timeslow.net以太坊（Ethereum）是一个分布式的计算机，由大量分布式节点组成，其中的每一个节点，都可以执行字节码（也就是所谓智能合约），然后把结果存在区块链上。整个网络是分布式的，应用可以保存状态信息，应用有了状态信息，就可以根据状态提供丰富多彩的服务。以太坊没有中心化的节点，第三方不能干预整个网络的运行，可以看作是永不停机的世界计算机。
1. 以太坊-世界计算机
上图描述了以太坊的功能。 它把一台虚拟计算机放到了区块链上。 图中彩色方块是用哈希值串联起来的区块，每一个区块中有交易列表，交易在计算机中执行，并且导致计算机状态的变化。
以太坊中把这个虚拟计算机的状态叫做“世界状态”， 世界状态可以看作“世界计算机”的存储区域。 世界状态通过执行以太坊区块中的交易来不断变化。每一个区块添加到链的尾部，都会导致世界的状态发生变化。世界状态由各个节点独立在数据库中维护。
- 从这个视角看，这种状态管理的方式，类似git，每一个区块都是一个新的版本。每一个区块都可以得到一个当前所有账户的状态。 最后一个区块，就是当前系统中所有账户的当前状态。
- 世界计算机在以太坊的每一个节点上运行，每一个节点上的世界状态都一样。 交易触发的代码会在所有节点的虚拟机上运行一遍。
2. 账户
世界状态由所有账户的状态构成。 有两种账户，分别是外部账户和合约账户。账户的属性包括，余额（balance）、交易次数（nonce），code(代码)、存储(stroge)。 code和 storage只有合约账户有。外部账户用私钥控制，合约账户由合约代码控制。
每一个内部账户都有自己独立的storage区域。以太坊中的智能合约代码，一旦部署，是无法升级修改的。codeHash确保代码不会被修改。
上图中只画了两个账户，实际的世界状态中有很多账户。
3. 交易
以太坊的交易由网络用户发起，交易有两种，一种是普通消息调用，另外一种是创建内部账户（会生成一个新的地址，初始化智能合约）。
上图展示了交易执行后， 世界状态中多了一个内部账户。
4. EVM 虚拟机
作为世界计算机， 不仅仅有存储， 还有执行智能合约代码的虚拟机。称之为EVM。合约代码在EVM中执行，可以导致存储（世界状态）的变化。
智能合约开发使用高级语言，在部署到以太坊上时候，会编译成EVM可以识别的二进制串。合约一旦部署，就需要在所有维护世界状态的节点执行。注意不是在一个节点执行，而是一旦交易列表中有合约相关操作，则操作对应的代码要在所有节点执行，以太坊节点通过执行合约相关代码来更新世界状态。
对世界计算机的使用是收费的，每次执行需要预付费（术语叫gas），执行过程中不断扣减费用。扣完了预付费后，指令将不能再执行，智能合约的调用失败。 这种机制也增进了系统的可靠性。 如果智能合约中出了bug，写了一个死循环，至少还能欠费停下来。
5. 访问以太坊
外部用户通过以太坊节点，使用web3 API访问以太坊。
6. 数据结构
上图展示了以太坊的主要数据结构。最左侧是一个以太坊的区块，包括区块头和区块体。在区块头里面除了parentHash作为区块指针外，还有几个哈希值：
- stateRoot：其值是这个区块内所有交易执行后世界状态的哈希值。
- receiptsRoot：其值是这个区块所有交易的执行结果的哈希值。
- transactionRoot：其值是这个区块所有交易的哈希值。
- ommersHash（UncleHash）： 是对区块体中的叔块列表的哈希。
区块体中存放交易列表和叔块列表。
右侧的几棵merkle tree（世界状态，交易状态， 交易等），不会在区块中存储，而是会在节点的数据库中保存。 用区块中的哈希值来保证各个节点的merkle tree状态都一致。