请您解释一下智能合约是如何在以太坊网络上执行交易并确保其不可篡改性的,同时请详细说明EVM在其中的作用。

智能合约是在区块链上运行的自动执行合约条款的程序。以太坊网络上的智能合约具体来说,是通过以太坊虚拟机(EVM)执行的一段代码,这些代码能够触发在一定条件下自动执行的操作。当一个交易触发了智能合约中的条件时,EVM就会执行该合约中的代码,同时整个过程中保证了交易的透明性、可预测性和不可篡改性。

执行交易

以太坊网络上的交易涉及智能合约的执行,通常按照以下步骤进行:

  1. 交易生成:当用户或另一个合约向智能合约发起调用时,会生成一个交易。交易中包括调用者的地址、目标合约地址、输入数据(即合约函数及其参数)、以及发送的以太币数量。
  2. 交易广播:该交易被广播至以太坊网络,所有节点都会接收到这份交易。
  3. 交易验证:各个节点将检查交易的有效性,包括调用者的账户是否有足够的以太币支付交易费用(Gas费)。
  4. 交易纳入区块:矿工会将经过验证的交易打包进新区块,通过解决一个密码学难题来尝试“挖矿”,即寻找一个满足特定条件的哈希值。首个成功解出难题的矿工会将其新区块广播至网络。
  5. 区块确认:网络上的其他节点对新区块进行验证,一旦验证通过,区块即被添加到区块链上,其中包含的交易被视为完成。
  6. 合约执行:在新区块被添加后,EVM会执行包含在交易中的智能合约代码。EVM确保了每笔交易都在相同的环境下运行,从而保证了所有节点一致的结果。
  7. 状态更新:合约执行对应的逻辑后,会根据结果更新区块链的状态。

确保不可篡改性

智能合约的不可篡改性主要通过几个方面来实现:

  1. 共享账本:区块链是一个分布式数据库,所有交易记录都存储在网络上的每个节点上。每个节点都有账本的副本,这使得篡改几乎不可能。
  2. 密码学技术:每笔交易都通过数字签名加密进行验证,确保了交易的发送者确实是他们声称的身份。同时,区块链技术通过哈希链的形式链接每一个区块,任何对已有数据的修改都会导致后续所有区块的哈希值改变,这增加了篡改的难度。
  3. 共识机制:以太坊网络采用工作量证明(Proof of Work, PoW)作为其共识机制,后来转为权益证明(Proof of Stake, PoS)。共识机制确保了所有节点能够就账本的状态达成一致,防止了双重支付等问题的发生。
  4. 智能合约代码的静态性:一旦智能合约被部署至以太坊网络,其代码就无法被修改,除非在编写时特别设计了更新机制。

EVM的作用

以太坊虚拟机(EVM)是所有以太坊节点运行的一组规则,它为智能合约提供了一个安全且可执行的环境。EVM的独特之处在于它提供了一个完全隔离的沙箱环境,其中运行的程序无法直接与操作系统进行交互,这增加了安全性。此外,EVM还定义了一套指令集,这些指令集用于编译智能合约代码,使得合约可以被执行。EVM还处理账本的读写操作,管理和分配用于执行智能合约的gas,这有助于防止无限循环和滥用网络资源。