量子学派第7章“经典：什么是以太坊？” “札记

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看＃

中本聪作为老派 C

不太擅长编程

但幸运的是

——Vitalik Buterin

如果说比特币是区块链1.0的代表产物，那么以太坊可以说是前者的升级版，即区块链2.0，将区块链技术应用到数字货币以外的领域。

如果说比特币是自由极客的理想实验，中本聪在孤岛上建造了一个“乌托邦”，那么以太坊就是一个新大陆，只要符合这片土地的规律，任何人都可以建造自己的建筑。 起初，这片土地上什么都没有，只有少年Vitalik Buterin（现称V神）在写生，而现在有很多高楼在建，而且越来越繁华。 时至今日，越来越多的大企业在想方设法入驻，这片土地正逐渐成为一片欣欣向荣的天地。

区块链2.0以太坊的诞生

以太坊的诞生与比特币息息相关。

比特币作为区块链1.0最重要的应用，是加密货币的代表，已经很好地实现了支付交易等功能。 很长一段时间，很多人认为比特币就是区块链中的一切，包括 Vitalik Buterin。

作为一个从小跟着父亲长大的孩子，Vitalik Buterin有着超乎常人的成熟。 很多时候我们不能把他当成一个程序员，而是当成一个思考者。 毕竟懂比特币的程序员不在少数，但没有人能像他一样敏锐地理解区块链在其他方面的应用。

以太坊大大拓展了区块链的版图。 Vitalik Buterin 的以太坊打算通过智能合约和智能资产来记录和转移越来越复杂的资产类型。 不同于比特币的图灵不完备性，以太坊拥有更强大的脚本系统——图灵完备，能够运行任何货币、协议和区块链。

在区块链1.0时代，也就是比特币使用的区块链技术已经包含了智能合约的概念。 可以说，正是智能合约的引入，让区块链技术演变成一股驱动世界的力量。 但由于支持智能合约的比特币区块链脚本系统不完善，很难在非金融领域应用。 数学计算吞噬了全网80%的算力。 每个块的大小只有1M，能够记录的信息非常有限。

2013年底，Vitalik Buterin发布了以太坊初级白皮书，代表了其对增强区块链底层协议可扩展性的远大愿景和期望。 此后，以太坊项目正式启动，并在比特币区块链的基础上进行了重大改进：

1. 完善脚本系统非常重要，智能合约可以应用到各个非金融领域；

2.平衡账户，实现更精细的账户控制；

3.底层协议保持简单。

于是，以太坊的出现使得智能合约能力的自由释放成为可能。 作为一个基于以太坊的图灵完备平台，旨在提供图灵完备的脚本语言，以太坊成功地将区块链带入了以智能合约为特征的区块链2.0时代。

如果说比特币定位为应用，那么以太坊定位为平台。 什么是以太坊？

以太坊的目标是创建一个运行智能合约的去中心化平台。 平台上的应用程序根据程序设置运行，不存在停机、审查、欺诈或第三方人为干预的可能性。 智能合约开发者可以使用官方提供的工具开发以太坊区块链协议的应用（即所谓的DAPP）。

（一）以太坊区块链的特点

以太坊作为一个可编程、可视化、易用的区块链，允许任何人编写智能合约和发行代币，并具有自己的特点，主要包括：

1、单独指定智能合约的编程语言Solidity；

2、使用对内存要求高的哈希函数：避免计算矿机；

3、叔块激励机制：降低矿池优势，将出块间隔降低至15秒；

4、难度调整算法：一定的自动反馈机制；

5.gas limit调整算法：限制代码执行指令数，避免循环攻击；

6、将哈希树当前状态的根哈希值记录到区块中：在某些情况下实现轻量级客户端；

7. 为执行智能合约而设计的简化虚拟机 EVM。

(2) 核心：以太坊虚拟机（“EVM”）

狭义的以太坊是指一系列定义去中心化应用平台的协议。 其核心是以太坊虚拟机（“EVM”），其主要工作是执行智能合约的字节码。 用计算机科学术语来说，以太坊是“图灵完备”的。 开发者可以使用类似于现有的 JavaScript 和 Python 的其他友好编程语言作为模型来创建运行在以太坊模拟器上的应用程序。

与其他区块链一样，以太坊具有点对点网络协议。 以太坊区块链数据库由连接到网络的众多节点维护和更新。 每个网络节点都运行一个以太坊模拟器并执行相同的指令。 因此，人们有时形象地将以太坊称为“世界计算机”。

这种跨越整个以太坊网络的大规模并行计算并不是为了提高计算效率而设计的。 实际上，这个过程使得以太坊上的计算比在传统计算机上更慢、更昂贵。 但是，每个以太坊节点都运行以太坊虚拟机，以保持整个区块链的一致性。 去中心化共识使以太坊具有极高的容错性，保证零停机时间，并允许存储在区块链上的数据保持不变和抗审查。

以太坊平台本身没有特点，没有价值。 与编程语言一样以太坊节点一天分红多少，由企业家和开发人员决定使用什么。 然而，很明显，某些应用程序类型比其他应用程序类型从以太坊的功能中受益更多。 以太坊特别适用于自动化对等点之间的直接交互或促进跨网络的组协调活动的应用程序。

例如，协调点对点市场的应用程序，或复杂金融合同的自动化。 虽然比特币使个人能够在不求助于金融机构、银行或政府等其他中介机构的情况下进行货币兑换，但以太坊的影响可能更为深远。

理论上，任何复杂的金融活动或交易都可以在以太坊上自动可靠地编码。 除了金融应用，任何对信任、安全、持久性要求高的应用场景，如资产登记、投票、管理、物联网等，都会受到以太坊平台的大规模影响。 因此，以太坊已成为各类去中心化区块链应用的平台。

(3) 以太坊技术架构

一般来说，区块链由六层组成，如下图所示：

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数据层：是块+链表的数据结构，本质上是分布式区块链

网络层：P2P网络

共识层：制定区块链中货币的获取机制。 比如比特币使用的四种POW（工作量证明机制）：计算机的性能越好，越容易获得金钱奖励。 还有POS（proof-of-stake mechanism）：类似于众筹分红的概念，会根据你持有货币的数量和时间向持有者支付利息。 还有用于 Hyperledger 的 PBFT（拜占庭容错）

激励层：挖矿机制

合约层：以前的区块链没有这一层。 因此，原有的区块链只能进行交易，不能用于其他领域，不能进行其他逻辑处理。 但是合约层的出现使得区块链在其他领域的应用成为可能以太坊节点一天分红多少，比如物联网。 这部分以太坊包括EVM（以太坊虚拟机）和智能合约。

以太坊架构如下：

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以太坊的顶层是DApp（分布式应用）。 通过Web3.js和势能合约层进行交换。 所有潜在的能源合约都在 EVM 上运行并使用 RPC 调用。 EVM和RPC下面是以太坊的四大核心内容，包括：区块链、共识算法、挖矿和网络层。 除了DApp，其他部分都在以太坊客户端。 最受欢迎的以太坊客户端是 Geth (Go-Ethereum)。

(4) 以太坊如何运作？

在以太坊中，流行的术语“智能合约”指的是合约账户中的代码——当交易被发送到该账户时运行的程序。 用户可以通过在区块链中部署代码来创建新的合约。

只有当外部账户发出指令时，合约账户才会执行相应的操作。 所以合约账户不可能自发地进行任何操作。 它仅在外部帐户提示时执行这些操作。 这是因为以太坊要求节点与计算结果一致，这就需要严格执行合约账户。

与比特币一样，以太坊用户必须向网络支付少量交易费用。 这使以太坊区块链免受无害或恶意计算任务的影响，例如分布式拒绝服务 (DDOS) 攻击或无限循环。 交易的发送方必须在活动“程序”中的每一步都进行支付，包括计算和内存存储。 费用以以太坊自己的价值代币以太坊支付。 交易费用由节点收取，使网络生效。 这些“矿工”是以太坊网络中收集、传播、确认和执行交易的节点。 矿工将交易（包括以太坊区块链中账户“状态”的更新）分组到称为“区块”的组中，矿工竞争将他们的区块添加到下一个区块。 在区块链上。 矿工每挖出一个成功的区块都会获得以太币奖励。 这为人们向以太坊网络贡献硬件和电力创造了经济激励。

与比特币网络一样，矿工的任务是解决复杂的数学问题以成功开采区块，这被称为“工作量证明”。 与验证解决方案相比，需要更多资源来解决算法问题的计算问题是工作量证明的绝佳候选者。

为了防止比特币网络中已经出现的专用硬件（如专用集成电路）造成的中心化，以太坊选择解决计算难以存储的问题。 如果题目需要内存和CPU，其实理想的硬件就是一台普通电脑。 这使得以太坊的工作量证明抗 ASIC，它可以带来比比特币更分散的安全差异，比特币是一种由专门硬件控制挖矿的区块链。

(5) 以太坊 (ETH) VS 比特币 (BTC)

作为以太坊体系中的流通货币，经过四年的发展，以太坊已经成为仅次于比特币的第二大虚拟货币体系，大有“接盘”比特币继续上涨的势头。 然而，虽然两者都是数字货币，但以太坊的主要目的并不是像比特币一样将自己打造为支付替代品，而是促进以太坊的运营并货币化，让开发者可以构建和运行分布式应用程序。

此外，以太坊比比特币更复杂。 一般来说，以太坊的数量是以Pre-mine（预挖）+ Block rewards（区块奖励）+ Uncle rewards（叔块奖励）+ Uncle reference rewards（叔块引用奖励）这种形式存在的。

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从上表我们可以看出以太坊和比特币的区别：

1、从总量上看，比特币固定为2100万枚，而以太坊初期发售量为6000万枚，但每年会增加1800万枚左右；

2、从发行机制来看，比特币每四年减半，而以太坊是定值。 这也是两者最大的区别；

3、从核心算法来看，虽然双方的共识机制相同，但核心算法不同；

4、从出块时间来看，出块时间是比特币每10分钟出一个块，而以太坊是12到15秒；

5、从区块奖励来看，目前比特币区块奖励为412.5个区块，而以太坊为5个区块；

6、从挖矿收益来看，比特币矿工的收益包括挖矿奖励和区块交易手续费。 但是，以太坊有更多的收入来源。 除了挖矿的收益外，还包括引用最后两个叔块的奖励，以及在区块内运行合约的Gas。

结语

随着互联网的不断发展，以太坊区块链也日趋完善。 从2015年11月以太坊诞生到2018年2月，短短两年半时间，全球诞生了500多个以太坊应用。 它的势头非常好，以至于有评论说以太坊的价值其实比比特币还要好。 与仅限于纯数字货币的比特币相比，以太坊智能合约和以太坊虚拟机的商业盈利能力为以太坊的价值增光添彩。

以太坊目前占据了区块链底层应用的半壁江山。 其中，不仅有优于比特币的特性，以太坊抢占制高点带来的红利，还有摩根大通、微软等大企业组成的以太坊。 企业联盟（EEA）带来的积极作用，如果以太坊不断完善优化，未来可期？ 当然，The Dao事件带来的“中心化”争议，谁才是真正的“忒修斯之船”，成为了以太坊心中的痛，虚拟猫CryptoKitties上线带来的网络拥堵，以及短板。明显暴露的以太坊。

不管未来以太坊是否有超越比特币的潜力，我们确实通过以太坊看到了除了数字货币，区块链还有一个多元化开发平台的精彩世界。

感觉＃

作为区块链技术的2.0版本，无疑是一次重大的技术进步。 它的创始人从小就非常聪明，喜欢玩游戏，也有家人的支持，尤其是他的父亲，这在他的成长期起到了重要而积极的作用。 也许在某种程度上，游戏是最好的学习方式。

据说当年V神去中国宣传这个项目。 他太年轻了，没有人注意它。 合影只有半张小脸。 很多人没想到以后会有这样的成就。

思考＃

我理解以太坊解决的是平台上开发应用的问题，相当于手机的Android系统或者IOS系统。 那么，在这个平台上开发的应用越多，它的价值就越高。

当然，作为区块链2.0版本最早的应用，肯定存在一些不完善的地方。 前几天才看到以太坊改进的消息。

排＃

智能合约是一个全新的视角，可能会对未来的社会生活产生重大影响。 所以请继续关注并跟进。