对于初次接触区块链的朋友来说，“以太坊”这个名字可能常常与某种数字货币划上等号。然而，它的本质远不止于此。以太坊是一个旨在运行智能合约的去中心化全球计算平台。它的稳定运行，依赖于一个由全球节点共同维护的分布式状态机、独特的双账户体系、作为执行核心的以太坊虚拟机、用于资源计价的Gas机制，以及保障网络安全的权益证明共识机制。 
接下来，我们将层层剖析，为您揭示以太坊的底层运作逻辑。
首先，我们可以将以太坊理解为一台“世界计算机”。它并非由某个中心化机构控制的服务器集群，而是一个由遍布全球的无数节点共同维护、持续运转的分布式状态机。每个节点都保存着完整的账本数据和相同的执行环境。任何操作指令都会触发全网节点同步进行状态更新，从而实现无需中间人、结果确定可信的计算过程。这个过程可以简单描述为：系统从一个初始的“空白状态”开始；每一笔交易都是对当前状态的一次输入；所有节点依据完全相同的规则（即EVM字节码解释器）执行指令，得出一致的新状态；最后，这个新状态被打包成区块，通过共识机制永久记录在区块链上，不可篡改。
其次，账户模型构成了以太坊运行的基本单元。与比特币采用的UTXO模型不同，以太坊设计了更直观的双轨账户体系，更适合表达复杂的业务逻辑。这两种账户使用相同的地址格式（42位十六进制字符串），但控制方式和行为模式却大相径庭。一种是外部拥有账户，由用户私钥直接控制，可以主动发起交易，但无法自动响应外部事件。另一种是合约账户，由部署在链上的代码逻辑控制，没有私钥，只能被外部账户或其他合约调用触发。每个账户都包含四个核心字段：交易序号、以太币余额、合约代码哈希值以及存储树根哈希。正是外部账户与合约账户之间错综复杂的交互，编织出了以太坊上所有的应用逻辑。
第三，以太坊虚拟机是确保一切代码安全、确定运行的“沙箱”。EVM是以太坊执行层的核心，它不依赖于任何特定的硬件或操作系统，而是提供了一套确定性的、图灵完备的指令集。这保证了同一段智能合约代码，在任何节点上运行都会得到完全相同的结果。开发人员使用Solidity等高级语言编写合约，编译成EVM可识别的字节码。这些字节码部署上链后，便成为合约账户代码哈希字段的内容。当外部账户向该合约地址发送一笔携带调用数据的交易时，EVM便会加载对应的字节码并执行。每一次执行都受到Gas上限的严格约束，如果计算消耗超过限额，所有状态变更都将被回滚，从而防止网络资源被恶意程序耗尽。
第四，Gas机制实现了资源消耗与价值支付的分离。Gas是以太坊对计算和存储资源消耗的抽象计量单位。它将“执行成本”与“支付媒介”解耦：操作越复杂，消耗的Gas就越多；而每单位Gas的价格则由市场供需实时决定，并用ETH进行结算。每一条EVM指令都有预设的Gas消耗值。用户发起交易时，需要设定两个参数：愿意支付的最高Gas数量，以及愿意为每单位Gas支付的ETH价格。网络中的验证者会优先打包手续费更高的交易。交易执行完毕后，系统会按实际消耗的Gas进行结算，剩余未使用的Gas费用将自动退还给发起账户。
最后，权益证明共识机制取代了传统的算力竞争。自2022年完成“合并”升级后，以太坊彻底告别了工作量证明，转向了更节能的权益证明机制。现在，由信标链负责协调验证者的行为，而原有的执行层则专注于处理交易和更新状态，两者通过标准接口协同工作。想要成为验证者，需要向官方存款合约质押至少32枚ETH以获得资格。信标链通过算法随机选择出块验证者，并指派其他验证者对区块进行见证确认。如果验证者出现离线、重复签名或提交矛盾证明等恶意行为，将触发罚没机制，其部分质押的ETH将被永久销毁。PoS机制使以太坊的能耗降低了99.95%以上，同时显著提升了交易最终确认的速度和网络的抗审查能力。