以太坊没有 UTXO，只有账户。每个账户不是一张"支票"，而更像是一个"银行账户"——有自己的余额、交易计数器、合约代码和持久化存储。这一节剖析账户的四种字段、 nonce 的防重放机制，以及以太坊黄皮书中定义的核心状态转换函数 。
7.2.1 两种账户类型：EOA 与合约账户（CA）
以太坊网络中的每个账户由 20 字节地址唯一标识。账户数据结构如下（RLP 编码）：
Account = [nonce, balance, storageRoot, codeHash]| 字段 | 类型 | EOA | 合约账户 (CA) |
|---|---|---|---|
| nonce | uint64 | 已发送交易数 | 已创建合约数（通过 CREATE/CREATE2） |
| balance | uint256 | 持有 ETH（以 Wei 计，1 ETH = 10¹⁸ Wei） | 持有 ETH |
| storageRoot | bytes32 | 空 Keccak 根（默认值） | 合约存储的 MPT 根 |
| codeHash | bytes32 | 空 Keccak 根（默认值） | 部署时的字节码哈希 |
外部拥有账户（EOA）：由私钥控制，是人类用户与以太坊交互的入口。EOA 的 storageRoot 和 codeHash 为空。
合约账户（CA）：由创建交易部署，由自身代码逻辑控制。CA 的 balance 可以非零（合约可持有 ETH）、storeageRoot 和 codeHash 非空。
graph TD
A[地址 0xabc...
20字节] --> B{codeHash 为空?}
B -->|是| C[EOA<br>用户控制
nonce=发送tx数
storage为空]
B -->|否| D[CA<br>代码控制
nonce=创建数
storage=MPT根
code=字节码哈希]
style C fill:#e1f5e1
style D fill:#ccebff7.2.2 Nonce 的防重放机制
在没有账户模型的系统中，双重花费通过 UTXO 引用的唯一性防止。以太坊使用 nonce（递增序号）实现完全相同的目的：
一旦交易被执行，发送者账户的 nonce 自动递增：
连续 nonce 要求 prevents 攻击：
- 若 tx.nonce 过低（已被使用）→ 拒绝（已存在交易）；
- 若 tx.nonce 过高（跳过当前序号）→ 放入队列等待中间 nonce 到来；
- 若 tx.nonce 正确 → 执行，nonce 递增。
这意味着交易必须按严格顺序执行。用户无法故意以 nonce=5 和 nonce=6 发起两笔不同的用相同 ETH 的交易来制造双花——交易池会拒绝冲突。
// account-nonce-sim.ts
// 纯内置：模拟 EOA 账户状态与 nonce 防重放
interface EOA { address: string; nonce: number; balance: bigint; }
class WorldState {
private accounts: Map<string, EOA> = new Map();
private nonceQueue: Map<string, Array<{ tx: { to: string; value: bigint; nonce: number } }>> = new Map();
ensureAccount(addr: string): EOA {
if (!this.accounts.has(addr)) {
this.accounts.set(addr, { address: addr, nonce: 0, balance: 0n });
}
return this.accounts.get(addr)!;
}
sendTx(from: string, tx: { to: string; value: bigint; nonce: number; gasLimit: bigint; gasPrice: bigint }): string {
const acc = this.ensureAccount(from);
const cost = tx.value + (tx.gasLimit * tx.gasPrice);
if (tx.nonce !== acc.nonce) {
if (tx.nonce > acc.nonce) {
// 未来 nonce：挂起
const q = this.nonceQueue.get(from) || [];
q.push({ tx });
this.nonceQueue.set(from, q);
return `queued_for_nonce_${tx.nonce}`;
}
return 'rejected_nonce_too_low';
}
if (cost > acc.balance) return 'rejected_insufficient_balance';
// 执行
acc.balance -= cost;
const to = this.ensureAccount(tx.to);
to.balance += tx.value;
acc.nonce++;
// 处理挂起的中间 nonce
let next = this.nonceQueue.get(from)?.shift();
// 简化：实际应递归处理直到 gap
return `executed_at_nonce_${tx.nonce}`;
}
}
const state = new WorldState();
const alice = '0xAlice';
state.ensureAccount(alice);
state.sendTx(alice, { to: '0xBob', value: 1000n, nonce: 0, gasLimit: 21000n, gasPrice: 20n }); // 转账给 Bob
console.log(`Alice nonce: ${(state['accounts'] as any).get(alice).nonce}`);
// 输出 nonce 从 0 递增到 1
// 若再次以 nonce=0 发送 → rejected_nonce_too_low7.2.3 状态转换函数
以太坊黄皮书用数学形式定义了状态转换的通用框架。
对于任意交易 ，及其发送者地址 ：
状态转换的初始条件检查：
其中 为交易 nonce， 为 gas price， 为转账金额。若任一条件不满足，交易回滚（但发送者仍需支付已消耗的 Gas 作为 DoS 防护）。
_gas_开销的数学表达：
其中 为交易基本开销， 为每字节/每个操作的 Gas， 为交易设置的上限。
关键认知：以太坊的账户模型将"货币所有权"和"状态执行"统一到同一抽象中。Nonce 不只是计数器，而是整个账户历史执行序列的严格顺序保证。理解这一点，才能理解为何以太坊的交易池（mempool）远比比特币更复杂——它维护的不是一组 UTXO，而是一个按地址维度排序的 nonce 队列森林。
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