以太坊作为全球领先的去中心化智能合约平台，其核心技术根基在于一套多层次、模块化的系统架构设计，为开发者提供高效、安全的区块链环境，支撑着多样化的去中心化应用运行。
这一架构分为多个层级，包括存储层、数据层、网络层、协议层、共识层、激励层、合约层和应用层，每一层各司其职，共同构建了以太坊的分布式框架。存储层负责处理区块链元数据和系统日志，确保历史记录的持久化；数据层则专注于交易数据的编码、解码、区块打包与链式结构构建，并利用Merkle树等技术实现数据的校验与完整性保障；网络层基于点对点技术实现节点间的连接与通信，保障系统的去中心化特性；协议层提供各类交互协议支持，如HTTP、RPC等，方便模块间高效协作。这种分层设计不仅提升了系统的可扩展性，还增强了整体稳定性。
在核心功能上，以太坊的技术创新突出体现在账户模型和智能合约执行机制上。账户分为外部账户与合约账户，前者由用户私钥控制，用于发起交易；后者则是可编程的代码和数据集合，能自动执行复杂逻辑。合约账户的状态包括余额、代码执行情况及存储数据，这些状态通过交易在全网更新并达成共识。智能合约在以太坊虚拟机中运行，这一图灵完备的环境确保了代码的确定性操作和可验证性，而Gas机制则优化了资源消耗，平衡了计算成本与效率。这种设计赋予以太坊强大的灵活性，使之成为各类去中心化应用的理想平台。
共识机制是以太坊技术体系的关键支柱，早期采用工作量证明机制，依赖Ethash算法确保网络安全与去中心化特性；后续逐步过渡到权益证明及其衍生共识如Casper，通过经济激励模型进一步提升效率与环保性。共识层驱动着节点间的协调，处理交易验证与区块确认，确保全网状态的一致性。激励层通过代币奖励机制鼓励参与者维护网络，形成良性循环。这些机制的演进体现了以太坊在安全性、可扩展性与可持续性方面的持续优化。
为应对扩展挑战，以太坊采用以Rollup为核心的垂直扩展策略，将计算任务卸载到Layer 2层，减轻主链负担。Rollups通过在链下执行交易并压缩数据，定期将状态摘要发布到主链智能合约，利用加密证明确保操作的可靠性；排序器负责处理交易排序与批处理，再提交至以太坊主网最终确定。这种架构在不牺牲去中心化的前提下，显著提升了吞吐量，支持更复杂的生态应用。Rollup技术的发展标志着以太坊在可扩展性解决方案上的成熟，为大规模采用铺平了道路。
