区块链: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。

以太坊开发者发布以太坊ACDE会议要点：讨论Devnet 8更新、ElP-4788、Holesky测试网等:8月18日消息，以太坊核心开发者 Tim Beiko 总结最新一次以太坊核心开发者执行会议（ACDE），讨论内容包括 Devnet 8 更新、ElP-4788、Holesky 测试网、 EIP 编辑方面的更新以及新提出的 EIP-7212（secp256r1 预编译）。下一次 ACDE 定于北京时间 8 月 31 日 22:00。

1、针对最近上线的 Devnet 8，在一些客户端中发现了错误，部分已修复，Devnet 正在最终确定，并且已经建立了基本的基础设施。Besu 和 Erigon 尚未加入 Devnet，但希望在 EIP-4844 和 EIP-4788 实现最终确定后加入。

2、针对 ElP-4788，同意使用常规智能合约而不是预编译来存储历史信标块 roots。这意味着合约中的错误不会导致共识失败，但仍然会对构建在其之上的所有内容产生不利影响。

3、关于 Holesky 的更新，新的测试网计划于 9 月 15 日（合并日）启动。已经有一个请求创世分配的公共流程，提议总计 16 亿枚 HETH 的供应。

4、关于 EIP 编辑方面的更新，ERC/EIP 存储库分拆正取得进展，ERC 将转移到一个单独的 ropo。

5、还有一个小的建议规范调整：在 Github 存储库中对 EL 分叉规范进行编号。[2023/8/18 18:07:32]

Ethereum的价值所在

数据：以太坊桥TVL达到183.9亿美元:金色财经报道，Dune Analytics数据显示，以太坊桥当前TVL达到183.9亿美元。其中锁仓量最高的5个桥分别是Avalanche Bridge（58.57亿美元），FantomAnyswap Bridge（48.64亿美元）、Polygon Bridges（44.51亿美元）、Arbitrum Bridges（21.35亿美元），Optimism Bridges（2.5亿美元）。[2021/10/14 20:29:27]

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。

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。

开源支付网络 Celo 集成以太坊钱包 MetaMask:开源支付网络Celo（CELO）宣布集成以太坊钱包MetaMask。Celo的DonutHardfork网络使Celo协议能够支持以太坊兼容的交易，借助MetaMask，以太坊开发人员现在可以在Celo区块链上构建和移植DApp。另外，Celo上的MetaMask可以为高级加密货币用户提供单个钱包，以进行跨链交互。[2021/5/20 22:24:23]

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。

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。

动态 | 以太坊未确认交易18129笔:据Etherscan.io数据显示，以太坊未确认交易18129笔。以太坊哈希率为164558 .31GH/s，当前挖矿难度2060.14 TH。[2019/6/9]

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

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。

动态 | 以太坊未确认交易12805笔:Etherscan.io数据显示，当前以太坊未确认交易12805笔，与此前相比未确认笔数有较大幅度上升，目前以太坊网络较为拥堵。[2019/5/3]

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。

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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