1. 为什么要学习以太坊
以太坊是目前最大的区块链开发平台，也是“世界计算机”。以太坊是区块链开发工作的必经之路，原因如下：
以太坊是目前最大的区块链开发平台，拥有庞大的用户群和社区
以太坊发展早，技术相对成熟，资料、文档众多
以太坊生态体系完备，除了智能合约、DApp、DAO、DeFi，还提供了 ENS、Swarm等DApp构建所需技术体系
以太坊减缓了区块链陡峭的学习曲线，以应用入手，使得区块链的开发上手快速、简单
以太坊与 JavaScript 结合紧密，开发者学习难度小
总之，以太坊好比微信开放平台，DApp开发好比基于微信公众号、小程序的开发，我们不用太关注底层的东西，而是使用以太坊和微信已经提供好的功能来开发自己的DApp和微信公众号，只是以太坊是基于去中心化的区块链，而微信则是中心化应用。
2. 以太坊的诞生
上一篇 介绍了什么是区块链，其中提到， Vitalik Buterin (V神)在2013年发表了《以太坊：一个下一代智能合约和去中心化应用平台》，提出了以太坊的基本构想。
V神是比特币的狂热粉丝，他不断思考着如何扩展比特币和其智能合约协议 Mastercoin，并提出了一种可替代 Mastercoin 的专用合约语言的更灵活和脚本的智能合约机制，这只是一个他的初步构想，尽管比特币团队非常感兴趣，但是这种想法过于超前，而且与比特币的开发计划存在冲突，所以并没有得到支持。
2013年12月，V神发表了 以太坊白皮书，勾勒出以太坊背后的思想：一个图灵完备的通用目的的区块链。以太坊白皮书发布后，不断有区块链爱好者向V神提交并反馈自己的想法，帮助其不断完善这个想法。其中，Gavin Wood（Mastering Ethereum的作者之一）在C++语言上对以太坊给与了极大地帮助，后来成为了以太坊的联合创始人和CTO，并编写了 以太坊黄皮书。
白皮书与黄皮书
 Figure 1. 白皮书 vs 黄皮书 |
V神与Gavin Wood一起，不断完善以太坊的协议层和技术体系，逐步实现“可编程的、安全的、通用的区块链”这一目标。2015年7月30日，第一个以太坊区块被成功挖出，以太坊作为“世界计算机”正式运行并对外提供服务。
3. 以太坊发展的四大阶段
以太坊的发展并不是一帆风顺的，以太坊的发展整体上分为四个阶段 [2]，代号分别为：Frontier（边疆）、Homestead（家园）、Metropolis（都会） 和 Serenity（宁静），每一个阶段都以"硬分叉"的方式发布，因此新版本不能与老版本兼容。并且，每一个阶段都在不断完善其新功能和安全性，比如2016年以太坊遭受DAO攻击，而分叉了 "以太坊经典" 和 "以太坊" 这样的相互竞争、并行的以太坊版本。
阶段和硬分叉按照区块高度编号并标注日期，包括：
Frontier: 区块高度为0，以太坊的初始阶段，持续时间为2015年7月30日至2016年3月。
Ice Age: 冰河期，区块高度为 200,000，引入指数难度增加的硬分叉，以便在准备就绪时将激励机制过度到Pos（权益证明）。
Homestead：家园，区块高度 1,150,000, 以太坊的第二阶段，发布于2016年3月。
DAO: 区块高度 1192000，以太坊遭受严重的攻击而不得不硬分叉，从而产生了 以太坊经典(Ethereum Classic, ETC) 和 以太坊(ETH) 两个相互竞争的系统 [3]。
Tangerine Whistle：橘子口哨，区块高度 2,463,000，改变某些IO密集操作的燃气计算方法和清除拒绝服务攻击（利用这些操作的低燃气成本）累积状态的硬分叉。
Spurious Dragon：伪龙，区块高度 2,675,000，2016 年 11 月 22 日发生的另一次计划外的硬分叉，包括四项提案，用以解决一些攻击问题：
EIP 155: 简单重放攻击保护
EIP 160: 提升EXP操作码的费用
EIP 161: 状态树清理 (不变量保持替代)
EIP 170: 调整智能合约的最大字节数限制
Byzantium：拜占庭，区块高度 4,370,000，以太坊计划的第三阶段为“大都会”(Metropolis)，而拜占庭是该阶段的前半部分。其中包括许多更新：增加4个新操作码和4条预编译；减少区块奖励；推迟冰河时代难度炸弹 (difficulty bomb)。
Constantinople / St. Petersburg：君士坦丁堡/圣彼得堡，区块高度 7,280,000，大都会的第二个阶段便是君士坦丁堡硬分叉，
Istanbul：伊斯坦布尔，区块高度 9,069,000, 此分叉更新了两条操作码、一条预编译和一些gas上的调整。
Muir Glacier：缪尔冰川，发生于区块高度 9,200,000，分叉只包含EIP-2384，目的是再一次推迟难度炸弹。
Serenity：宁静，以太坊线路图的下一阶段便是宁静，也被称作ETH2.0。这次更新将包括加入PoS信标链、分片链、eWASM等等。
4. 以太坊的组件
以太坊包括非常多的组件，包括：
- P2P Network
以太坊在 以太坊主网 上运行，可以通过TCP端口 30303 访问，运行称作
ÐΞVp2p的协议。- Consensus rules
以太坊的共识规则，在参考规范，即 黄皮书 中定义。
- Transactions
Ethereum交易（transactions）是网络消息，包括发送者，接收者，值和数据负载等。
- State Machine
以太坊的状态转移由 Ethereum虚拟机（
EVM） 处理，这是一个执行bytecode（机器语言指令）的基于栈的虚拟机。称为“智能合约”的EVM程序以高级语言（如Solidity）编写，并编译为字节码以便在EVM上执行。- Blockchain
以太坊的区块链作为 database（通常是Google的LevelDB）存储在每个节点上，该区块链在称作 梅克尔帕特里夏树 Merkle Patricia Tree 的序列化哈希数据结构中包含交易和系统状态，。
- Consensus Algorithm
以太坊目前使用名为
Ethash的工作量证明算法，但有计划在不久的将来将过渡到称为Casper的权益证明（Proof-of-Stake）系统。- Clients
以太坊有几个可互操作的客户端软件实现，其中最突出的是 Go-Ethereum（Geth）和Parity。
5. 以太坊和图灵完备
图灵完备性 [4]：在可计算性理论中，如果一个数据操作规则系统（例如计算机的指令集、编程语言或元胞自动机）可以用来模拟任何图灵机（设计由英国数学家和计算机科学家艾伦图灵），那么它就是图灵完备的。这意味着该系统能够识别或决定其他数据操作规则集。图灵完备性被用作表达这种数据操作规则集的力量的一种方式。今天几乎所有的编程语言都是图灵完备的。
简单而言，图灵完备指无法在计算机上通过模拟的方式判断程序是否会终止。也就是说，图灵完备的程序可以在无限循环中一直运行。尽管我们不会编写无限循环的代码，但是一旦产生无限循环，则程序不能终止。在区块链中，这是非常危险的，主要原因再于，区块链上的智能合约程序运行时，一旦产生无限循环，则会无限消耗CPU、内存、电子等资源，这无疑是一场灾难。
以太坊是图灵完备的，为了解决上述资源浪费等问题，以太坊通过引入 gas 计量机制。当 EVM 在运行只能合约时，它会计算每一个执行指令的开销，以 gas 为单位，当智能合约的执行所消耗的 gas
超过了设定的上限（gas limit），则执行失败并回滚。通过这种机制，成功限制了智能合约可以使用的资源上限，保证图灵完备的同时也避免了资源的浪费。
在以太坊中，每一笔交易都需要消耗一定数量的  Figure 2. 交易gas费
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6. 以太坊与智能合约
智能合约是运行在以太坊虚拟机（EVM）上的程序，通过智能合约，开发者可以编程实现区块链程序运行逻辑，从而实现多个业务场景支持的目标。目前使用最广泛的智能合约编程语言是以太坊开发的 Solidity。智能合约具有如下特点：
计算机程序：智能合约本质上是一系列计算机程序，它们通过字节码的形式运行在EVM中
不可改变：智能合约的编写如同制造航天火箭，一旦发布不可改变，如果存在问题，只能重新发布新的智能合约
确定性：智能合约的输出对于每一个调用它的人而言都是确定的
单线程：智能合约的执行可以被视为在单线程环境中（基于堆栈），并发的执行智能合约毫无意义
去中心化的世界计算机：所有EVM节点的计算机运行某个智能合约都有相同的初始状态和最终状态，看起来就如同一台计算机
7. 总结
以太坊是图灵完备的世界超级状态机，也是世界级的区块链开发平台，极大的减缓了区块链的开发学习曲线。