關鍵字僅影響函數(shù)的調(diào)用方式和時機。

關鍵字pure, constant, view, payable會影響函數(shù)的行為：
constant/view（constant被棄用）
標記為view的函數(shù)，承諾不修改任何狀態(tài)。術語constant是view的別名，將被棄用。目前，編譯器不強制執(zhí)行view修飾器，只產(chǎn)生一個警告，但這應該成為Solidity v0.5中的強制關鍵字。
pure
純(pure)函數(shù)不讀寫任何變量。它只能對參數(shù)進行操作并返回數(shù)據(jù)，而不涉及任何存儲的數(shù)據(jù)。純函數(shù)旨在鼓勵沒有副作用或狀態(tài)的聲明式編程。
payable
payable函數(shù)是可以接受付款的功能。沒有payable的函數(shù)將拒絕收款，除非它們來源于coinbase（挖礦收入）或作為 SELFDESTRUCT（合約終止）的目的地。在這些情況下，由于EVM中的設計決策，合約無法阻止收款。
正如你在Faucet示例中看到的那樣，我們有一個payable函數(shù)（fallback函數(shù)），它是唯一可以接收付款的函數(shù)。

合約的構(gòu)造和自毀
（構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)）
Solidity v.0.4.21，構(gòu)造函數(shù)是一個名稱與合約名稱相匹配的函數(shù)
合約的生命周期始于EOA或其他合約的創(chuàng)建交易。如果有一個構(gòu)造函數(shù)，它將在相同的創(chuàng)建交易中調(diào)用，并可以在創(chuàng)建合約時初始化合約狀態(tài)。
constructor關鍵字，一般來說構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)名要與合約名字相同，但是可以使用

來代替

避免了重命名合約帶來的錯誤，而且更容易確定哪個函數(shù)是構(gòu)造函數(shù)。

`// Version of Solidity compiler this program was written for
pragma solidity ^0.4.22;

// Our first contract is a faucet!
contract Faucet {
address owner;
// Initialize Faucet contract: set owner
constructor() {
owner = msg.sender;
}`

合約生命周期的另一端是合約銷毀 contract destruction 合約被稱為SELFDESTRUCT的特殊EVM操作碼銷毀。它曾經(jīng)是SUICIDE，但由于該詞的負面性，該名稱已被棄用。在Solidity中，此操作碼作為高級內(nèi)置函數(shù)selfdestruct公開，該函數(shù)采用一個參數(shù)：地址以接收合約帳戶中剩余的余額。看起來像這樣：

函數(shù)修飾器 modifier

這個函數(shù)修飾器onlyOwner為修飾的任何函數(shù)設置了條件，要求交易的msg.sender與合約的部署者owner相同。

使用函數(shù)修飾器，需要將其名稱添加到函數(shù)聲明，可以將多個修飾器作用于一個函數(shù)，以逗號分隔。

這和上面的自毀函數(shù)相同
在修飾函數(shù)內(nèi)部可以訪問被修飾的函數(shù)的所有變量和參數(shù)，但是被修飾的函數(shù)無法訪問修飾函數(shù)中的任何變量。

合約繼承
繼承合約為了附加功能，擴展基礎合約，使我們實現(xiàn)模塊化
繼承合約使用 is 關鍵字指定父合約
支持多繼承

錯誤處理 assert、require、revert
如果合約出現(xiàn)錯誤，所有的狀態(tài)變化都會恢復，除了已花費的gas（這表明交易是原子性的，要么完成，要么對狀態(tài)沒有影響）。

assert和require函數(shù)以相同的方式運行：如果條件為假，則停止執(zhí)行返回錯誤。一般來說，預期為真時使用assert，這意味著我們一般用assert來測試內(nèi)部條件。在測試輸入（如函數(shù)參數(shù)或交易字段）時使用require。
require函數(shù)是守護條件，阻止執(zhí)行函數(shù)的其他部分，在不滿足的時候產(chǎn)生錯誤。此外Solidity v.0.4.22開始，require還可以包含文本消息，用來顯示錯誤的原因，所以我們可以在的require函數(shù)中添加一條錯誤消息：
revert函數(shù)停止合約并還原任何狀態(tài)更改
增加錯誤檢查代碼會略微增加gas小號，但他比不檢查提供了更好的錯誤報告（在錯誤處理語句后面加上的錯誤信息）。需要開發(fā)者掌控兩者間的平衡。

事件Events

event函數(shù)便于產(chǎn)生交易日志。
當一個交易完成，會產(chǎn)生一個交易收據(jù)transaction receipt，包含log條目，用于提供有關在執(zhí)行交易期間發(fā)生的操作的信息。事件是用于構(gòu)造這些日志的Solidity高級對象。
事件在輕量級客戶端和DApps中特別有用，可以監(jiān)視特定事件并將其返回給用戶界面或者對應用程序的狀態(tài)進行更改以反映底層合約中的事件
嘗試添加兩個事件
contract Faucet is mortal {
event Withdrawal(address indexed to, uint amount);//記錄了任何提款
event Deposit(address indexed from, uint amount);//記錄了任何存款
...
}
使用emit觸發(fā)事件
function withdraw(uint withdraw_amount) public {
...
msg.sender.transfer(withdraw_amount);
emit Withdrawal(msg.sender, withdraw_amount);//此處該在日志中記錄，觸發(fā)了提款事件
}
function () public payable {
emit Deposit(msg.sender, msg.value);//此處該在日志中記錄，觸發(fā)了存款事件。
//此處用于交易中沒有合約中以聲明的功能或不包含數(shù)據(jù)時觸發(fā)。
}

捕捉事件：
web3.js庫提供了一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含交易日志的交易結(jié)果。在這里我們可以看到交易產(chǎn)生的事件。

使用Turffle在最新版的合約上運行測試交易：

使用developed()函數(shù)獲取部署后的合約。
執(zhí)行兩個交易：第一個是存款（send），會觸發(fā)Deposit事件
第二個是提款，會觸發(fā)Withdraw事件
res返回了logs數(shù)組（這個來自turffle），其中l(wèi)ogs[0]包含logs[0].event的事件名字和logs[0].args的事件參數(shù)
事件這種機制不僅用于合約內(nèi)通信，還用于開發(fā)過程中的調(diào)試。

合約調(diào)用（call、send、delegatecall、callcode）
調(diào)用其他合約：

調(diào)用合約是有用但有危險的操作。越靈活的調(diào)用一般越危險。
通過new實例化，這可以在區(qū)塊鏈上創(chuàng)建合約并返回一個可以用于引用他的對象。
如果不在一個文件內(nèi)，用import
new可以用來傳參 _faucet = (new Faucet).value(0.5 ether)();
原始調(diào)用，delegatecall
???solidity->bytecode(字節(jié)碼)->opcode(操作碼) ???
調(diào)用合約時可以使用更低級的功能，他們直接對應于相同名稱的EVM操作碼，這是一種盲調(diào)用（blind）。
風險提示：安全風險如可重入性（reentrancy），如出現(xiàn)問題返回false
delegatecall是call的變體，代替了更為危險的callcode。
delegatecall不同于call，不會導致msg的上下文改變，應謹慎使用。

Gas控制
gas是智能合約編程中一定要考慮的因素
gas是限制以太坊允許交易損耗大最大量的資源，如果計算過程中超過了gas限制則：

觸發(fā)out of gas異常
函數(shù)執(zhí)行前的合約狀態(tài)被恢復
全部gas作為交易費用給礦工，不予返還
gas由創(chuàng)建交易的用戶支付，因此程序員應最大限度的較少合約函數(shù)的gas費用：
避免動態(tài)大小的數(shù)組（有風險引入過多gas）
避免調(diào)用其他合約（其他合約gas成本未知）
要估算gas成本（JavaScript），這應該是開發(fā)流程的一部分
這段可以根據(jù)調(diào)用參數(shù)估計執(zhí)行合約所需gas單位--gasEstimate

獲取網(wǎng)格的價格

估算gas成本

安全

所有智能合約都是公開的，任何用戶都可以創(chuàng)建交易來與之交互，因此任何漏洞都可以被利用。
智能合約領域的漏洞問題代價高昂。
防御性編程的編程風格特別適用于智能合約編程：

極簡/節(jié)約：用更少的辦法、更少的代碼、更少的復雜性和功能實現(xiàn)項目
代碼重用：這是最基本的軟件安全原則--最大限度的重用可信代碼：即如果庫和合約已經(jīng)存在，請重復使用。如果一些代碼片段多次使用，請作為函數(shù)或庫來編寫使用。
代碼質(zhì)量：采用嚴謹?shù)墓こ毯蛙浖_發(fā)方法論來對待智能合約代碼，而不是通用編程。
可讀性：應該編寫文檔良好、易于閱讀的代碼，遵遁以太坊社區(qū)的一部分樣式約定和命名約定。
測試覆蓋：測試所有可能的輸入。

常見的安全風險：重入（ Re-entrancy）
當合約將一些以太幣發(fā)送給一個未知地址時，外部惡意合約調(diào)用受攻擊合約的上一個函數(shù)（如通過fallback回退函數(shù)），以類似遞歸的方法榨干合約里所有的以太。
THE DAO事件中黑客就是使用了這種方法導致了以太坊的硬分叉

設計模式

訪問控制 access control
狀態(tài)流 state flow
資金支出 fund disbursement

部署智能合約

測試智能合約
測試框架：
Truffle Test
Embark Framework Testing
DApp
populus

在區(qū)塊鏈上測試
在geth終端輸入

可用于獲得在處的合約地址。

獲取部署在的合約代碼。這可以用來驗證正確的部署。

獲取位于地址的合約的完整日志，在選項中指定。這有助于查看合約調(diào)用的歷史記錄。

獲取位于 address 的存儲，并使用 position 的偏移量顯示該合約中存儲的數(shù)據(jù)。

框架

Truffle

Github; https://github.com/Trufflesuite/Truffle
網(wǎng)站; https://Truffleframework.com
文檔; https://Truffleframework.com/docs
Truffle Boxes; http://Truffleframework.com/boxes/
npm package repository; https://www.npmjs.com/package/Truffle

nodejs
npm
nvm（node版本管理器）
創(chuàng)建了一個包含DApp支持的Node.js版本的隱藏文件.nvmrc，這樣開發(fā)人員只需要在項目運行nvm install 就會自動安裝并切換該版本的nvm
繼續(xù)使用npm -g安裝truffle

使用一個預先構(gòu)建的模版上的DApp

創(chuàng)建Truffle項目
命名項目文件Faucet
初始化Truffle，目錄結(jié)構(gòu)：
.
├── contracts
│ └── Migrations.sol
├── migrations
│ └── 1_initial_migration.js
├── test
└── truffle-config.js
安裝js支持包
安裝truffle依賴

配置Truffle
truffle-config.js設置了一個默認的以太坊節(jié)點，該網(wǎng)絡假定了我們正在運行以太坊客戶端，既可以作為完整節(jié)點，也可以作為輕量型節(jié)點。
truffle-config.js指示了truffle與端口8545上的本地節(jié)點通過RPC進行通信。
truffle將使用本地節(jié)點連接任何以太網(wǎng)和測試網(wǎng)絡，本地節(jié)點也會有錢包功能。
使用truffle部署合約
在contracts子目錄中粘貼合約。
還可以執(zhí)行truffle compile編譯合約。
truffle migrations 理解部署腳本
truffle通過migrations.sol來跟蹤哪些合約已經(jīng)部署。如果一個項目擁有數(shù)十個合約和復雜的依賴關系，就不必為了尚未更改的合約支付gas。
migrations目錄里有一個腳本1_initial_migration.js，它會部署Migrations.sol

我們需要第二個migrations腳本來部署Faucets.sol，可命名為2_deploy_contracts.js，只需要對1_initial_migration.js稍作修改。

準備好了后使用truffle migrate來部署合約

Embark
Github; https://github.com/embark-framework/embark/
文檔; https://embark.status.im/docs/
npm package repository; https://www.npmjs.com/package/embark
$ npm -g install embark

OpenZeppelin
OpenZeppelin是Solidity的一個可重復使用的安全的智能合約的開放框架。
它由社區(qū)驅(qū)動，由 https://zeppelin.solutions/[Zeppelin] 團隊領導。
最大的特點是安全。
使用時先將openzeppelin-solidity庫安裝到本地

openzeppelin可以和truffle很好的結(jié)合在一起。

zeppelin_os
zeppelin_os是一款開源的分布式工具和服務平臺，位于EVM之上，可以安全的開發(fā)和管理智能合約應用程序。
與OpenZeppelin的代碼每次都需要重新部署每個應用程序不同，zeppelin_os的代碼處于鏈上。

實用程序
ethereumJS helpeth: 命令行實用程序
helpeth是一個命令行工具，使開發(fā)人員更容易的操作密鑰和交易。
它是基于JavaScript的庫和工具集合ethereumjs的一部分。
https://github.com/ethereumjs/helpeth
Usage: helpeth [command]
dapp.tools
https://dapp.tools/
Dapp
https://dapp.tools/dapp/
Seth
https://dapp.tools/seth/
Hevm
https://dapp.tools/hevm/
SputnikVM
SputnikVM是一個獨立的可插拔的用于不同的基于以太坊的區(qū)塊鏈的虛擬機。它是用Rust編寫的，可以用作二進制，貨物箱，共享庫，或者通過FFI，Protobuf和JSON接口集成。它有一個單獨的用于測試目的的二進制sputnikvm-dev，它模擬大部分JSON RPC API和區(qū)塊挖掘。
Github link; https://github.com/etcdevteam/sputnikvm

Libraries【庫】
web3.js
web3.js是以太坊兼容的JS API，用于通過以太坊基金會開發(fā)的JSON RPC與客戶進行通信。
Github link; https://github.com/ethereum/web3.js
npm package repository link; https://www.npmjs.com/package/web3
Documentation link for web3.js API 0.2x.x; https://github.com/ethereum/wiki/wiki/JavaScript-API
Documentation link for web3.js API 1.0.0-beta.xx; https://web3js.readthedocs.io/en/1.0/web3.html

web3.py
web3.py 是一個用于與以太坊區(qū)塊鏈進行交互的Python庫。它現(xiàn)在也在以太坊基金會的GitHub中。
Github link; https://github.com/ethereum/web3.py
PyPi link; https://pypi.python.org/pypi/web3/4.0.0b9
Documentation link; https://web3py.readthedocs.io/

EthereumJS
以太坊的庫和實用程序集合。
Github link; https://github.com/ethereumjs
Website link; https://ethereumjs.github.io/

web3j
web3j 是Java和Android庫，用于與Ethereum客戶端集成并使用智能合約。
Github link; https://github.com/web3j/web3j
Website link; https://web3j.io
Documentation link; https://docs.web3j.io

Etherjar
Etherjar 是與Ethereum集成并與智能合約一起工作的另一個Java庫。它專為基于Java 8+的服務器端項目而設計，提供RPC的低層和高層封裝，以太坊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和智能合約訪問。
Github link; https://github.com/infinitape/etherjar

Nethereum
Nethereum 是以太坊的.Net集成庫。
Github link; https://github.com/Nethereum/Nethereum
Website link; http://nethereum.com/
Documentation link; https://nethereum.readthedocs.io/en/latest/

ethers.js
ethers.js 庫是一個緊湊，完整，功能齊全，經(jīng)過廣泛測試的以太坊庫，完全根據(jù)MIT許可證獲得，并且已收到來自以太坊基金會的DevEx資助以擴展和維護。
GitHub link: https://github.com/ethers-io/ethers.js
Documentation: https://docs.ethers.io

Emerald Platform
Emerald Platform提供了庫和UI組件，可以在以太坊上構(gòu)建Dapps。Emerald JS和Emerald JS UI提供了一組模塊和React組件來構(gòu)建Javascript應用程序和網(wǎng)站，Emerald SVG Icons是一組區(qū)塊鏈相關的圖標。除了Javascript庫之外，它還有Rust庫來操作私鑰和交易簽名。所有Emerald庫和組件都使用 Apache 2許可。
Github link; https://github.com/etcdevteam/emerald-platform
Documentation link; https://docs.etcdevteam.com

what's token
區(qū)塊鏈中，Token是一種抽象概念，可以被擁有，代表資產(chǎn)、貨幣或者訪問權。

怎么使用Token
Token最明顯的用途是數(shù)字私人貨幣，但也可以參與編程，提供許多功能。比如傳達投票權、訪問權和資源所有權。

貨幣
Token可以說一種貨幣形式，eth，bitcoin
資源
Token可以是共享經(jīng)濟或者資源共享環(huán)境中獲得生成的資源，如網(wǎng)絡共享的存儲，cpu
資產(chǎn)
有形的或無形的，黃金，石油
訪問
訪問權限，對于數(shù)字或?qū)嶓w資產(chǎn)
權益
數(shù)字組織或者法律虛擬主體的股東權益
投票
數(shù)字或法律中的投票權
收藏品
身份
頭像或者身份證
實際用途
訪問或支付
tonken分可替換的和不可替換的
交易對手風險是交易中的其他方不能履行其義務的風險。
基于區(qū)塊鏈的token可以消除交易對手風險（共識規(guī)則的約束）

很多項目的發(fā)行都使用Token，用于為項目的服務支付。
一個新項目的Token分為實用Token（用于支付服務、應用程序、資源）和權益Token（代表初創(chuàng)團隊股票的Token）
如果Token的應用環(huán)境非常下載，那么Token只有“微不足道的價值”。
采用Token是因為不使用Token就無法工作，而不是為了快速籌集資金。

ERC20
ERC：以太坊征求意見
20：Github自動分配的發(fā)行號
目前絕大多數(shù)Token都基于ERC20，ERC20最終成為EIP20（以太坊改進建議）
https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-20.md
ERC20是可替換Token的標準，ERC標記的不同單元可互換，沒有唯一屬性

ERC必須的函數(shù)和事件：

totalSupply：返回當前存在的Token總數(shù)
balanceOf：返回給定地址的余額
transfer：給定一個地址和數(shù)量，將該數(shù)量的Tokens從執(zhí)行該方法的地址的余額轉(zhuǎn)移到該地址
tranferFrom：給定發(fā)送人、接受人、數(shù)量，執(zhí)行Token從一個賬戶轉(zhuǎn)移到另一個賬戶，與approve一起使用
approve：給定接受人地址和數(shù)量時，授權該地址從發(fā)布標準的賬戶執(zhí)行多次轉(zhuǎn)賬，直到達到指定的數(shù)量
allowance：給定所有者地址和消費者地址，返回該消費者被批準從所有者取款的剩余金額
Transfer event：成功觸發(fā)轉(zhuǎn)移時的事件
Approval event：成功調(diào)用approve的事件

ERC20可選函數(shù)

name：返回Token可讀的名稱
symbol：返回Token的人類可讀符號
decimals：返回用于分割Token的小數(shù)位數(shù)（如果為2，則將Token除以100以獲取表示）

在Solidity中定義ERC20接口

在Solidity中ERC20接口規(guī)范的樣子

ERC20的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
任何ERC20實現(xiàn)，它將包含兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一個用于追蹤余額，另一個用于追蹤配額（allowances）。在Solidity中，它們使用data mapping（數(shù)據(jù)映射）實現(xiàn)。
第一個data mapping是允許Token合約跟蹤誰擁有Token，

第二個data mapping是配額，允許花錢者從所有者的賬戶中花費特定金額，并通過二維映射追蹤配額（從所有者地址映射到一個花費者地址和配額金額）

ERC20的工作流程：transfer和approve&transerFrom

一個是使用transfer進行的單次交易工作流程：
如果愛麗絲希望向鮑勃發(fā)送10個Token，她的錢包會向Token合約的地址發(fā)送一個交易，并用Bob的地址和“10”作為參數(shù)調(diào)用transfer函數(shù)。Token合約調(diào)整Alice的余額（-10）和Bob的余額（10）并發(fā)出+Transfer事件。
一個是使用approve和transferFrom的雙交易工作流程：
該工作流程允許Token所有者將其控制權委托給另一個地址，常用于委托控制權給合約來分配Token，但也可以被交易所使用。

假設Alice希望允許AliceICO合同將所有AliceCoin Token的50％賣給像Bob和Charlie這樣的買方。首先，Alice發(fā)布AliceCoin ERC20合同，將所有AliceCoin發(fā)放到她自己的地址。然后，Alice發(fā)布可以以ether出售Token的AliceICO合同。接下來，Alice啟動approve & transferFrom工作流程。她向AliceCoin發(fā)送一個交易，調(diào)用approve，參數(shù)是AliceICO的地址和totalSupply的50％。這將觸發(fā)Approval事件。現(xiàn)在，AliceICO合同可以出售AliceCoin了。

當AliceICO從Bob那收到ether，它需要發(fā)送一些AliceCoin給Bob作為回報。在AliceICO合約內(nèi)是AliceCoin和ether之間的匯率。Alice在創(chuàng)建AliceICO時設置的匯率決定了Bob將根據(jù)他發(fā)送給AliceICO的ether數(shù)量能得到多少Token。當AliceICO調(diào)用AliceCoin transferFrom函數(shù)時，它將Alice的地址設置為發(fā)送者，將Bob的地址設置為接收者，并使用匯率來確定將在“value”字段中將多少AliceCoin Token傳送給Bob。AliceCoin合同將余額從Alice的地址轉(zhuǎn)移到Bob的地址并觸發(fā) Transfer 事件。只要不超過Alice設定的審批限制，AliceICO合同可以調(diào)用 transferFrom 無限次數(shù)。AliceICO合同可以通過調(diào)用allowance函數(shù)來跟蹤它能賣出多少AliceCoinToken。

實現(xiàn)ERC20
EIP20中提到了兩種實現(xiàn)：

consensys EIP20
簡單易讀的ERC20兼容Token的實現(xiàn)。
Consensys實現(xiàn)的Solidity代碼：
https://github.com/ConsenSys/Tokens/blob/master/contracts/eip20/EIP20.sol
OpenZeppelin StandardToken
此實現(xiàn)與ERC20兼容，并具有額外的安全防范措施。
它是OpenZeppelin庫的基礎，實現(xiàn)了更復雜的與ERC20兼容的Token，如籌款、拍賣等。
OpenZeppelin StandardToken的Solidity代碼： https://github.com/OpenZeppelin/zeppelin-solidity/blob/master/contracts/Token/ERC20/StandardToken.sol

發(fā)布自己的ERC20

使用truffle框架：
初始化
編輯truffle-config.js，以設置Truffle環(huán)境，或直接復制現(xiàn)有環(huán)境：
https://github.com/ethereumbook/ethereumbook/blob/develop/code/truffle/METoken/truffle-config.js
導入OpenZeppelin StandardContract
它實現(xiàn)了關鍵的安全檢查并且易于擴展。
創(chuàng)建編寫合同
示例代碼：
https://github.com/ethereumbook/ethereumbook/blob/develop/code/truffle/METoken/contracts/METoken.sol
Truffle編譯
新建migration腳本來部署METoken合約
先用本地區(qū)塊鏈來測試
ganache-cli：私有以太坊區(qū)塊鏈，可以在上面測試、執(zhí)行命令 : https://truffleframework.com/ganache/
從 ganache-cli 的命令行或從圖形用戶界面啟動 ganache 區(qū)塊鏈。
此時在ganache的控制臺上，能看到我們部署創(chuàng)建了4個交易
在turffle控制臺與METoken交互
是一個交互式的JavaScript環(huán)境，可以訪問Truffle環(huán)境，并通過Web3訪問區(qū)塊鏈。
先將truffle連接到ganache
如果我們想要與已部署的合同進行交互，我們必須以JavaScript“promise”的形式使用異步調(diào)用。

ERC20Token的問題
ERC20Token暴露了Token和ether之間的細微差別。

ERC223
一種Token合同接口標準
通過檢測目的地地址是否是合同來解決無意中將Token轉(zhuǎn)移到合同的問題。

ERC777
另一種改進的Token合同標準
https://github.com/ethereum/EIPs/issues/777

ERC721
ERC721提案是不可互換的 Tokens標準，也稱為契據(jù)/deeds。
前面的所有Token標準是可互換的Token。

Token標準??

什么是Token標準：
是實現(xiàn)的最小范圍，為了符合ERC20，你至少要實施ERC20規(guī)定的功能和行為。主要是鼓勵合同之間的互用性，因此所有錢包、交易所、用戶界面和其他的基礎設施可以以可預見的方式與遵循任何規(guī)范的合同進行交流。
復雜是安全性的敵人
項目擴展常見功能
所有者控制
特定地址或一組地址（多重簽名）具有特殊功能，例如黑名單，白名單，鑄造，恢復等。
燃燒
Token燃燒是指Token被轉(zhuǎn)移到不可靠的地址或刪除余額并減少供應時故意銷毀。
Minting
以可預測的速率添加Token的總供應量的能力，或通過Token創(chuàng)建者的“命令”添加的能力。
Crowdfunding
提供Token銷售的能力，例如通過拍賣，市場銷售，反向拍賣等。
上限
總供給的預定義和不可改變的限制，與“minting”功能相反。
恢復“后門”
恢復資金，反向傳輸或拆除由指定地址或一組地址激活的Token（多重簽名）的功能。
白名單
限制Token傳輸僅限于列出的地址的功能。在經(jīng)過不同司法管轄區(qū)的規(guī)則審核后，最常用于向“經(jīng)認可的投資者”提供Token。通常有一種更新白名單的機制。
黑名單
通過禁止特定地址來限制Token傳輸?shù)哪芰?。通常有更新黑名單的功能?/p>
Tokens和ICOs
ICO：首次公開發(fā)售數(shù)字貨幣融資
Token是重要組件
目前在ethereum上的很多Token都是偽裝的騙局、傳銷、集資。
應該將這種技術的長期愿景和影響與Token ICO的短期泡沫區(qū)分開。
泡沫中充斥著欺詐，但是Token標準和平臺將存活下去，并有可能改變世界。

DApp
p2p使互聯(lián)網(wǎng)用戶連接到了一起
USENET是第一個p2p架構(gòu)的分布式消息傳遞系統(tǒng)
Napster是一款音樂和文件共享應用，是完全點對點網(wǎng)絡運動轉(zhuǎn)化為BitTorrent的開始，參與用戶完全獨立于物理網(wǎng)絡，無需遵守任何管理機構(gòu)
DApp不屬于單個服務器，而是將整個棧建在p2p網(wǎng)絡上以分布式進行存儲和操作。
一個DApp包括前端、后端和數(shù)據(jù)存儲
DApp相比傳統(tǒng)集中式架構(gòu)有如下優(yōu)點：

彈性：
DApp不會有停機時間，只要區(qū)塊鏈在，它就還在
透明
允許任何人分叉代碼，并在區(qū)塊鏈上運行相同的應用程序
任何與區(qū)塊的互動都將永久儲存
任何有區(qū)塊鏈副本的人都可以獲得對他的訪問權限
可能無法將字節(jié)碼反編譯為源碼并完全理解合約的代碼
抗審查
用戶可以和DApp交互而不受集中機構(gòu)的干擾，一旦在網(wǎng)絡上部署代碼，任何人都無法修改代碼

DApp的組件

智能合約
智能合約用于存儲去中心化應用程序的業(yè)務邏輯、狀態(tài)和計算
將智能合約作為核心業(yè)務邏輯功能來運行的問題：
部署后無法修改
一個龐大的合約需要大量的gas來部署和運行。因此某些應用程序可能采取離線計算和外部數(shù)據(jù)源。
DApp的核心業(yè)務邏輯以來與外部數(shù)據(jù)或服務器意味著你的用戶必須信任這些外部事物
前端
DApp的前端與傳統(tǒng)的web前端沒有什么不同
前端與DApp的交互通常通過瀏覽器本身使用Mist瀏覽器或Metamask瀏覽器擴展等工具進行
目前由于缺少可用作具有密鑰管理功能等請客戶端等移動客戶端，沒有創(chuàng)建移動DApp等項目
數(shù)據(jù)存儲
gas成本高，導致智能合約目前不適合存儲大量數(shù)據(jù)。因此，多數(shù)DApp將利用去中心化存儲（IPDS或Swarm）來存儲和分發(fā)大量的靜態(tài)資源。
內(nèi)容的哈希通常使用data mapping存儲為智能合約中的字節(jié)，然后前端應用程序調(diào)用智能合約檢索資產(chǎn)以獲取每個資產(chǎn)等URL。
上鏈&脫鏈
IPFS&Swarm
中心化數(shù)據(jù)

DApp框架

Truffle
Embark
Embark專注于使用以太坊、IPFS和其他無服務器去中心化應用。
區(qū)塊鏈（以太坊）：
自動部署合約并使其在JS代碼中可用。啟動監(jiān)視更改，如果你更新合約，Embark將自動重新部署合約（如果需要）和DApp。
JS通過Promises使用合約。
使用Javascript與合約進行測試驅(qū)動開發(fā)。
跟蹤已部署的合約; 只在真正需要時部署。
管理不同的鏈（例如，測試網(wǎng)，私人網(wǎng)，livenet）
輕松管理相互依賴合約的復雜系統(tǒng)。
去中心化存儲（IPFS）：
通過EmbarkJS輕松存儲和檢索DApp上的數(shù)據(jù)，包括上傳和檢索文件。
將完整的應用程序部署到IPFS或Swarm。
去中心化通信（Whisper，Orbit）：
使用Whisper或Orbit通過P2P發(fā)送/接收消息
網(wǎng)絡技術：
與任何網(wǎng)絡技術集成，React，F(xiàn)oundation等
使用任何構(gòu)建管道或工具，grunt，gulp，webpack
Emerld Platform
這是一個框架和工具集，簡化了DApp的開發(fā)
提供了：
JS庫
常見圖標
管理私鑰的Rust庫
集成組件或服務
SputnikVM一個獨立的EVM

活躍的DApp
以下列出了以太坊網(wǎng)絡上的活躍DApp：
EthPM
一個旨在將包管理帶入以太坊生態(tài)系統(tǒng)的項目。
Website：https://www.ethpm.com/
Radar Relay
DEX（去中心化交易所）專注于直接從錢包到錢包交易基于以太坊的tokens。
Website：https://radarrelay.com/
CryptoKitties
在以太坊上部署的游戲，允許玩家購買，收集，繁殖和銷售各種類型的虛擬貓它代表了為休閑和悠閑目的部署區(qū)塊鏈技術的最早嘗試之一。
Website：https://www.cryptokitties.co
Ethlance
Ethlance是一個連接自由職業(yè)者和開發(fā)者的平臺，用ether支付和收款。
Website：https://ethlance.com/
Decentraland
Decentraland是以太坊區(qū)塊鏈支持的虛擬現(xiàn)實平臺。用戶可以創(chuàng)建，體驗內(nèi)容和應用程序并從中獲利。
Website：https://decentraland.org/

EVM能保證相同的操作返回相同的輸出，無論運行在什么地方。這保證了以太坊的安全，但阻止了智能合約檢索和處理脫鏈數(shù)據(jù)，Oracles能解決這個問題。

Oracles可以定義為離線數(shù)據(jù)的權威來源，允許智能合約使用外部信息接收和條件執(zhí)行---->也可以說Oracles是鏈接了鏈上鏈下之間的鴻溝的機制，允許了智能合約根據(jù)實際時間和數(shù)據(jù)強制，強制執(zhí)行合約關系。

oracles提供的數(shù)據(jù)示例：
物理量的隨機數(shù)、自然災害參數(shù)觸發(fā)器、匯率數(shù)據(jù)、資本市場數(shù)據(jù)、基準參考數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、事件和時間間隔、天氣、政治、體育、地理位置、損害賠償、其他區(qū)塊鏈上的事件（互操作函數(shù)）、gas價格、航班

oracles的主要功能：
回應去中心化應用的查詢、解析查詢、檢查是否符合付款和數(shù)據(jù)權限、從脫鏈源中檢索數(shù)據(jù)、在交易中簽署數(shù)據(jù)、向網(wǎng)絡廣播交易、進一步安排交易

訂閱模式
請求響應模式：常見于客戶端-服務器體系
發(fā)布訂閱模式：例如：發(fā)布者是oracles，不直接向用戶發(fā)布信息，而是將發(fā)布的信息分到不同的類中。訂閱者能夠訂閱多個類。此時orcales可以將利率寫道自己的內(nèi)部存儲，當且僅當它發(fā)生變化時，多個DApp才從oracles中讀取它，以減少對網(wǎng)絡帶寬的影響

數(shù)據(jù)認證
數(shù)據(jù)認證的任務是保證脫鏈方法返回的數(shù)據(jù)完整安全不被篡改。
數(shù)據(jù)認證常用的兩種方法：

真實性證明
基于各種證明技術（如數(shù)字簽名），有效的將信任從數(shù)據(jù)載體轉(zhuǎn)移到了證明者。
Oraclize是一個利用真實性證明oracle服務的例子，目前可用于以太坊主網(wǎng)查詢的是TLSNotary Proof。
TLSNotary Proof依賴TLSNotary通過PageSigner簽名，利用傳輸層安全性（TLS）協(xié)議，使對數(shù)據(jù)進行TLS簽名的主密鑰在三方之間分配：服務器（oracles）、受審核方（Oraclize）和審核員。
Oraclize使用Amazon Web Service（AWS）作為審核員，來證明它實例化以來沒有修改。
這種方法要求亞馬遜本身不會篡改實例
可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）
TownCrier是基于TEE的經(jīng)過身份驗證的數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)，利用基于硬件的安全區(qū)域來驗證數(shù)據(jù)的完整性。

計算oracle
oracles可用于執(zhí)行任意計算，這在以太坊的環(huán)境中特別有用。

去中心化的oracle
集中式oracle系統(tǒng)雖然滿足了許多應用，但也確實是以太網(wǎng)網(wǎng)絡的中心故障點。
ChainLink提出了一個去中心化的oracle網(wǎng)絡，包括三個關鍵的智能合約和數(shù)據(jù)提供商的脫鏈注冊：

信譽合約
用于跟蹤數(shù)據(jù)提供商的績效
訂單匹配合約
使用信譽合約選擇出價
匯總合約
從多個oracles收集使用提交，ChainLink建議計算加權響應，并提供了一組標準的匯總合約。
一個想法：SchellingCoin協(xié)議：將中位數(shù)作為答案

Solidity中的Oracle客戶端接口
此處復雜，先學Solidity

以太坊用于衡量執(zhí)行一組動作所需計算量的單位，交易或者合約執(zhí)行都需要一定量的gas。
gas具有雙重作用：

連接了以太坊價格和對礦工工作的獎勵（和以太坊價格的波動性對抗）
抵御拒絕服務攻擊
發(fā)送交易成本為21000gas、添加兩個數(shù)字成本3個gas

停機問題
交易過載

支付gas
gas有價格，但不能被擁有和花費，僅存在于EVM內(nèi)部，作為工作量的計數(shù)。
收取ether--->轉(zhuǎn)化為gas--->轉(zhuǎn)回ether

gas價格、成本限制、耗盡
交易前發(fā)起方需要指定gas limit和gas price
gas limit多了，發(fā)起方收到退款
gas limit少了，交易失敗，gas不退回

估算gas
通過假裝交易已經(jīng)被包含在區(qū)塊鏈中來估算gas

代碼

gas價格和交易優(yōu)先順序
gas price設置的高一般回處理的更快

區(qū)塊gas限制
Block gas limit是區(qū)塊中允許的最大gas量，鎖定了區(qū)塊中可以容納的交易數(shù)量
18年，區(qū)塊gas限制在500w左右，可以容納約238個交易，每個交易消耗21000gas
礦工決定了區(qū)塊gas限制是什么，礦工可以對gas限制進行投票來擴容

gas退款
以太坊通過退還高達一半的gas費用來鼓勵刪除存儲的變量
EVM中有2個負的gas操作：
清理合約是-24,000（SELFDESTRUCT）
清理存儲為-15,000（SSTORE [x] = 0）

gasToken
gasToken是一種ERC20的Token，允許任何人在gas價格低時存儲gas，在gas價格高時使用gas

租金
以太坊社區(qū)建議向智能合約收取“租金”來保持活力
不支付租金時，合約將被睡眠，簡單的讀取操作也無法進行，需要通過繳納租金和提交merkle證據(jù)來喚醒睡眠的合約。

EVM是實際處理內(nèi)部狀態(tài)和計算的協(xié)議部分，實際來看，EVM是包含數(shù)百萬個對象的大型去中心化虛擬機

虛擬機（Virtualbox、云計算）和EVM的不同：
虛擬機技術的目的是提供管理程序功能，或處理客戶操作系統(tǒng)與底層操作系統(tǒng)和硬件之間的系統(tǒng)調(diào)用，任務調(diào)度和資源管理的軟件抽象。
JVM和EVM
JVM和EVM比較相像。
JVM旨在提供與底層主機操作系統(tǒng)或硬件無關的運行環(huán)境，從而實現(xiàn)各種操作系統(tǒng)的兼容性。
在JVM上運行的高級程序語言（JAVA、Scala）被編譯到相應的指令集字節(jié)碼中。這與編譯要在EVM上運行的Solidity源文件相當。

EVM機器語言
EVM的機器語言分為特定指令集合：
算術、邏輯和比較、控制流、系統(tǒng)調(diào)用、堆棧操作、存儲器操作、管理賬戶、gas和區(qū)塊信息

堆棧操作：
堆棧和內(nèi)存管理的操作碼指令：
POP // 項目出棧
PUSH // 項目入棧
MLOAD // 將項目加載到內(nèi)存中
MSTORE // 在內(nèi)存中存儲項目
JUMP // 改變程序計數(shù)器的位置
PC // 程序計數(shù)器
MSIZE // 活動的內(nèi)存大小
GAS // 交易可用的gas數(shù)量
DUP // 復制棧項目
SWAP // 交換棧項目
算術運算
通用算術運算代碼指令：
ADD //添加
MUL //乘法
SUB //減法
DIV //整數(shù)除法
SDIV //有符號整數(shù)除法
MOD // Modulo（剩余）操作
SMOD //簽名模運算
ADDMOD //模數(shù)加法
MULMOD //模數(shù)乘法
EXP //指數(shù)運算
STOP //停止操作
環(huán)境操作碼
處理執(zhí)行環(huán)境信息的通用操作碼：
ADDRESS //當前執(zhí)行賬戶的地址
BALANCE //賬戶余額
CALLVALUE //執(zhí)行環(huán)境的交易值
ORIGIN //執(zhí)行環(huán)境的原始地址
CALLER //執(zhí)行調(diào)用者的地址
CODESIZE //執(zhí)行環(huán)境代碼大小
GASPRICE //gas價格狀態(tài)
EXTCODESIZE //賬戶的代碼大小
RETURNDATACOPY //從先前的內(nèi)存調(diào)用輸出的數(shù)據(jù)的副本

狀態(tài)
就像CPU跟蹤執(zhí)行過程一樣，EVM必須跟蹤各種組件的狀態(tài)以支持以太坊交易。
以太坊也被描述為基于狀態(tài)的虛擬機，包含以下組件

World State
160位地址狀態(tài)標識符和賬戶狀態(tài) 之間的關系，在不可變的默克爾樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中維護。
Account State
包含以下四個組件
nonce：從相應賬戶發(fā)送的交易數(shù)量的值
balance：賬戶擁有的wei數(shù)量
storageRoot：默克爾樹根節(jié)點的256位哈希值
codeHash：各個賬戶的EVM代碼的不可變哈希值
Storage State
EVM上運行時維護的賬戶特定狀態(tài)信息
Block State
交易所需的狀態(tài)值包括
blockhash：最近完成的塊的哈希值。
coinbase：收件人的地址。
timestamp：當前塊的時間戳。
number：當前塊的編號。
difficulty：當前區(qū)塊的難度。
gaslimit：當前區(qū)塊的gas限制。
Runtime Environment Information
用于使用交易的信息。
gasprice：當前gas價格，由交易發(fā)起人指定。
codesize：交易代碼庫的大小。
caller：執(zhí)行當前交易的賬戶的地址。
origin：當前交易原始發(fā)件人的地址。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換計算函數(shù)

以太坊狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)
用于計算_valid state transition_。
區(qū)塊終結(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)
用于確定最終塊的狀態(tài)，作為挖礦過程的一部分，包含區(qū)塊獎勵。
區(qū)塊級狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)
應用于交易狀態(tài)時的區(qū)塊終結(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)的結(jié)果狀態(tài)。

.sol編譯為EVM字節(jié)碼
solc命令
solc --help
使用 --opcode 命令編譯后生成 .opcode 機器語言操作碼文件
使用 --asm 命令編譯后生成一個 .evm 的機器語言說明文件
使用 --bin 命令編譯后生成一個字節(jié)碼文件
使用 --bin-runtime編譯后生成一個運行時字節(jié)碼文件

執(zhí)行EVM字節(jié)碼

gas
圖靈完備性和gas
圖靈完備：系統(tǒng)可以解決你輸入的任何問題。
EVM理論上是圖靈完備的，但是gas會組織它這么做。但對于大多數(shù)問題，EVM還是圖靈完備的。
字節(jié)碼與運行時字節(jié)碼
編譯時，會得到合約字節(jié)碼和運行時字節(jié)碼。

合約字節(jié)碼
合約字節(jié)碼是最終位于區(qū)塊鏈上的字節(jié)碼，加上將字節(jié)碼放在區(qū)塊鏈上并運行構(gòu)造函數(shù)所需的字節(jié)碼。
運行時字節(jié)碼
運行時字節(jié)碼只是最終位于區(qū)塊鏈上的字節(jié)碼，不包括初始化合約并將其放在區(qū)塊鏈上所需的字節(jié)碼。

反匯編字節(jié)碼

以太坊網(wǎng)絡中，共識是指多個節(jié)點或代理在給定的時間點就區(qū)塊鏈狀態(tài)達成一致的能力。社區(qū)必須解決在技術上（網(wǎng)格內(nèi)）和社交上（確保協(xié)議不會分叉和破裂）都達成共識。
以太坊可以更有效的抵御攻擊，但在應對變化時卻不那么果斷。
獲得共識和信任信息的能力將對區(qū)塊鏈技術作為資產(chǎn)類別和技術的未來使用有著重要意義。為應對這一挑戰(zhàn)并保持權力下放，社區(qū)不斷嘗試不同的共識模式。

共識度量
共識度量是可測量的數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的節(jié)點必須在該數(shù)據(jù)上達成一致。

每當新塊添加到鏈中時，每個網(wǎng)絡節(jié)點會測量并批準一致性度量。

作為共識度量的結(jié)果，區(qū)塊鏈充當了從一個確定可驗證的事實延伸到下一個事實的真理鏈?；诠沧R度量，區(qū)塊鏈協(xié)議的節(jié)點變成迷你公證人（mini-notaries），它可以立刻從真實的節(jié)點中分辨出區(qū)塊鏈的錯誤副本，并報告全網(wǎng)絡，以便組織提交虛假信息的區(qū)塊來欺騙網(wǎng)絡。

基于一致性度量，區(qū)塊鏈不僅建立了完整性，并保持長期不變。
共識度量有多種，最重要的兩種是基于工作量的度量和基于風險的度量。

POW
基于POW，度量間建立了共識：因為他們使用協(xié)議將計算機設置為查找難題的答案，即找到適合網(wǎng)絡參數(shù)的散列的難題要求節(jié)點提交處理能力并使用電力與其他節(jié)點競爭以提出有效的哈希。

計算哈希很難，但驗證是否是正確結(jié)果很簡單。
比特幣網(wǎng)絡，平均每個區(qū)塊生成的時間是十分鐘。
以太坊網(wǎng)絡，平均每個區(qū)塊生成的時間是十秒。

基于風險的度量
基于風險的度量基于共識：選擇創(chuàng)建無效區(qū)塊的每個人都會失去比通過創(chuàng)建有效區(qū)塊獲得的更多的東西。
這種度量是通過鏈內(nèi)數(shù)據(jù)的共識創(chuàng)造的，而不是pow那種鏈外共識。

pow的共識度量主要關注SHA-256哈希的質(zhì)量和精確性
基于風險的度量的共識度量主要關注任何特定節(jié)點在添加新塊時所承擔的風險

Pos（權益證明）是一類共識算法
在基于pos的區(qū)塊鏈中，一組驗證者輪流對下一刻進行建議和投票，每個驗證者的投票權重取決于其存款大小
pos的優(yōu)勢包括安全、降低集中風險、能源效率
在Pos中任何人都可以都可以通過一種特殊交易成為驗證者，參與創(chuàng)建和同意新塊。
從算法角度來看，pos又分為基于鏈的權益證明和BFT風格的權益證明：
基于鏈的證明中，算法在每個時隙（10s）中偽隨機的選擇一個驗證者，為該驗證者分配創(chuàng)建單個塊的權限。
BFT 風格的權益證明中，驗證者被隨機分配提出區(qū)塊的權利，但通過多輪過程來確定那個區(qū)塊是規(guī)范的，其中每個炎癥者在每輪中對特定區(qū)塊投票，在流程結(jié)束后，所有（誠實并在線）的驗證者永久同意任何給定的塊是否屬于鏈條一部分。
PoA
PoA是pos的子集，常用于測試網(wǎng)、私有或聯(lián)盟網(wǎng)絡。
poa的區(qū)塊鏈中，交易有效性最終由一批經(jīng)過批準的鏈上賬戶（授權節(jié)點）確定。
poa是達成共識的最快途徑
DPos（代理權益證明）
dpos是一種修改的pos，網(wǎng)絡參與者投票選舉一系列代表來驗證和和保護區(qū)塊鏈。這可能類似poa，但是他們的權限可以被選民取消。

以太坊共識 Ethash
Ethash是pow，依賴于數(shù)據(jù)集的初始紀元產(chǎn)生，該數(shù)據(jù)集約1GB，是有向無環(huán)圖（DAG）。

DAG使用 Dagger-Hashimoto算法的版本，它是Vitalik Buterin的Dagger算法和Thaddeus Dryja的Hashimoto算法的組合。Dagger-Hashimoto算法是以太坊1.0使用的挖掘算法。隨著時間的推移，DAG線性增長，每紀元（30,000塊，125小時）更新一次。

Polkadot簡介
Polkadot是一種鏈間區(qū)塊鏈協(xié)議，包括與權益證明（PoS）鏈的整合，允許Parachain在沒有內(nèi)部共識的情況下獲得共識。

智能合約漏洞的基本類別：

自殺合約
可以被任意地址殺死的合約
貪婪合約
某個執(zhí)行狀態(tài)后無法釋放ether
浪費合約
不經(jīng)意間將ether釋放到任意地址

Vtper是一種面向智能合約的實驗性編程語言，面向EVM。
Vyper致力于通過簡化代碼并使其對人類可讀而提供卓越的審計能力。Vyper的一個原則是讓開發(fā)人員幾乎不可能編寫誤導性代碼。

與Solidity比較

修飾器
Solidity中可以使用修飾器編寫函數(shù)
但將來修改修飾器會導致錯誤
Vyper中刪除了修飾器，使用內(nèi)聯(lián)檢查和斷言作為函數(shù)的一部分，提高了審計能力和可讀性。
類繼承
類繼承允許程序員從軟件庫中獲取預先存在的功能、屬性和行為。這可以促進代碼的重用。
Solidity支持多重繼承和多態(tài)，這是面向?qū)ο缶幊痰闹匾匦?br> Vyper不支持，繼承會導致編碼人員和審計人員在多個文件之間跳轉(zhuǎn)，這不利于理解程序。
內(nèi)聯(lián)匯編
內(nèi)聯(lián)匯編允許開發(fā)人員以低級別訪問EVM的機會，即在高級源代碼中使用EVM操作碼。
Vyper不支持
函數(shù)重載
具有相同名稱和不同參數(shù)選項的多個函數(shù)定義
foo（“hello”）和 foo（“hello”，“world”）
變量類型轉(zhuǎn)換
允許程序員將變量從一種數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類型的機制
前置條件和后置條件
Vyper明確處理前置條件和狀態(tài)更改。雖然會產(chǎn)生冗余，但確實更有可讀性和安全性。
Vyper編寫合約時要考慮：
條件：以太坊狀態(tài)變量的當前狀態(tài)/條件是什么
效果：這個合約對執(zhí)行狀態(tài)變量的條件有什么影響，什么會被影響什么不會，這些影響是否和我們的意圖一致
交互：充分考慮代碼執(zhí)行的所有永久結(jié)果、后果和方案，包括與其他合約的交互

Vyper
Vyper打開了新的大門，偏離了傳統(tǒng)的面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）

裝飾符
類似@private、@public、@constant、@payable 這樣的裝飾符在每個函數(shù)開頭聲明。
@private：合約外部無法訪問
@public：公開可見可執(zhí)行
@constant：不允許變量改變
@payable：只有以@payable開頭聲明的函數(shù)才能接受價值

在線代碼編輯器
Vyper擁有自己的在線代碼編輯器

命令行運行
擴展名為 .v.py ，安裝Vyper后，可以運行命令來編譯和提供字節(jié)碼

讀寫數(shù)據(jù)
智能合約可以將數(shù)據(jù)寫入兩個地方：以太坊的全球狀態(tài)查找樹或以太坊的鏈數(shù)據(jù)。

全局狀態(tài)
給定智能合約中的狀態(tài)變量，存儲在以太坊的全局狀態(tài)查找樹中，給定的智能合約只能存儲，讀取和修改與該合約地址相關的數(shù)據(jù)（即智能合約無法讀取或?qū)懭肫渌悄芎霞s）。
Log
智能合約也可以通過日志事件寫入以太坊的鏈數(shù)據(jù)。最初Vyper用_log_語法來生命，但現(xiàn)在已經(jīng)更新。目前是

雖然智能合約可以寫入以太坊的鏈數(shù)據(jù)（通過日志事件），但智能合約無法讀取他們創(chuàng)建的鏈上日志事件。但可以在公共鏈上由輕客戶端發(fā)現(xiàn)和讀取日志。

ERC20接口
Vyper中ERC20上預編譯合同，默認可用。Vyper中的合約必須聲明為全局變量。如：

操作碼（OPCODES）
合約一般用Solidity或Vyper等高級語言編寫，編譯器負責獲取高級代碼并創(chuàng)建他的低級解釋，然后在EVM上運行。編譯器可以提取代碼的最低表示（在EVM執(zhí)行前）是操作碼。這種情況下需要高級語言的每個實現(xiàn)來提供適當?shù)木幾g機制以允許將高級代碼編譯到通用預定義的EVM操作碼中。
Vyper實現(xiàn)了以太坊的分片操作碼

https://github.com/oldnicke/MasteringEthereum/blob/master/第十七章.asciidoc

EIPs
EIP代表以太坊改進提案。
EIP是一個設計文檔，為以太坊社區(qū)提供信息，或描述以太坊或其過程或環(huán)境的新功能。
EIP應提供該功能的簡明技術規(guī)范和該功能的基本原理。
EIP作者負責在社區(qū)內(nèi)建立共識并記錄不同意見。

ERCs
ERC代表以太坊征求建議。
如果EIP被接受，它將成為ERC的一部分

多數(shù)的硬分叉作為路線圖的一部分，包含社區(qū)普遍認同的更新，這被稱為共識。
但也有一些硬分叉不是共識，這會導致多個不同的區(qū)塊鏈，例如以太坊/以太坊經(jīng)典。

以太坊經(jīng)典（ETC）
2016年7月20日，在192w的區(qū)塊高度上，以太坊通過硬分叉引入了改變，退還了360w的ether，這些ether來自名為The DAO的合約。

The DAO
DAO由Slock.lt創(chuàng)建，被視為基于社區(qū)，為項目提供資金的一種方式。
核心思想是提交提案，管理者管理提案，資金從以太坊的投資者籌集，如果項目成功，投資者將會獲得收益。
DAO是以太坊token的一個實驗。

重入bug（Re-Entrancy）
DAO攻擊者從DAO中吸取了360w個ether。
RHG志愿者開始用相同的漏洞提取剩余的資金，并計劃退還社區(qū)，保護了社區(qū)的大部分ether。

Re-Entrancy
DAO攻擊者發(fā)起多次請求，這允許了攻擊者在合約記錄攻擊者成功提取之前，再次提取。
攻擊流程
攻擊者要求合約提取tokens
在成功提取被記錄之前，再次要求提取tokens
盡可能重復上一步
合約最終記錄了一次DAO的提取，并失去了在此期間發(fā)生的取款

ETH和ETC

技術差異&意識形態(tài)差異

以太坊基礎相關文檔
以太坊黃皮書: https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf
褐皮書”：為更廣泛的讀者以不太正式的語言重寫了“黃皮書”： https://github.com/chronaeon/beigepaper
DΞVp2p 網(wǎng)絡協(xié)議: https://github.com/ethereum/wiki/wiki/DΞVp2p-Wire-Protocol
以太坊狀態(tài)機 —— 一個“Awesome”資源列表 https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Ethereum-Virtual-Machine-(EVM)-Awesome-List
LevelDB 數(shù)據(jù)庫 (最經(jīng)常用于存儲區(qū)塊鏈本地副本): http://leveldb.org
Merkle Patricia Trees: https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Patricia-Tree
Ethash 工作量證明共識算法： https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Ethash
Casper 權益證明 v1 實現(xiàn)指南: https://github.com/ethereum/research/wiki/Casper-Version-1-Implementation-Guide
Go-Ethereum (Geth) 客戶端: https://geth.ethereum.org/
Parity 以太坊客戶端: https://parity.io/
生成助記詞，種子和擴展私鑰的獨立網(wǎng)頁
https://iancoleman.io/bip39/
Solidity完整文檔
https://solidity.readthedocs.io/en/latest/
以太坊最佳安全開發(fā)指南
https://github.com/ConsenSys/smart-contract-best-practices/blob/master/README-zh.md
一個受到社區(qū)安全審查的庫OpenZeppelin：https://openzeppelin.org/[OpenZeppelin] ，具有廣泛的經(jīng)過審查的簡單行為
一個用于安全的開發(fā)和管理智能合約的服務和工具的開源平臺zeppelin_os：https://zeppelinos.org/[zeppelin_os] ，zeppelin_os在EVM上提供了一層，讓開發(fā)人員可以輕松發(fā)布和升級DApp
關于Ethereum ABI的更嚴格和更深入的解釋可以在這找到： https://solidity.readthedocs.io/en/develop/abi-spec.html
另
Github: https://github.com/ConsenSys/smart-contract-best-practices/
Docs: https://consensys.github.io/smart-contract-best-practices/
https://blog.zeppelin.solutions/onward-with-ethereum-smart-contract-security-97a827e47702
https://medium.com/zeppelin-blog/the-hitchhikers-guide-to-smart-contracts-in-ethereum-848f08001f05#.cox40d2ut
合約庫
Github link: https://github.com/ethpm
Repository link: https://www.ethpm.com/registry
Website: https://www.ethpm.com/
Documentation: https://www.ethpm.com/docs/integration-guide
Swarm&IPFS
Swarm主頁: http://swarm-gateways.net/bzz:/theswarm.eth/
閱讀文檔: https://swarm-guide.readthedocs.io/en/latest/index.html
Swarm開發(fā)人員的入門指南: https://github.com/ethersphere/swarm/wiki/swarm
Swarm討論組: https://gitter.im/ethersphere/orange-lounge
Ethereum’s Swarm 和 IPFS 的相似之處與不同之處; https://github.com/ethersphere/go-ethereum/wiki/IPFS-&-SWARM
Truffle
入門和文檔：http://truffleframework.com/docs
Github：https://github.com/trufflesuite/truffle
Website：https://truffleframework.com
Embark
入門和文檔：https://embark.readthedocs.io
Github：https://github.com/embark-framework/embark
Website：https://github.com/embark-framework/embark
Emerald Platform
入門和文檔：https://docs.etcdevteam.com
Github：https://github.com/etcdevteam/emerald-platform
Website：https://emeraldplatform.io
dapp_develotment_tool_sec：一個用于智能合約的命令行工具
包管理、源代碼構(gòu)建、單元測試、簡單的合約部署
入門和文檔：https://dapp.readthedocs.io/en/latest/
第十二章 Oracle預言機用到的

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gasToken：了解計算盈利能力以及如何使用釋放gas所涉及的數(shù)學
https://gastoken.io/
合約租金
ethereum/EIPs#35
https://ethresear.ch/t/a-simple-and-principled-way-to-compute-rent-fees/1455 https://ethresear.ch/t/improving-the-ux-of-rent-with-a-sleeping-waking-mechanism/1480
反編譯程序
Porosity 是一個流行的開源反編譯器：https://github.com/comaeio/porosity
Ethersplay 是Binary Ninja的EVM插件，一個反匯編程序：https://github.com/trailofbits/ethersplay
IDA-Evm 是IDA的EVM插件，另一個反匯編程序：https://github.com/trailofbits/ida-evm
EVM工具：ByteCode To Opcode Disassembler (用于檢查/調(diào)試編譯是否完整運行，如果源代碼未發(fā)布則可用于逆向工程)
Vyper在線代碼編輯器
https://vyper.online
DΞVp2p
https://github.com/oldnicke/MasteringEthereum/blob/master/第十七章.asciidoc
以太坊改進提案（EIPs）
https://eips.ethereum.org/