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以太坊的前世今生

[2021-01-29 13:42:27] 来源: 编辑:wangjia 点击量:
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导读: 一、以太坊是什么?以太坊(Ethereum)是一个基于区块链技术,允许任何人构建和使用去中心化应用的区块链平台。像比特币一样,以太坊是开源的,并由来自全世界的支持者们共同维护。与比特币仅提供了有限功

一、以太坊是什么?

以太坊(Ethereum)是一个基于区块链技术,允许任何人构建和使用去中心化应用的区块链平台。像比特币一样,以太坊是开源的,并由来自全世界的支持者们共同维护。与比特币仅提供了有限功能的脚本不同,以太坊提供了一个“图灵完备”的虚拟机,称为以太坊虚拟机(Ethereum Virtual Machine),简称EVM,用户可以在EVM上创建智能合约(Smart Contract)。以太坊平台中的通用货币为以太币(Ether),简称ETH,以太币可用于账号间的转账交易或者为EVM上运行的合约消耗的资源付费。

二、以太坊创始人—V神

2013年年末,19岁的Vitalik Buterin给他的好友们发了一份白皮书,建议设计一种新的比特币。这款新的比特币将基于通用的编程语言,可以用来创建各种各样的应用,比如社交、交易、游戏……

Buterin发给了15个人,这15个人又相继发给了他们的好友。一传十,十传百,Buterin的想法很快就在比特币社区里炸开了锅。

以太坊的前世今生


Buterin本以为自己的想法还存在不少漏洞,谁想到竟然受到了一致好评。不少人竟为了这个前卫的想法兴奋到不能自已,亲自找上门希望和Buterin一起合作。

彼时的Buterin,刚刚获得10万美元Thiel奖学金(Paypal创始人、硅谷投资大佬Peter Thiel为鼓励20岁以下年轻人创业的奖学金)。这笔钱还没有焐热,就被Buterin用来开发一个去中心化、基于区块链技术的计算平台,取名以太坊(Etherum)。

同时,Buterin还为以太坊设计了一种新的加密货币币种—以太币(Ether)。2015年,以太坊正式上线。

以太坊的前世今生


两年间,以太坊的出现激活了区块链背后的巨大潜力:以太币的价格在2017全年翻了85倍;由以太坊奠基的ICO在2017年成为最火的资金众筹方式,全球通过ICO募集了超过40亿美元;2017年,全球电子货币的市场总值从年初的180亿美元暴涨到5600亿美元。

如果说中本聪(比特币创始人)是区块链的创世者,那么如今24岁的Buterin则是一手将区块链推上了浪潮之巅。为此,Buterin还获得了一个昵称:V神。

和世界格格不入的外星人

三、以太坊如何工作?

以太坊合并了很多对比特币用户来说十分熟悉的特征和技术,同时自己也进行了很多修正和创新。比特币区块链纯粹是一个关于交易的列表,而以太坊的基础单元是账户。以太坊区块链跟踪每个账户的状态,所有以太坊区块链上的状态转换都是账户之间价值和信息的转移。账户分为两类:

外有账户(EOA),由私人密码控制

合同账户,由它们的合同编码控制,只能由外有账户“激活”

对于大部分用户来说,两者基本的区别在于外有账户是由人类用户掌控——因为他们能够控制私钥,进而控制外有账户。而合同账户则是由内部编码管控。如果他们是被人类用户“控制”的,那也是因为程序设定它们被具有特定地址的外有账户控制,进而被持有私钥控制外有账户的人控制着。“智能合约”这个流行的术语指的是在合同账户中编码——交易被发送给该账户时所运行的程序。用户可以通过在区块链中部署编码来创建新的合约。

只有当外有账户发出指令时,合同账户才会执行相应的操作。所以合约账户不可能自发地执行诸如任意数码生成或应用程序界面调用等操作–只有受外有账户提示时,它才会做这些事。这是因为以太坊要求节点能够与运算结果保持一致,这就要求保证严格确定执行。

和比特币一样,以太坊用户必须向网络支付少量交易费用。这可以使以太坊区块链免受无关紧要或恶意的运算任务干扰,比如分布式拒绝服务(DDoS)攻击或无限循环 。交易的发送者必须在激活的“程序”每一步付款,包括运算和记忆储存。费用通过以太坊自有的有价代币,以太币的形式支付。

交易费用由节点收集,节点使网络生效。这些“矿工”就是以太坊网络中收集、传播、确认和执行交易的节点。矿工们将交易分组——包括许多以太坊区块链中账户“状态”的更新——分成的组被称为“区块”,矿工们会互相竞争,以使他们的区块可以添加到下一个区块链上。矿工们每挖到一个成功的区块就会得到以太币奖励。这就为人们带来了经济激励,促使人们为以太坊网络贡献硬件和电力。

和比特币网络一样,矿工们有解决复杂数学问题的任务以便成功地“挖”到区块。这被称为“工作量证明”。一个运算问题,如果在算法上解决,比验证解决方法需要更多数量级的资源,那么它就是工作证明的极佳选择。为防止比特币网络中已经发生的,专门硬件(例如特定用途集成电路)造成的中心化现象,以太坊选择了难以存储的运算问题。如果问题需要存储器和CPU,事实上理想的硬件是普通的电脑。这就使以太坊的工作量证明具有抗特定用途集成电路性,和比特币这种由专门硬件控制挖矿的区块链相比,能够带来更加去中心化的安全分布。

四、以太坊和比特币的不同之处

1.以太坊出块时间更短

在以太坊网络中,每个区块之间的时间间隔大概是 14 秒,而比特币的区块间隔时间约为 10 分钟。这个时间差意味着,如果你同时发了比特币交易和以太坊交易,一般而言,把以太坊交易记录到以太坊区块链的速度要比比特币交易记录到比特币区块链的速度要快。我们也可以将这一点理解为,比特币网络每 10 分钟写一次数据库,而以太坊网络每 14 秒写一次数据库。

2.以太坊的区块更小

比特币中,区块大小的上限以字节为单位衡量,目前为 1MB,而以太坊则用衡量智能合约计算复杂度的单位来标示区块的大小,这个大小被称为 “ 区块燃料上限(Gas limit per block)”,而且区块燃料上限可以逐块变化(比特币的区块大小上限是一定的)。

目前,以太坊的区块大小上限约为 1,500,000 Gas。在用户之间(即不与智能合约交互),通过 ETH 达成的基础交易或支付有 21,000 Gas 的复杂度,因此,你可以把 70 单交易放进一个区块中(1,500,000 除以 21,000)。在今天的比特币网络中,一个区块可以包含 1500-2000 单交易。

就数据而言,目前大多数以太坊的区块都在 2KB 以下。

3.以太坊使用EVM来运行智能合约

相比于比特币原始的脚本语言,以太坊上可以部署部署的代码(“智能合约”)对开发者而言更先进也更友好。智能合约代码运行在以太坊虚拟机环境中,而网络中所有的计算机都运行着 EVM。如果你熟悉 Microsoft Excel 宏(由 Excel 运行的代码段),你应该很容易理解,智能合约就是由以太坊虚拟机运行的代码段。

在很多资料中,人们通常把以太坊智能合约被称为 “图灵完备”(Turing complete)的。这意味着智能合约功能完整,可以执行其他编程语言中能够执行的所有计算。

五、以太坊的智能合约

智能合约诞生比以太坊更早。智能合约是指,一个计算机化的交易协议,它执行一个合约的条款。但是在以太坊之前,没有可执行的可信的生产环境,使智能合约得到应用。

以太坊智能合约是指,部署在以太坊上的智能合约,是一段程序,运行在以太坊的虚拟机EVM中,程序可以按照事先约定的某种规则自动执行操作,执行合约的条款。同时,智能合约对接收到的信息进行反应,它既可以接收和储存价值,也可以向外发送信息和价值。以太坊创始人V神指出过,以太坊智能合约中的“‘合约’不应被理解为需要执行或遵守的东西,而应看成是存在于以太坊执行环境中的‘自治代理’(autonomous agents),它拥有自己的以太坊账户,它们收到交易信息后就相当于被捅了一下,然后自动执行一段代码。”智能合约可以调用其它的智能合约,这就是开启创立自治代理的能力,代理可以自己进行交易。在区块链上,我们存储的信息都是“状态”,而智能合约就是它用于状态转换的方式。

Conflux移植了以太坊EVM虚拟机,完全兼容以太坊智能合约,因此Conlux的智能合约包括了以太坊智能合约。在前些时候,Conflux发布过一个“拯救烤仔”的小游戏,对每次提交成绩时在前100位的用户提供奖励,每人最多只能提交成绩状态信息十次。这就是一份智能合约。每收到一个用户提交来的满足条件的信息,合约就执行,记录下用户的钱包地址信息,给予奖励。

六、现在以太坊上有什么应用?

以太坊平台已拥有众多应用,横跨多个服务领域及产业。但是开发者身处未知领域,所以很难预知哪个应用会成功哪个又会失败。下面列出一些出色的项目:

Weifund 提供了基于智能合约的众筹开放平台。它让出资得以成为由合约背书的数字资产,可以在以太坊生态系统中使用、交易或出售。

Uport 为用户提供了安全且便捷的方法来全权控制自己的身份和个人信息。不再依赖会把个人信息出卖给第三方的政府机构,用户可以控制谁有权访问自己的数据和个人信息。

BlockApps 为企业构建、管理并部署区块链应用提供帮助。从概念证明到生成系统以及与传统系统的集成,Blockapps 提供了一系列工具来构建私有、半私有或公开的行业专用的区块链应用。

Provenance 利用以太坊让不透明的供应链变得透明。通过跟踪原材料和产品的历史来构建一个开发、可访问的信息框架,让顾客可以在购买产品时有做够的信息来帮助决策。

Augur 是开源的预测市场平台,任何人都可以做出预测,而预测正确会得到奖励。通过交易虚拟股份,对真实世界的未来事件,比如谁会赢得下一场美国大选,进行预测。如果用户购买了预测正确的股份,会得到金钱奖励。

七、以太坊的未来应用趋势

储蓄钱包

假设Alice想确保她的资金安全,但她担心丢失或者被黑客盗走私钥。她把以太币放到和Bob签订的一个合约里,如下所示,这合同是一个银行:

Alice单独每天最多可提取1%的资金。

Bob单独每天最多可提取1%的资金,但Alice可以用她的私钥创建一个交易取消Bob的提现权限。

Alice 和 Bob 一起可以任意提取资金。 一般来讲,每天1%对Alice足够了,如果Alice想提现更多她可以联系Bob寻求帮助。如果Alice的私钥被盗,她可以立即找到Bob把她的资金转移到一个新合同里。如果她弄丢了她的私钥,Bob可以慢慢地把钱提出。如果Bob表现出了恶意,她可以关掉他的提现权限。

2.作物保险

一个人可以很容易地以天气情况而不是任何价格指数作为数据输入来创建一个金融衍生品合约。如果一个爱荷华的农民购买了一个基于爱荷华的降雨情况进行反向赔付的金融衍生品,那么如果遇到干旱,该农民将自动地收到赔付资金而如果有足量的降雨他会很开心因为他的作物收成会很好。

3.一个去中心化的数据发布器

对于基于差异的金融合约,事实上通过过“谢林点”协议将数据发布器去中心化是可能的。谢林点的工作原理如下:N方为某个指定的数据提供输入值到系统(例如ETH/USD价格),所有的值被排序,每个提供25%到75%之间的值的节点都会获得奖励,每个人都有激励去提供他人将提供的答案,大量玩家可以真正同意的答案明显默认就是正确答案,这构造了一个可以在理论上提供很多数值,包括ETH/USD价格,柏林的温度甚至某个特别困难的计算的结果的去中心化协议。

4.云计算

EVM技术还可被用来创建一个可验证的计算环境,允许用户邀请他人进行计算然后选择性地要求提供在一定的随机选择的检查点上计算被正确完成的证据。这使得创建一个任何用户都可以用他们的台式机,笔记本电脑或者专用服务器参与的云计算市场成为可能,现场检查和安全保证金可以被用来确保系统是值得信任的(即没有节点可以因欺骗获利)。虽然这样一个系统可能并不适用所有任务;例如,需要高级进程间通信的任务就不易在一个大的节点云上完成。然而一些其它的任务就很容易实现并行;SETI@home, folding@home和基因算法这样的项目就很容易在这样的平台上进行。

5.点对点赌博

任意数量的点对点赌博协议都可以搬到以太坊的区块链上,例如Frank Stajano和Richard Clayton的Cyberdice。 最简单的赌博协议事实上是这样一个简单的合约,它用来赌下一个区块的哈稀值与猜测值之间的差额, 据此可以创建更复杂的赌博协议,以实现近乎零费用和无欺骗的赌博服务。

6.预测市场

不管是有神谕还是有谢林币,预测市场都会很容易实现,带有谢林币的预测市场可能会被证明是第一个主流的作为去中心化组织管理协议的“futarchy”应用。

目前基于以太坊创建的应用已经涉及到以下领域:

点对点支付

数字资产交易

预测市场

游戏

版权

社区治理

身份认证

能源交易

共享存储

媒体


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