以太坊 = 去中心化的世界计算机
       = 区块链 + 智能合约平台
       = 全球分布式状态机
       = 可编程的价值网络

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用户直接接触的层面
├── DApps（去中心化应用）
│   ├── Uniswap（DEX）
│   ├── Aave（借贷）
│   └── OpenSea（NFT市场）
├── 钱包
│   ├── MetaMask
│   ├── Rainbow
│   └── Ledger
└── 开发工具
    ├── Hardhat
    ├── Foundry
    └── Remix IDE

编程接口层
├── 高级语言
│   ├── Solidity（最流行）
│   ├── Vyper（安全导向）
│   └── Huff（低级优化）
├── 编译器
│   └── 源代码 → 字节码
└── 标准库
    ├── ERC-20（代币标准）
    ├── ERC-721（NFT标准）
    └── ERC-1155（多代币标准）

交易处理和状态管理
├── EVM（以太坊虚拟机）
├── 交易池（Mempool）
├── Gas计量
└── 状态转换

区块验证和最终确定
├── 信标链（Beacon Chain）
├── PoS验证者
├── Slot/Epoch机制
└── 最终确定性

节点通信
├── P2P协议（devp2p/libp2p）
├── 节点发现
├── 区块传播
└── 交易广播

持久化数据
├── 区块链数据
├── 状态树
├── 交易历史
└── 收据日志

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组成部分：
├── Address: 0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb
│   └── 由公钥通过Keccak-256哈希生成
├── Balance: 10.5 ETH
│   └── 当前持有的以太币数量
├── Nonce: 42
│   └── 已发送的交易计数（从0开始）
└── 由私钥控制
    └── 持有私钥 = 完全控制账户

特点：
✅ 可以主动发起交易
✅ 可以持有ETH和代币
✅ 没有可执行代码
✅ 由人类或程序控制（通过私钥）
✅ 创建账户免费（只需生成密钥对）

组成部分：
├── Address: 0x1f9840a85d5aF5bf1D1762F925BDADdC4201F984
│   └── 由创建者地址和nonce计算得出
├── Balance: 1000 ETH
│   └── 合约持有的以太币
├── Nonce: 1
│   └── 由该合约创建的合约数量
├── Code: 智能合约字节码
│   └── 不可更改的程序逻辑
└── Storage: 持久化存储空间
    └── 合约的状态变量

特点：
✅ 不能主动发起交易（被动触发）
✅ 可以持有ETH和代币
✅ 包含可执行代码
✅ 由代码逻辑控制
✅ 创建需要Gas费用
✅ 部署后代码不可更改（除非使用代理模式）

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{
  // ===== 基本信息 =====
  from: "0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb",
  // 交易发起者地址（EOA）

  to: "0x1f9840a85d5aF5bf1D1762F925BDADdC4201F984",
  // 接收者地址（EOA或合约），null则为创建合约

  value: "1000000000000000000", // 1 ETH in Wei
  // 转账金额（1 ETH = 10^18 Wei）

  nonce: 42,
  // 发送者的交易序号（防止重放攻击）

  // ===== Gas相关 (EIP-1559) =====
  gasLimit: 21000,
  // 愿意支付的最大gas数量

  maxFeePerGas: "100000000000", // 100 Gwei
  // 愿意支付的最高gas价格（基础费用+小费）

  maxPriorityFeePerGas: "2000000000", // 2 Gwei
  // 给验证者的小费（优先费）

  // ===== 数据 =====
  data: "0xa9059cbb000000000000000...",
  // 输入数据（合约调用的编码数据）
  // 简单转账时为 "0x"（空）

  // ===== 签名 (ECDSA) =====
  v: 28,
  // 恢复标识符（27或28，用于恢复公钥）

  r: "0x88ff6cf0fefd94db46111149ae4bfc179e9b94721fffd821d38d16464b3f71d0",
  // 签名的r值

  s: "0x45e0aff800961cfce805daef7016b9b675c137a6a41a548f7b60a3484c06a33a",
  // 签名的s值

  // ===== 元数据 =====
  type: 2,
  // 交易类型（0=传统, 1=访问列表, 2=EIP-1559）

  chainId: 1,
  // 链ID（1=主网, 5=Goerli, 11155111=Sepolia）
}

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{
  gasPrice: "50000000000", // 固定价格
  // 问题：费用不可预测，容易过高或过低
}

{
  gasPrice: "50000000000",
  accessList: [
    {
      address: "0x...",
      storageKeys: ["0x0000...", "0x0001..."]
    }
  ]
  // 预先声明要访问的地址和存储槽
  // 可以节省一些gas（冷访问 → 热访问）
}

{
  maxFeePerGas: "100000000000",          // 最高愿意支付
  maxPriorityFeePerGas: "2000000000",    // 给验证者的小费
  // 实际支付 = min(baseFee + priorityFee, maxFee)
  // 多余的会退还
}

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{
  // ===== 链接 =====
  parentHash: "0x1234...",
  // 父区块的哈希（形成链）

  // ===== 状态根 =====
  stateRoot: "0xabcd...",
  // 执行所有交易后的世界状态根哈希

  transactionsRoot: "0xef01...",
  // 区块内所有交易的Merkle树根

  receiptsRoot: "0x2345...",
  // 所有交易收据的Merkle树根

  // ===== 日志 =====
  logsBloom: "0x0000...",
  // 布隆过滤器（快速查找日志）

  // ===== 区块信息 =====
  number: 18000000,
  // 区块号（从0开始递增）

  timestamp: 1699999999,
  // Unix时间戳（秒）

  // ===== Gas =====
  gasLimit: 30000000,
  // 区块的Gas上限

  gasUsed: 15234567,
  // 实际使用的Gas

  baseFeePerGas: "30000000000", // 30 Gwei
  // EIP-1559基础费用

  // ===== PoS相关 =====
  difficulty: 0,
  // PoS后固定为0（PoW时代的难度）

  extraData: "0x...",
  // 额外数据（验证者可添加信息，最多32字节）

  // ===== 已弃用 (PoW时代) =====
  mixHash: "0x0000...",
  // PoW混合哈希（PoS后无意义）

  nonce: "0x0000000000000000",
  // PoW随机数（PoS后固定为0）
}

{
  // 交易列表
  transactions: [
    {
      from: "0x742d...",
      to: "0x1f98...",
      value: "1000000000000000000",
      // ... 完整交易对象
    },
    // ... 更多交易
  ],

  // PoS提款（The Merge后新增）
  withdrawals: [
    {
      index: 12345,
      validatorIndex: 67890,
      address: "0x742d...",
      amount: "32000000000" // 32 ETH in Gwei
    },
    // ... 更多提款
  ]
}

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初始状态 S0:
├── Alice: 10 ETH
└── Bob: 5 ETH

交易 T1: Alice → Bob (5 ETH)
    ↓

新状态 S1:
├── Alice: 5 ETH
└── Bob: 10 ETH

交易 T2: Bob → Charlie (3 ETH)
    ↓

新状态 S2:
├── Alice: 5 ETH
├── Bob: 7 ETH
└── Charlie: 3 ETH

// 每个账户的状态
AccountState = {
  nonce: 42,
  // 交易计数或创建的合约数

  balance: '10500000000000000000', // 10.5 ETH
  // 账户余额（以Wei为单位）

  storageRoot: '0x56e8...',
  // 该账户的存储树根哈希
  // EOA账户这个字段为空树根

  codeHash: '0xc5d2...',
  // 合约代码的哈希
  // EOA账户这个字段为空字符串的哈希
};

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✅ 快速查找 → Patricia Trie（前缀树）
✅ 高效验证 → Merkle Tree（哈希树）
✅ 节省空间 → 路径压缩
✅ 增量更新 → 仅修改路径

解决方案 = Merkle Tree + Patricia Trie

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查询: "账户0x742d...的余额是多少?"

传统方式:
需要下载整个数据库 → 数TB

使用MPT:
只需要从根到叶的路径 → 几KB

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修改一个账户:
只需要更新从根到该账户的路径
其他路径保持不变

例如:
账户A余额变化
→ 只更新3-4个节点
→ 而不是整棵树

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1 Slot = 12秒
1 Epoch = 32 Slots = 384秒 ≈ 6.4分钟

每个Slot:
- 1个验证者被选为提议者（Proposer）
- 其他验证者组成委员会（Committee）投票

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基础奖励 (Base Reward):
- 每个Epoch给所有活跃验证者
- 取决于总质押量
- 年化收益率: ~3-5%

提议者奖励 (Proposer Reward):
- 成功提议区块时获得
- 约为基础奖励的1/8
- 包含attestations的小费

同步委员会奖励:
- 随机选中参与同步委员会
- 额外奖励

交易小费 (Tips):
- EIP-1559的Priority Fee
- 完全归验证者所有

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1. 双重签名 (Double Signing):
   - 对同一Slot提议两个不同区块
   - 惩罚: 损失1 ETH + 被强制退出

2. 环绕投票 (Surround Vote):
   - 投票包围之前的投票
   - 试图改写历史
   - 惩罚: 损失至少1 ETH

3. 双重投票 (Double Vote):
   - 对同一目标进行两次不同投票
   - 惩罚: 损失至少1 ETH

严重情况:
- 如果同时有很多验证者被slash
- 相关惩罚会加重（最高可损失全部32 ETH）

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Slot N: 区块提议
    ↓
等待2/3+验证者投票
    ↓
Checkpoint N: Justified（合理化）
    ↓
等待下一个Epoch（32 slots）
    ↓
Checkpoint N+1: 也被Justified
    ↓
Checkpoint N: Finalized（最终确定）
    ↓
永久不可逆！

总时间: 约12.8分钟（2个Epoch）

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# 1. 安装Geth（执行层客户端）
# macOS
brew install ethereum

# Ubuntu
sudo add-apt-repository ppa:ethereum/ethereum
sudo apt-get update
sudo apt-get install ethereum

# 2. 启动节点（Sepolia测试网）
geth --sepolia --http --http.api eth,net,web3

# 3. 检查同步状态
geth attach http://localhost:8545
> eth.syncing
> eth.blockNumber

# 4. 查看连接的节点
> admin.peers

const Web3 = require('web3');
const web3 = new Web3('https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_KEY');

// 获取最新区块
web3.eth.getBlock('latest').then(console.log);

// 获取指定区块
web3.eth.getBlock(18000000).then((block) => {
  console.log('区块号:', block.number);
  console.log('时间戳:', block.timestamp);
  console.log('交易数:', block.transactions.length);
  console.log('Gas使用:', block.gasUsed);
  console.log('矿工/验证者:', block.miner);
});

// 获取账户状态
geth attach http://localhost:8545

> debug.traceTransaction("0xTxHash", {tracer: "prestateTracer"})

// 查看Storage变化
> debug.storageRangeAt(
    "0xBlockHash",
    0, // transaction index
    "0xContractAddress",
    "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    1024
)

✅ 双层架构
   - 执行层：处理交易和智能合约
   - 共识层：PoS验证和最终确定

✅ 两种账户
   - EOA：用户控制
   - 合约：代码控制

✅ 三种Trie
   - State Trie：全局状态
   - Storage Trie：合约存储
   - Transactions Trie：交易记录

✅ 四种节点
   - 全节点：完整验证
   - 轻节点：依赖验证
   - 归档节点：历史查询
   - 验证者：参与共识

✅ PoS共识
   - Slot/Epoch机制
   - 奖励和惩罚
   - 最终确定性

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