当我们谈论以太坊时,往往首先想到的是它的加密货币以太币（ETH），或是那些基于它构建的去中心化应用（DApps）、NFT以及DeFi协议，在这些光鲜亮丽的表象之下，是以太坊内部一个极其复杂、精密且不断演进的生态系统在默默支撑着一切，理解以太坊内部，就是理解这台“去中心化世界引擎”是如何运转的，它由哪些核心部件构成，以及这些部件如何协同工作以实现其“世界计算机”的愿景。
核心基石：区块链与共识机制
以太坊的底层是一个区块链,这是一个分布式、公开透明且不可篡改的账本，但与比特币专注于点对点现金交易不同，以太坊的区块链更侧重于记录和执行编程逻辑。
- 区块结构：以太坊的区块不仅包含交易列表，还包含区块头（含父区块哈希、区块号、时间戳、难度值、随机数、状态根、交易根、收据根等）。“状态根”、“交易根”和“收据根”是以太坊区别于比特币的关键，它们分别指向了以太坊独特的状态模型、交易执行结果和交易回执。
- 共识机制：从PoW到PoS的演进：以太坊最初采用工作量证明（PoW）机制，通过矿工竞争计算能力来打包区块、达成共识，确保网络安全，PoW能耗高、效率较低，为了实现可扩展性和可持续性，以太坊通过“合并”（The Merge）升级，正式转向权益证明（PoS）机制，在PoS下，验证者（而非矿工）通过质押ETH来获得创建新区块的权利并验证交易，其收益和惩罚都与质押的权益挂钩，这不仅大幅降低了能耗，也为未来的分片等扩展方案奠定了基础。
灵魂所在：以太坊虚拟机（EVM）与智能合约
如果说区块链是骨架,那么以太坊虚拟机（EVM）就是以太坊的灵魂，是智能合约的运行环境。
- EVM：EVM是一个图灵完备的虚拟机，这意味着它可以执行任何复杂的计算逻辑，它部署在以太坊网络的每个全节点上，确保了智能合约执行的确定性和一致性——无论在哪个节点上执行相同的合约代码，都会得到相同的结果，EVM定义了以太坊的状态转换函数：根据当前状态和待处理交易，计算出新的状态。
- 智能合约：智能合约是部署在以太坊区块链上的自动执行的程序代码，它们在满足预设条件时被触发，无需中介机构干预，这些合约用Solidity等特定编程语言编写，然后编译成字节码部署到EVM上，从ERC-20代币标准到DeFi借贷协议，从NFT到复杂的DAO组织，智能合约构成了以太坊生态应用层的基础，使得“代码即法律”成为可能。
动态核心：状态模型与账户系统
以太坊内部维护着一个不断变化的全球状态,这个状态记录了网络中所有账户的信息和合约代码。
- 账户类型：以太坊有两种主要账户类型：
- 外部账户（EOA）：由用户通过私钥控制，类似于传统银行账户，可以发起交易、转移ETH。
- 合约账户：由智能代码控制，没有私钥，其行为由接收到的交易或消息触发。
- 状态转换：每次交易都会改变以太坊的全球状态，当用户从EOA A向EOA B发送ETH时，A的账户余额减少，B的账户余额增加，状态根随之更新，EVM正是执行这些状态转换的核心。
价值流转：交易与Gas机制
交易是以太坊内部状态变化的驱动力。
- 交易结构：一笔交易包含发送方地址、接收方地址（对于合约部署，接收方可能为空）、价值（ETH数量）、数据负载（对于合约交互）、nonce（防止重放攻击）以及Gas相关字段。
- Gas机制：为了防止恶意合约消耗过多网络资源导致网络拥堵，以太坊引入了Gas概念，Gas是执行交易或合约操作所需支付的计算费用单位，每一笔操作（如存储数据、计算）都会消耗一定量的Gas，发送者需要在交易中设定Gas Limit（愿意为交易支付的最大Gas量）和Gas Price（每单位Gas的价格），实际消耗的Gas乘以Gas Price就是交易费用，以ETH形式支付给验证者，这确保了网络资源的合理分配和安全性。
持续进化：分片与未来展望
为了解决以太坊面临的可扩展性瓶颈（每秒交易处理能力有限、交易费用较高），以太坊正在进行一系列重大升级，分片”是核心之一。
- 分片（Sharding）：分片技术旨在将以太坊区块链分割成多个并行的“链”（分片），每个分片处理自己的交易和状态，从而大幅提高整个网络的吞吐量，未来的以太坊将是一个由多条分片链和一个主 beacon 链组成的体系，共同构成一个统一的、高可扩展的状态层。