以太坊的块的大小 以太坊出块

一、以太坊中交易及区块的大小限制

以太坊中交易及区块的大小限制

交易大小限制：

以太坊中交易的大小限制并不是一个固定数值。它可以根据交易的复杂性和包含的数据量自动伸缩，但存在实际的操作限制。截至某些时间点（如16年2月7日），交易的大小限制大约是780KB，这大约相当于300万gas。然而，这个限制是动态变化的，并且随着以太坊网络的发展和升级可能会发生变化。

区块大小限制：

与交易大小类似，以太坊中区块的大小也没有固定的限制。但是，区块内所有交易消耗的gas总量是有限制的。当前单个区块最多的gas使用量为一个动态调整的值，但历史上曾有过3,141,592 gas的限制，并且这个限制也会根据网络情况进行调整。例如，在某些情况下，网络会对前一个区块的高gas消耗作出反应，并相应地提高单个区块的gas最大使用量。

实际案例：

发送一个合约附带256kb的随机数据：这样的交易大约需要耗费900万gas，但由于超过了当时网络的gas限制，因此这样的交易是无效的。Mist（一种以太坊钱包）会尝试创建这样的交易，但交易将不会被网络接受。

发送一个包含44,444字节随机数据的交易：这个交易成功地通过了网络的验证，并被添加到了以太坊区块链中。该交易消耗的gas量为3,031,800，接近当时单个区块的gas限制。这个交易向以太坊区块链网络中的某个区块里添加了44kb数据，并展示了以太坊网络在处理大数据量交易时的能力。

gas消耗的计算：

以太坊中的gas消耗是根据交易的复杂性和包含的数据量来计算的。对于包含附加数据的交易，gas消耗包括基础交易费用（如21,000 gas）加上数据费用。数据费用根据数据的字节数来计算，每个非零字节会消耗额外的gas。在上面的例子中，附加数据里面有178个0字节和44,266个非零字节，因此总gas消耗为21,000+(178* 4)+(44,266* 68)= 3,031,800。

总结：

以太坊中的交易和区块大小限制是动态变化的，并且受到网络gas限制的影响。交易的大小可以根据其复杂性和包含的数据量自动伸缩，但存在实际的gas消耗限制。区块的大小则通过限制其内所有交易消耗的gas总量来间接控制。随着以太坊网络的发展和升级，这些限制可能会发生变化以适应新的需求和挑战。

二、以太坊是如何挖矿的

以太坊的代币是通过采矿过程中产生的，每块采矿率为 5个以太币。以太坊的采矿过程几乎与比特币相同，对于每一笔交易，矿工都可以使用计算机通过散列函数运行该块的唯一标题元数据，反复，快速地猜出答案，直到其中一人获胜。

许多新用户认为，采矿的唯一目的是以不需要中央发行人的方式生成醚（参见我们的指南“什么是以太？”）。这是真的。以太坊的代币是通过采矿过程中产生的，每块采矿率为 5个以太币。但是，采矿还有至少同样重要的作用。通常，银行负责保持交易的准确记录。他们确保资金不是凭空创造的，用户不会多次欺骗和花钱。不过，区块链引入了一种全新的记录保存方式，整个网络而不是中介，验证交易并将其添加到公共分类账。

Ethereum Mining

尽管“无信任”或“信任最小化”货币体系是目标，但仍有人需要确保财务记录的安全，确保没有人作弊。采矿是使分散记录成为可能的创新之一。矿工们在防止欺诈行为（特别是醚的双重支出）方面达成了关于交易历史的共识–这是一个有趣的问题，在分散化的货币未在工作区块链之前解决。虽然以太坊正在研究其他方法来就交易的有效性达成共识，但采矿目前将平台保持在一起。

挖矿如何工作

今天，以太坊的采矿过程几乎与比特币相同。对于每一笔交易，矿工都可以使用计算机反复，快速地猜出答案，直到其中一人获胜。更具体地说，矿工将通过散列函数（它将返回一个固定长度，乱序的数字和字母串，它看起来是随机的）运行该块的唯一标题元数据（包括时间戳和软件版本），只改变’nonce值’，这会影响结果散列值。

如果矿工发现与当前目标相匹配的散列，矿工将被授予乙醚并在整个网络上广播该块，以便每个节点验证并添加到他们自己的分类账副本中。如果矿工 B找到散列，矿工 A将停止对当前块的工作，并为下一个块重复该过程。矿工很难在这场比赛中作弊。没有办法伪造这项工作，并拿出正确的谜题答案。这就是为什么解谜方法被称为“工作证明”。

另一方面，其他人几乎没有时间验证散列值是否正确，这正是每个节点所做的。大约每 12-15秒，一名矿工发现一块石块。如果矿工开始比这更快或更慢地解决谜题，算法会自动重新调整问题的难度，以便矿工回弹到大约 12秒钟的解决时间。

矿工们随机赚取这些乙醚，他们的盈利能力取决于运气和他们投入的计算能力。以太坊使用的具体工作量验证算法被称为’ethash’，旨在需要更多的内存，使得使用昂贵的 ASIC难以开采–特殊的采矿芯片，现在是唯一可以盈利的比特币开采方式。

从某种意义上讲，ethash可能已经成功实现了这一目的，因为专用 ASIC不可用于以太坊（至少目前还没有）。此外，由于以太坊旨在从工作证明挖掘转变为“股权证明”（我们将在下面讨论），购买 ASIC可能不是一个明智的选择，因为它可能无法长久证明有用。

转移到股权证明

不过，以太坊可能永远不需要矿工。开发人员计划放弃工作证明，即网络当前使用的算法来确定哪些交易是有效的，并保护其免受篡改，以支持股权证明，网络由代币所有者担保。如果并且当该算法推出时，股权证明可以成为实现分布式共识的一种手段，而该共识使用更少的资源。

三、以太坊虚拟机(EVM)是什么

以太坊是一个可编程的区块链。与比特币不同，以太坊并没有给用户提供一组预定义的操作（比如比特币交易），而是允许用户创建他们自己的操作，这些操作可以任意复杂。这样，以太坊成为了多种不同类型去中心化区块链的平台，包括但是不限于密码学货币。

EVM为以太坊虚拟机。以太坊底层通过EVM模块支持智能合约的执行和调用，调用时根据合约的地址获取到代码，生成具体的执行环境，然后将代码载入到EVM虚拟机中运行。通常目前开发智能合约的高级语言为Solidity,在利用solidity实现智能合约逻辑后，通过编译器编译成元数据（字节码）最后发布到以坊上。

EVM架构概述

EVM本质上是一个堆栈机器，它最直接的的功能是执行智能合约，根据官方给出的设计原理，EVM的主要的设计目标为如下几点：

简单性

确定性

空间节省

为区块链服务

安全性保证

便于优化

针对以上几点通过对EVM源代码的阅读来了解其具体的设计思想和工程实用性。

EVM存储系统机器位宽

EVM机器位宽为256位，即32个字节，256位机器字宽不同于我们经常见到主流的64位的机器字宽，这就标明EVM设计上将考虑一套自己的关于操作，数据，逻辑控制的指令编码。目前主流的处理器原生的支持的计算数据类型有：8bits整数，16bits整数，32bits整数，64bits整数。一般情况下宽字节的计算将更加的快一些，因为它可能包含更多的指令被一次性加载到pc寄存器中，同时伴有内存访问次数的减少。目前在X86的架构中8bits的计算并不是完全的支持（除法和乘法），但基本的数学运算大概在几个时钟周期内就能完成，也就是说主流的字节宽度基本上处理器能够原生的支持，那为什么EVM要采用256位的字宽。主要从以下两个方面考虑：

时间，智能合约是否能执行得更快

空间，这样是否整体字节码的大小会有所减少

gas成本

时间上主要体现在执行的效率上，我们以两个整型数相加来对比具体的操作时间消耗。32bits相加的X86

的汇编代码

mov eax, dword [9876ABCD]//将地址9876ABCD中的32位数据放入eax数据寄存器

add eax, dword [1234DCBA]//将1234DCBA地址指向32位数和eax相加,结果保存在eax中

64bits相加的X86汇编代码

mov rax, qword [123456789ABCDEF1]//将地址指向的64位数据放入64位寄存器

add rax, qword [1020304050607080]//计算相加的结果并将结果放入到64位寄存器中

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