以太坊源码分析报告

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1、以太坊源码分析报告一、前言以比特币为代表的虚拟货币时代，代表着区块链1.0，基于P2P网络构建，实现了去中心化的数字货币交易功能。但是1.0只满足了虚拟货币的需要，很难普及到其他行业。比如比特币只提供了有限的非图灵完备的脚本能力，不大可能在其上搭建第三方的应用。发展到区块链2.0，便出现了以以太坊为代表的智能合约平台，提供强大的合约编程环境，可以实现复杂的业务逻辑。与比特币系统相比以太坊并没有本质的区别，只是全面实现和支持智能合约，让区块链技术不只是发币。本文以以太坊的官方go语言版本实现go-ethereum为目标，分析其源码实现。二、以太坊架构简介以太坊实现Web3.js

2、核心去中心化应用层智能合约层EVMRPC区块链管理模块共识模块挖矿模块网络模块P2P加解密库levelDBSolidityMath&Number账户管理模块1.最顶层是去中心化应用层，即DApp。它使用truffle开发测试框架（最流行）编写部署和测试客户端，并通过web3.js和智能合约层交互；2.智能合约层通过以太坊虚拟机EVM交互处理BlockChain及共识相关的事务，同时通过RPC协议进行挖矿和网络层事务的交互；1.区块链管理模块围绕交易、块和状态进行管理，包括区块的同步验证及异常和分叉处理、交易的广播接收处理和验证及执行、底层数据的读写更新等；2.共识模块是制定的

3、认定区块合法的机制，包括PoW（ProofOfWork工作量证明，以太坊使用变种的Ethash算法）及PoS（ProofOfStake权益证明，只在测试网络中使用），符合共识算法的新区块才会被节点认可和接纳，链接到分布式账本中，同时才能让矿工得到收益；3.挖矿模块管理挖矿工作，将争夺记账权的过程分解成多个并行子任务进行；4.账户管理模块管理以太坊系统中的账户，包括普通账户及合约账户的生成和管理，还有钱包及密钥的生成、导入和导出；5.网络模块管理着系统中的Peer、Protocol、Downloader、Sync等角色，为整个分布式网络提供节点间的共识基础。包括节点对端连接的动

4、态管理、ETH/LES/LES2协议的支持、各类数据包的下载和同步；6.架构的最底层功能为上层模块提供了基础P2P网络的通讯、secp251和sha3等加解密算法、高效的LevelDB键值对存储数据库、合约语言基础及大数字的基本运算。一、源码目录结构一、基本概念在以太坊的YellowPaper中，把整个以太坊看成是一个基于交易的状态机。从创世状态开始，在一批交易执行后便进入到下一个新的状态，直到当前的终态。创世态状态1交易状态N……..交易交易Block0HeaderTXsBlock1HeaderTXs BlockNHeaderTXs ……BlockChain1.交易当一个账

5、户向另一个账户发送一笔被签名的消息数据包时，就产生了一笔交易。账户可以是普通账户，也可以是合约账户。交易执行时需要花费手续费。交易Transaction定义在core/types/transaction.go中：Transaction的主体定义在txdata中，其它成员都只是交易常用信息的缓存：hash:交易RLP编码后的哈希值；size:交易RLP编码后的大小；from:交易的发送地址，它并不存储在交易体里，而是由txdata中的V,R,S值推导出来；交易的主要信息包含在txdata中，包括如下字段：AccountNonce:代表发送账户发出的第几笔交易；Price:交易发

6、送者愿意支付的一单位gas费用的价格；GasLimit:交易执行所花费最大的gas值。如果超过该值则交易失败；Receipient:交易的接收地址；Amount:从发送地址向接收地址转移的以太币数量；Payload:可选，在创建合约时表示合约代码，或者调用合约时调用参数；V

7、R

8、S:secp256k1签名数据；Hash:同Transaction.hash，在转换为Json格式时用到；1.区块一个区块包含了一系列的交易，矿工节点收集本地发起的及网络中其它节点广播的新交易，验证交易的有效性，然后将它们打包到一个原始区块中，最后通过挖矿得到一个数学机制的“工作量证明”写到该区块，从

9、而得到一个新的合法区块，广播到网络中，在其它矿工验证区块有效后添加到主链上。区块的定义在core/types/block.go中：header:Block的核心，由后面给出其定义；uncles:叔块，以太坊对孤块（发现晚但是合法的新块）的处理和比特币的抛弃式处理不同，因为以太坊十几秒的出块间隔会导致大量的孤块，因此以太坊鼓励矿工引用孤块成为叔块并支付报酬，减少昂贵成本的浪费，使得主链更重提升安全性，也缓解矿池中心化问题；transactions:区块打包的一批交易；td:TotalDifficulty，