7000字详细讲解区块链的革新者：以太坊

编者注：

时刻倒退到2013年，进入区块链国际不久后的程序员Vitalik Buterin发现了比特币的弊端，他以为，应该给比特币加上图灵完备的编程语言，这样任何人都能在上面开发去中心化运用，而不只仅只局限于金融领域，所以，应该给区块链赋予“智能合约”的功用，由此拉开了被称为“区块链2.0”的时代。

正因为以太坊的呈现，才让区块链国际开始有了更丰厚的运用，也才衍生出了像DApp、NFT和DeFi这样更被大众所熟知的运用，因而，要研讨区块链，咱们必然绕不开研讨以太坊，而CBInsights这篇深度陈述，能够以比较清晰的逻辑具体为大家拆解以太坊背后的奥秘，既适合新手学习，也适合内行温故知新。

而在本陈述中，CBInsights为咱们带来了如下共享： 

• 从区块链解说以太坊到底是什么，以及智能合约又是什么？

• 论述以太坊和ETH Token终究是什么联系？

• 以太坊的知名运用Dapp终究是怎么发生的，现在运用怎么？

• 之前被炒作的“加密猫”开展怎么了，NFT是更好的运用吗？

• 以太坊对当时的区块链来说为什么显得至关重要，咱们需求关注什么？

• 当时的以太坊开展遇到的瓶颈是什么，现在有什么解决方案？

以下是链集市团队完好的编译内容，供诸位了解学习，期望能对你有所启示。

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咱们深化研讨了国际上最盛行的区块链网络之一以太坊，试图用最简略的方法解释以太坊是什么，以太坊的用处和缺点，以及它与加密猫有什么联系。

最常用的开源区块链之一以太坊正在逐渐的成为干流，尤其是在NFT（绝大多数是运用以太坊标准构建的）的爆破式普及的情况下。

到2021年4月中旬，以太坊的市值已从2017年1月初的7.12亿美元增至2910亿美元（截止2021年4月21日）。

什么是区块链技能？

要理解以太坊，首先有必要了解什么是区块链技能。

区块链技能为不受信赖的各方供给了一种无需运用可信中介就能够对历史数据（或账本）达成协议（一致）的方法。历史数据很重要，因为从理论上讲数字财物和买卖很简单被伪造和／或仿制。

简略地说，区块链就是数据库，但其与传统数据库关键的不同之处在于一切权。公有区块链因为其分布式性质而能够去中心化，任何人都能够阅览它并且在其上进行买卖，或许持有归于自己的数字账本副本，没有一个单一的中心实体能够更改过去的数据信息。

同时区块链分类中也有联盟链和私有链，但它们往往有不同的用处，例如被企业运用来盯梢供应链数据。要深化了解比特币和区块链技能，咱们鄙人文中给出了回答。

以太坊是什么？

以太坊是一个开源的、去中心化的区块链。特别之处在于其具有内置的智能合约。智能合约的本质上是一种代码，它将协议的两边绑定在一起，并且能够在没有中介的情况下自行履行。

这一功用为它赢得了“国际核算机”的称号(技能上被称为以太坊虚拟机(EVM))，因而它的效果远不止于作为一种付出方法或一种价值存储，这是比特币无法比拟的。

EVM环境使开发人员能够在此基础上构建去中心化的运用程序，从社交媒体到游戏再到银行，比方一个不受苹果(Apple)或谷歌(Google)操控的运用商店。

可是，因为当时的核算成本，以太坊所许诺的远景和潜力依然比它现在所实现的要更加宽广，咱们将在后面讨论。

什么是智能合约？

为了阐明一个智能合约。让咱们假设Alice和Bob两个人在进行博弈。

Alice以为明日早上的气温将到达华氏70度，Bob以为不会。他们以0.01比特币进行下注。(在本例中，标的是比特币，但也能够运用任何其他标的。)

假如Alice和Bob互不信赖，他们将不得不借用受信赖的第三方作为托管署理。换句话说，他们每个人都要给署理人那么多的钱，而署理人将把奖金和质押的资金分配给赢家。

在这种情况下，没有方法绕过中间人，即使运用像比特币这样的加密标的。比特币区块链也没有方法记载这个“合约”。

而以太坊供给了一个解决方案。Alice和Bob能够赞同运用一些根本的代码，依据“假如，那么”之类的合约。假如温度高于华氏70度，代码将被编程为将标的支交给Alice；不然，它将支交给Bob。

然后，Alice和Bob能够把他们的“编程好的”赌约放在以太坊的区块链上。在这一点上，从技能视点来看，这个赌约是具有约束力的。

这是一个“合约”，因为Alice和Bob现已赞同了它的条款，在一定程度上将代码转化为规矩。它是“智能的”和“去中心化的”，因为一切参加者都持有这份合约的副本。

正如一切比特币“节点”，或体系中的参加者，都知道Alice发送给了Bob 0.01个比特币一样，一切的以太坊节点，也都知道Alice和Bob进行了这个博弈。

让咱们来看看这个智能合约的实时履行情况：

• Alice和Bob进行博弈，并把这个赌约放在了以太坊的区块链上。以太坊区块链上的一切“节点”现在都持有此智能合约的副本。

• Alice终究是正确的——温度高于华氏70度。合约依据这一信息就“自我履行”了，便将资金发送到了Alice的帐户中。

• 因为一切节点都持有此智能合约的副本，因而一切节点都独登时承认合约已正确履行。这个已履行的智能合约的新状态(即，Alice作为博弈的赢家)被添加到以太坊的区块链中

• 整个进程被记载在以太坊之上，围绕这个博弈创造了一个“一起的历史数据”。

像这样的智能合约使以太坊如此有目共睹。一份智能合约答应Alice和Bob构建一个十分小的“去中心化运用程序”，他们的博弈“自行履行”，并且不需求中间人参加。

假如咱们想构建更大、更杂乱的去中心化运用程序，即能够完结杂乱任务的增强型智能合约，又该怎么办呢？

因而，以太坊创建了一个能够支撑任何可编程用例的区块链，咱们鄙人面的DApp中对此进行了深化的研讨。这与作为付出运用程序而首创的比特币区块链彻底不同。

以太坊／ETH终究是什么？

Ether（ETH）是内置在以太坊区块链中的加密标的。

为了买卖或运转去中心化运用程序，区块链的用户有必要付出ETH。(比特币网络标的称为比特币，也就是BTC；相同的，用户有必要运用BTC在比特币网络上进行买卖)。依据以太坊的运用程序核算成本越高，运转它所需的ETH就越多。与其他加密标的一样，ETH也会被投机者拿来买卖，并且能够兑换成美元或其他钱银。（编者注：假如把以太坊看作是核算机，那么进行买卖或许运转去中心化运用程序就需求运用这个核算机的资源，而以太坊能够看做是购买这个运用资源的费用，运用的越多，费用越高）

请注意，因为以太坊上的每一个操作都由其节点履行，核算成本很高。因而以太坊当时最好的用例是运转业务逻辑“假如这样，那么就那样。”

其他用例或许贵重得令人望而生畏。因为当时以太坊区块链的可扩展性和规模问题，更多的核算密集型程序将发现操作起来既困难又贵重。咱们稍后再深化研讨。

以太坊的美元价值取决于商场的供需机制。假如投资者发现以太坊区块链有价值，开发人员正在开发更有用的去中心化运用程序，那么对以太坊的需求或许会上升，进而导致其价格上涨。相反的情况也或许发生。

终究，以太坊的价格在很大程度上取决于二级买卖所，以及这些二级买卖所的供需。

DApps是什么？

DApps是由智能合约办理的去中心化运用程序，而不是特定的个人或公司。一旦布置了智能合约，它就不能被更改，除非今后晋级或运用新的分叉，而新的分叉将被彻底别离成一个新的区块链。例如，传统银行或许能够反转买卖，但任何记载在区块链上的东西都无法反转。

尽管开发者也能够挑选在其他的区块链上开发DApps，但现在大部分现有的DApp都是建立在以太坊上的。

当时的DApp囊括了各种用例，包含财政、存储、稳妥和健康。例如：

• Compound，它答运用户借入和借出数字财物；

• Uniswap，它答运用户经过流动性池交流加密钱银；

• Etherscan，它答运用户读取以太坊买卖记载；

• Decentraland，一个虚拟的空间，用户能够在其间买卖虚拟土地、财物、与他人互动等；

• OpenSea，包含NFT在内的数字财物商场。

• Insureum，该协议旨在更直接地将稳妥公司与用户联系在一起。

依据以太坊开发人员手册，DApps的显著特性包含：

• 零停机时刻：一旦运用程序核心的智能合约布置到区块链上，整个网络将始终能够为期望参加合约交互的客户供给服务。因而，歹意行为者不能针对单个DApp建议拒绝服务的进犯。

• 隐私：不需求供给真实的身份来布置DApp或与DApp交互。

• 抵抗审查：网络上没有一个实体能够阻挠用户建议买卖、布置DApp或读取区块链中的数据。

• 数据完好性：因为被称为“基元（primitives）”的加密算法，存储在区块链上的数据是不行更改的、无可争辩的，歹意行为者不能伪造现已揭露的买卖或其他数据。

• 不行信核算与可验证行为：智能合约能够被分析并保证以可预测的方法履行，而不需求信赖一个中心权威机构，而在传统模型中并非如此。例如，当咱们运用在线银行体系时，咱们信任金融机构不会乱用咱们的金融数据，不会篡改记载，也不会被黑客入侵。

可是，一切这些优点都取决于完善的智能合约。智能合约中的bug或缝隙很简单被黑客入侵，并且因为被记载在区块链上的特性是不变的，因而很难修复。

DApp开发的其他潜在问题包含网络拥堵（假如DApp需求太多核算才能），用户体会差（鉴于开发DApp的难度），以及在追求更多用户或开发者友爱的运用程序时无意中的中心化。

2017年，以太坊钱包Parity中的一个缝隙冻结了50多万以太坊，当时价值超越1.5亿美元，现在价值超越10亿美元。

不管怎么说，每天有超越15万的活泼用户在运用总数超越3500个DApp。

许多构建在以太坊之上的团队启动了归于自己的“通证（tokens）”，在去中心化的运用程序中供给实用程序。这些是建立在以太坊之上的专门的通证（编者注：通证，意为加密的可流通的数字权益证明，能够理解为一种广泛意义上的加密钱银）。

一个去中心化的运用程序的通证或许会被用来做许多事情。在大多数情况下，它在去中心化运用程序中供给实用工具，例如，专注于隐私的网络浏览器Brave运用自己依据以太坊的通证BAT，在浏览器中进行奖赏和建议买卖。

猫：以太坊的事例研讨

2017年11月Dapper Labs推出的CryptoKitties（加密猫）是一款以可保藏的数字猫咪为中心的依据以太坊的游戏。依据其网站，每只猫都是“独一无二的，100%由你拥有；它不能被仿制、带走或销毁”。游戏的“通证”是数字猫自身，用户能够用ETH来购买它们。

CryptoKitty是不行替代通证(NFT)最早的干流用处之一。

让咱们来看看一只被出售的加密猫Jaguar，它以 0.0749 ETH的价格被售出。

依据它的资料，Jaguar有共同的“特点”，是一只“Gen 8”猫，或第8代猫。Jaguar的爸爸妈妈也有爸爸妈妈，这种联系能够倒推到第0代。

这些数字猫的一切权经过以太坊区块链进行盯梢，预定义的智能合约决定了每只猫共同的“遗传和身体”的特征，并答运用户购买、出售和繁衍。

据ETH Gas站的数据显示，仅运转了一周CryptoKitty就占有了以太坊区块链上一切买卖量的10%以上，形成了整个生态网络的速度降低。

2018年9月，最贵重的加密猫售价为600 ETH，适当于17.3万美元。自推出以来，已有超越4300万美元的以太坊被用于CryptoKitties，尽管自2017年以来，运用量急剧放缓。

以太坊为何重要？

在开始的白皮书中，以太坊创始人Vitalik Buterin设想了三个潜在的运用分支：金融、半金融和其他运用。

金融运用程序，也被称为去中心化金融运用程序（编者注：去中心化金融，又名Decentralized Finance，简称DeFi），首要处理传统金融机构办理的任何业务，如次级钱银（sub-currencies）、衍生品、贷款、钱包和遗嘱。

现在在DeFi运用程序中确定了56亿美元，这些运用程序根本上都是依据以太坊区块链的。其间最大的代表性运用之一MakerDAO约占16%。在MakerDAO上，用户能够确定抵押品以生成锚定美元的安稳币。

再比方Compound，它答运用户以抵押品借入加密标的，或着确定其财物以赚取利息。而Aave作为另一个借贷协议。一些投资者现已能够在Compound和Aave等运用程序中运用一种称为“流动性挖矿”的进程赚取高达100%的利率。

（编者注：流动性挖矿，意思是指为这些DeFi项目供给流动性时能够获得这个项目的通证，以此激励人们更多地赋能这个项目。咱们能够浅显的理解为当你购买茅台时，能够获得茅台的股票，这样便会激励人们更多的去购买茅台。）

半金融运用触及钱银，但它们也有非钱银方面的需求，这个类别包含稳妥、艺术品买卖等运用程序。

例如，在稳妥方面，一份智能合约能够运用外部数据来确保条件得到满足，然后在不需求第三方稳妥的情况下适当地发放补偿，成为没有稳妥公司的稳妥产品。

终究，第三个板块将包含一切其他与传统金融无首要相关度的运用程序。包含文件存储，如去中心化的Dropbox（编者注：国外一家知名的云存储产品），以及去中心化的自治安排DAO（编者注：DAO，全称是Decentralized Autonomous Organization）。

传统的公司或安排一般有几个层次的管理，DAO则由一个分布式的利益相关者网络组成，每个利益相关者都具有一定的权力。

另一种考虑方法是比特币能够帮助用户绕过银行，而以太坊则能够帮助用户绕过各种平台，从Facebook到亚马逊，再到任何数量的更杂乱的中间商。

在曾经，游戏开发人员或相似CryptoKitties这样的保藏品的开发者或许会在Facebook上推出Farmville（Facebook上的一款叫开心农场的游戏）风格的游戏，或许在Amazon上推出实物产品。

现在，开发者能够运用以太坊来创建自己的去中心化运用——比方CryptoKitties，而不是像曾经在Facebook或许Amazon上这样做或从头开始构建自己的区块链。

CryptoKitties强调了以太坊到底是怎么作业的，这个游戏是彻底去中心化的，每个人都知道每只数字猫的主人。

尽管以太坊是去中心化的，但它依然简单受到黑客进犯，任何运用作业证明（PoW）一致机制来验证其区块的区块链都是如此。尽管去中心化使得被记载的买卖不能被删除，但理论上来说，黑客依然能够以51%的进犯方式呈现（编者注：51%进犯，意思是指理论受骗参加记载区块链账本的人超越51%都被某个主体所掌控，这个主体便能够对区块链账本进行歹意的篡改）。

在这种进犯中，黑客占有了整个网络发掘才能的一半以上。这种进犯是很困难的，需求巨大的价值；今天要在以太坊上发起这种进犯，每小时要花费400,000多美元。

可是bug和缝隙依然能够进入智能合约。

2016年，一名黑客从The DAO（第一批建立在以太坊上的去中心化自治安排之一）那里偷走了价值6000万美元的ETH。黑客运用了The DAO的智能合约中的一个缝隙，使当时仍处于萌芽状态的以太坊社区陷入惊惧。

终究，利益相关者以多数票经过了“硬分叉”区块链，并将其分为两个版别：一个是追溯回到没有发生黑客进犯的当地，资金被返还给了投资者（这就是所谓的以太坊ETH，现在大多数人都在用它）；另一种是直接回归到开始的区块链（现在被称为以太坊经典ETC，尽管有些人仍在运用它，但它预计会消亡）。

以太坊有什么问题？

为了使以太坊作业，许多参加者需求持有最新的副本。这意味着同一数据库由数千个节点保存。这是适当低效的。

让咱们比照一下云核算：云核算答应多个节点在单个数据库上交互。这些节点不需求保存它们自己的数据库的私有副本。

以太坊以及一般的区块链技能一般实施的是相反的方法。一切节点都有必要持有一份以太坊区块链的副本。到2020年4月，运转一个完好的以太坊存档节点需求4TB的空间。相比之下，笔记本电脑一般供给256 GB、512 GB或最多1TB的内部存储。

此外，以太坊节点不断收到以太坊区块链的最新 "状态 "的更新。因为节点分布在国际各地，区块往往具有较高的延迟（数据在网络中移动所需的时刻）。

因而，以太坊是一种相对较慢的去中心化核算机。每一个节点都需求一段时刻来处理每一项业务，以太坊的最大买卖速度为每秒20笔左右。相比之下，Visa每秒能够处理超越1500笔的买卖。

归纳来看，以太坊的规模和买卖速度使其难以扩展。从久远的视点来看，再次考虑到曾经CryptoKitties在以太坊区块链上的一切业务中占了10%以上。这自身并不是一个问题，但这种流量一般会减慢以太坊区块链的速度。

另一个最令人关注的问题是PoW一致机制对环境的巨大影响。依据Digiconomist的数据，到2021年4月，仅以太坊网络的年碳排放量就到达了17.6兆吨的二氧化碳——适当于危地马拉的碳排放量——而它消耗的电能超越37太瓦时，这与保加利亚的电力消耗适当。

尽管单个买卖不会添加能源消耗，但整个依据PoW的区块链的碳排放依然是一个备受争议的低效率问题。

作为回应，有些人对立把每一笔买卖对环境的直接影响等同于根本层排放的主意。尽管许多买卖依然发生在主链上，可是Layer 2运用程序的方针是供给更多可扩展的买卖，这些买卖是在主链之外的，能够进步买卖速度和降低成本。

（编者注：Layer 2是相对于Layer 1的下一层级，以太坊就是Layer 1层，当其上的买卖太多形成拥堵时，能够把其间的许多买卖交给下一层级的Layer 2来处理，再将处理结果返回到Layer 1层的以太坊上，这样就到达了进步买卖速度和降低成本的效果）

下一步 Ethereum 2.0

以现在的方式来看，以太坊遇到了许多问题。

依据其自身的说法，“高需求正在推高买卖费用，这使得以太坊对普通用户来说十分贵重。运转以太坊客户端所需的磁盘空间正在快速增长。而保障太坊安全且去中心化的基础的作业证明一致算法，对环境有很大的影响。”

尽管如此，以太坊的远景依然达观。

Ethereum 2.0是旨在使区块链更可有扩展性、更安全和更可持续的晋级版别，这是社区自2014年以来一直在努力的愿景。

2020年12月，以太坊社区发布了Ethereum 2.0的第一次晋级：信标链，它向网络引入了被以太坊开发者以为比作业量证明（PoW）挖矿更具可持续性和安全性的权益证明（PoS）。

同时分片链将数据库拆分为新的链，从而减少网络拥塞，并添加每秒能够处理的买卖数。分片链预计将在2021年运转。

完结Ethereum 2.0的终究一步，也就是所谓的对接，将把当时以太坊区块链与先前的2.0晋级合并在一起，并预计将在2021年至2022年之间交给。

Ethereum 2.0愿景多年来不断的开展，但随着更多实践的运用程序的开展，人们对该平台的信仰也随之增长。尽管商场价值的问题依然悬而未决，但许多人依然达观地以为，更大的可扩展性将推进运用和需求，这或许会推进以太坊实现它自己的国际核算机的抱负。

视野开拓

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