以太坊账户与合约

2022.2.19

主要内容

账户详解，合约特性

从UTXO谈起

• 比特币在基于UTXO的结构中存储有关用户余额的数据:系统的整个状态就是一组UTXO的集合，每个UTXO都有一个所有者和一个面值 (就像不同的硬币)，而交易会花费若干个输入的UTXO，并根据规则创建若干个新的UTXO:

• 每个引用的输入必须有效且尚未花费;对于一个交易，必须包含有与每个输入的所有者匹配的签名;总输入必须大于等于总输出值
• 所以，系统中用户的余额(balance)是用户具有私钥的 UTXO 的总值

以太坊的做法

• 以太坊的“状态”，就是系统中所有帐户的列表
• 每个账户都包括了一个余额(balance)，和以太坊特殊定义的数据(代码和内部存储)

• 如果发送帐户有足够的余额来支付，则交易有效;在这种情况下发送帐户先扣款，而收款帐户将记入这笔收入
• 如果接收帐户有相关代码，则代码会自动运行，并且它的内部存储也可能被更改，或者代码还可能向其他帐户发送额外的消息，这就会导致进一步的借贷资金关系

优缺点比较

比特币 UTXO 模式优点:

• 更高程度的隐私:如果用户为他们收到的每笔交易使用新地址，那么通常很难将帐户相互链接。这很大程度上适用于货币，但不太适用于任意dapps，因为dapps通常涉及跟踪和用户绑定的复杂状态，可能不存在像货币那样简单的用户状态划分方案。
• 潜在的可扩展性:UTXO在理论上更符合可扩展性要求。因为我们只需要依赖拥有 UTXO 的那些人去维护基于Merkle树的所有权证明就够了，即使包括所有者在内的每个人都决定忘记该数据，那么也只有所有者受到对应UTXO的损失，不影响接下来的交易。而在帐户模式中，如果每个人都丢失了与帐户相对应的Merkle树的部分，那将会使得和该帐户有关的消息完全无法处理，包括发币给它。

以太坊账户模式优点:

• 可以节省大量空间:不将 UTXOs 分开存储，而是合为一个账户;每个交易只需要一个输入、一个签名并产生一个输出。

• 更好的可替代性:货币本质上都是同质化、可替代的;UTXO的设计使得货币从来源分成了“可花费”和“不可花费”两类，这在实际应 用中很难有对应的模型。

• 更加简单:更容易编码和理解，特别是设计复杂脚本的时候。UTXO在脚本逻辑复杂时更令人费解。

• 便于维护持久轻节点:只要沿着特定方向扫描状态树，轻节点可以很容易地随时访问账户相关的所有数据。而UTXO的每个交易都会使得状态引用发生改变，这对轻节点来说长时间运行Dapp会有很大压力。

比特币和以太坊的对比

以太坊账户类型

• 外部账户 (Externally owned account, EOA )(用户账户/普通账户)

  • 对应的以太币余额
  • 可发送交易(转币或触发合约代码)
  • 由用户私钥控制
  • 没有关联代码

• 合约账户 (Contract accounts)（内部账户）

  • 有对应的以太币余额
  • 有关联代码
  • 由代码控制
  • 可通过交易或来自其它合约的调用消息来触发代码执行
  • 执行代码时可以操作自己的存储空间，也可以调用其它合约

以太坊交易(Transaction)

签名的数据包，由EOA发送到另一个账户。所有的交易发起方都是EOA（外部账户），而对接收方没有规定。

• 消息的接收方地址
• 发送方签名
• 金额(VALUE)
• 数据(DATA，可选)
• START GAS
• GAS PRICE

消息(Message)

-- 合约可以向其它合约发送“消息”

-- 消息是不会被序列化的虚拟对象，只存在于以太坊执行环境 (EVM)中

-- 可以看作函数调用

• 消息发送方
• 消息接收方
• 金额(VALUE)
• 数据(DATA，可选)
• START GAS

合约(Contract)

• 可以读/写自己的内部存储(32字节key-value的 数据库)
• 可向其他合约发送消息，依次触发执行
• 一旦合约运行结束，并且由它发送的消息触发的所有子执行(sub-execution)结束，EVM就会中止运行，直到下次交易被唤醒

合约应用一

• 维护一个数据存储(账本)，存放对其他合约或外部世界有用的内容

• 最典型的例子是模拟货币的合约(代币)

合约应用二

• 通过合约实现一种具有更复杂的访问策略的普通账户(EOA)，这被称为“转发合同”:只有在满足某些条件时才会将传入的消息 重新发送到某个所需的目的地址;例如，一个人可以拥有一份转发合约，该合约会等待直到给定三个私钥中的两个确认之后，再重新发送特定消息
• 钱包合约是这类应用中很好的例子

合约应用三

• 管理多个用户之间的持续合同或关系 • 这方面的例子包括金融合同，以及某些特定的托管合同或某种保险