以太坊透析——Ethereum基本原理

什么是以太坊？

以太坊(Ethereum)是一个去中心化的计算平台。你可以把它想象成一台并不在单一设备上运行的计算机。也就是说它可以同时在世界各地的数千台设备上运行，而这也就意味不存在唯一拥有者。

与Bitcoin和其他加密货币一样，Ethereum也允许进行数字资产转移。但它的功能应用却更广泛——可以配置自己的代码，并与其他应用程序进行交互。同时，Ethereum具有的灵活性更是允许各种复杂程序的创建。

简单来说，Ethereum背后的主要思想是：开发者可在分布式网络上创建和运行代码，而并非在中央服务器上。而这在这就意味着，这些应用程序理论上是不能被关闭或删改的。

以太坊Ethereum与ETH的关系

表面上看之间的联系并不那么直观，但实际情况是Ethereum的使用单位并不叫做Ethereum或Ethereums。Ethereum指的是协议本身，而作为动力的代币则被称为Ether。

数据：Amber的6个以太坊钱包总资产为946万美元:12月6日消息，据链上分析师Lookonchain报道，Amber的6个以太坊钱包总资产为946万美元，包括3,990枚ETH（500万美元）、1,111,841枚USDC、1,652,678枚USDT和29,182枚BUSD。此外，Amber在过去7天内向Paxos转移了约3600万美元BUSD，在5天前将10,422枚ETH（约1312万美元）转移到新地址“0x7fb3”。Amber的最后一笔交易是在4小时前，从币安中提取了500枚ETH（约626,995美元）并转出至地址“0xb24a”。[2022/12/6 21:25:58]

Ethereum的价值所在

之前我们提到Ethereum的代码是在分布式系统中运行的。因此，程序不能被外部所篡改。当它们被添加到Ethereum数据库中后，则代码更不可能被修改。此外数据库的所有人可见则允许你在交互之前进行代码审查。

所有这些就意味着，任何人在任何地方都可以发行不能被下线的应用。并且，Ethereum的价值存储单位Ether则为这些应用程序内的价值转移设定了条件。我们将构成应用的编程称作SmartContracts。大多数情况下，它们可以在无人工介入的情况下运行。

ConsenSys与Protocol Labs合作将Filecoin集成至以太坊开发工具:金色财经报道，区块链公司ConsenSys已与开源软件实验室Protocol Labs正式开始合作，以将Filecoin的数据存储市场与ConsenSys的以太坊产品整合在一起。根据公告，Filecoin的矿工、开发人员和网络用户将能够访问ConsenSys的开发工具，例如Infura和MetaMask等，以与以太坊的去中心化金融生态系统集成。[2020/10/22]

毫无疑问，“可编程货币”的理念目前吸引了众多用户、开发者以及企业的参与。

区块链是什么？

Blockchain不仅是Ethereum的核心，还是存储协议所含信息的数据库。如果你曾阅读过“Bitcoin简介”，你就会对区块链的运行机制有基本的了解。Ethereum的区块链与Bitcoin的区块链类似，只是在数据的存储方式以及所存储的数据方面有所不同。

Ethereum区块链就好似一本可以添页的书。书中的每一页被称为“Blcok”，而区块中则存储着交易信息。当我们想要添加新篇页的时候，我们就需要在页面顶端计入一个特殊值。该特殊值则表明此新页是基于前页按顺序添加，而并非随意加入。

动态 | 以太坊全节点数量已不足1万 日均降低20个:据TokenGazer数据显示，以太坊全节点在2017年的仍有2.5万个，目前仅有8585个，每天减少约20个，已经不足1万。对此有微博用户评论：以太坊之前的很多节点都是基金会放的，用来增加大家信心的，并不是普通人做的节点，普通人根本没人愿意做以太坊节点。熊市一到，基金会也烧不起钱了，所以以太坊节点数就锐减了。 ????[2019/3/9]

此特殊值就像是页码一样，帮助我们辨别新区块是否按照顺序添加。而我们则是使用“Hashing”来完成这一过程。

哈希运算获取一条数据，并输出一条唯一的标识符。两份数据输出同一哈希的可能性非常低，并且该过程也是单向的。这就表明通过哈希运算可以轻松地获得散列，但你并不能通过逆转哈希来获得用于创建该散列的信息。在随后的章节我们将介绍为何这对挖矿至关重要。

这样我们就有了将所有页面按正确顺序连接的机制。任何试图改变顺序或移除页面的操作都将被轻易发现。

想要深入了解Blockchain？请查看我们的“区块链技术初学指南”。

Ethereum与Bitcoin的不同之处

动态 | 谷歌联合创始人Sergey Brin自称是以太坊矿工:谷歌联合创始人Sergey Brin称，他正在和他10岁的儿子一起开采以太坊。Sergey Brin还表示，零知识证明的概念“真的令人难以置信”。他认为以太坊挖矿业在最近的“计算机热潮”中发挥了核心作用，这助于他在5月份给投资者的信中推动“技术复兴”。[2018/7/10]

Bitcoin依赖于区块链技术和金融激励来构建全球数字现金系统。且所引入的关键创新，允许全球用户在无中央机构的情况下进行协作。Bitcoin允许每位参与者都可在自己的计算机上运行程序，而这就为金融数据在去信任化、去中心化环境中达成一致提供了条件。

Bitcoin被认为是第一代区块链。且并不是作为复杂系统而创建的，而这也造就了它在安全方面的优势。有意地非灵活性则优化了基础层的安全性。Bitcoin中智能合约的语言是受限制的，因此并不能很好地适应交易外的应用程序。

相比之下，第二代区块链的功能则更多。除了金融交易之外，那些平台还提供了更高程度的可编程性。Ethereum为开发者们提供了更多的自由，允许他们可使用自己的代码来创建更多的去中心化应用程序。

基于以太坊的数字小猫收藏游戏CryptoKitties发声明称其游戏费用下降约一半:据了解，CryptoKitties发布推特称，其游戏费用由原先的0.015ETH下降至0.008ETH，而网络拥堵交易也由原先的20000笔下降至14000笔左右。[2017/12/12]

Ethereum是第二代区块链浪潮的先驱，目前也是最闪耀的先行者。它与Bitcoin既相似又不同。在某些方面可执行相同的功能，但在其他方面又完全不同，各自都具有各自的优势。

Ethereum的运行机制

我们可以将Ethereum定义为状态机。也就是说，在任何给定时间节点你都可以获得账户余额和智能合约的当前状态快照。新的操作会导致状态更新，就意味着所有的节点都将更新快照来反映更改。

Ethereum中状态更新在Ethereum上运行的智能合约由交易触发。当用户向合约发送交易时，网络中的每个节点都会运行合约代码并记录输出。而这一过程是通过EthereumVirtualMachine来实现的，其中EVM将智能合约转换成计算机可以读取的指令。

为了更新状态，会采用一种叫做“挖矿”的机制。与Bitcoin类似，“挖矿”也是通过工作证明算法来完成的。稍后将进行深入探讨。

SmartContract简介

SmartContract就是代码。但该代码既不明智，也不是传统意义上的契约。其中的Smart代表智能，也就是特定条件下的自我执行。而之所以被视为Contract，是因为它执行双方之间的协议。

智能合约概念由计算机科学家NickSzabo在20世纪90年代末首次提出。他将此概念假象为自动售货机来解释，并声明这将是现代智能合约的先行者。在这个自动售货机中，也存在一个简单合约。也就是当用户插入硬币后，机器会根据人们的选择提供产品。

智能合约则将此类逻辑应用到数字环境中。也就是说你可以在代码中明确规定某种逻辑，例如当合约中收到两个以太币时，输出“Hello,World!”。

在Ethereum中，开发者将对逻辑进行编码，以便EVM读取。随后开发者将它发送到登记合约的特殊地址。之后任何人都可以查看和使用合约。除非开发者在编写合约时设定了条件，否则不能被删除。

现在，该合约就有了地址。而如果想要与它进行交互，则用户需要向地址中发送2个ETH。随后合约代码就被触发了，且网络上所有的计算机都可以执行。当看到支付已经完成，就会记录输出。

以上是Ethereum可完成过程的最基本示例。而随着发展，更复杂且涉及更多合约的应用程序逐渐开始构建。

Ethereum之父

2008年，化名SatoshiNakamoto的开发者发布了Bitcoin白皮书。而这也彻底改变了数字货币的格局。一位名为VitalikButerin的年轻程序员对此概念的进一步应用进行了研究和试验，最后具体化为Ethereum。

以太坊是由Buterin在2013年发表了的一篇博客中提到的，文章名为《Ethereum—终极智能合约和去中心化应用平台》。在文章中，他描述了一个名为“图灵完备区块链”的概念，表示一个具有足够时间和资源的去中心化计算机可以执行任何应用程序，

现如今，可在区块链上配置的应用程序越来越多，而其所属类型的唯一限制也只有开发者的想象力。Ethereum旨在查明区块链技术是否存在超出Bitcoin设计限制之外的应用范围。

Ether的发行机制

在2015年Ethereum首次供应了7200万以太币。其中超5000万的代币在首次代币发行中公开销售。届时参与者则可在交易所内使用法定货币或Bitcoin来购买ETH。Billions项目组

TheDAO和EthereumClassic

借助于Ethereum，互联网中的开放协作也以全新的方式呈现。例如DAOs，类似于计算机程序，完全由计算机代码控制。

该组织得最早且最宏大的一次尝试则是“TheDAO”项目。“TheDAO”是由一些复杂的智能合约组成，并作为独立风险基金运作。而DAO代币则是以ICO形式分配，并授予代币持有者股份所有权和投票权。

然而，在上市不久之后，它就遭到了黑客的恶意攻击，三分之一的资金被盗取。更值得一提的是，当时以太币总供应量的14%都被锁定在DAO中。毋庸置疑，这对于羽翼未丰的Ethereum网络来说是一场灾难性事件。

在经过紧急磋商之后，决定将Ethereum硬分叉为两条链。其中一条分叉中恶意交易被逆转以恢复资金，也就是现在的“EthereumBlockchain”。另一条分叉中的交易没被逆转保持不变，也就是现在“EthereumClassic”。

此事件让我们明确意识到此技术中所存在的风险，也让我们体会了将大量财富托付于自治代码可能的后果。同时向我们展示了在开放式环境中达成集体决策所具有的挑战。倘若忽略漏洞，则TheDAO通过互联网完美诠释了智能合约在实现去中心化协作方面的潜力。

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