什么是以太坊它是如何工作的

以太坊是什么？

以太坊是一個(gè)全新開放的區(qū)塊鏈平臺(tái)，它允許任何人在平臺(tái)中建立和使用通過區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)行的去中心化應(yīng)用。就像比特幣一樣，以太坊不受任何人控制，也不歸任何人所有——它是一個(gè)開放源代碼項(xiàng)目，由全球范圍內(nèi)的很多人共同創(chuàng)建。

和比特幣協(xié)議有所不同的是，以太坊的設(shè)計(jì)十分靈活，極具適應(yīng)性。在以太坊平臺(tái)上創(chuàng)立新的應(yīng)用十分簡(jiǎn)便，任何人都可以安全地使用該平臺(tái)上的應(yīng)用。

下一代區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)是比特幣的底層技術(shù)，這一技術(shù)第一次被描述是在中本聰2008年發(fā)表的白皮書“比特幣：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)”中。區(qū)塊鏈技術(shù)更多的一般性用途在原書中已經(jīng)有所討論，但直到幾年后，區(qū)塊鏈技術(shù)才作為通用術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)。

一個(gè)區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式計(jì)算架構(gòu)，里面的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行并記錄相同的交易，交易被分組為區(qū)塊。一次只能增加一個(gè)區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊有一個(gè)數(shù)學(xué)證明來保證新的區(qū)塊與之前的區(qū)塊保持先后順序。

這樣一來，區(qū)塊鏈的“分布式數(shù)據(jù)庫(kù)”就能和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)保持一致。個(gè)體用戶與總賬的互動(dòng)（交易）受到安全的密碼保護(hù)。由數(shù)學(xué)執(zhí)行并編碼到協(xié)議中的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)因素刺激著維持和驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。

在比特幣中，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)被設(shè)想為一個(gè)賬戶余額表，一個(gè)總賬，交易就是通過比特幣的轉(zhuǎn)移以實(shí)現(xiàn)個(gè)體之間無需信任基礎(chǔ)的金融活動(dòng)。但是隨著比特幣吸引了越來越多開發(fā)者和技術(shù)專家的注意，新的項(xiàng)目開始將比特幣網(wǎng)絡(luò)用于有價(jià)代幣轉(zhuǎn)移之外的其他用途。

其中很多都采用了“代幣”的形式——以原始比特幣協(xié)議為基礎(chǔ)，增加了新的特征或功能，采用各自加密貨幣的獨(dú)立區(qū)塊鏈。在2013年末，以太坊的發(fā)明者Vitalik Buterin建議能夠通過程序重組來運(yùn)行任意復(fù)雜運(yùn)算的單個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)該包含其他的程序。

2014年，以太坊的創(chuàng)始人Vitalik Buterin， Gavin Wood和Jeffrey Wilcke開始研究新一代區(qū)塊鏈，試圖實(shí)現(xiàn)一個(gè)總體上完全無需信任基礎(chǔ)的智能合約平臺(tái)。

以太坊虛擬機(jī)

以太坊是可編程的區(qū)塊鏈。它并不是給用戶一系列預(yù)先設(shè)定好的操作（例如比特幣交易），而是允許用戶按照自己的意愿創(chuàng)建復(fù)雜的操作。這樣一來，它就可以作為多種類型去中心化區(qū)塊鏈應(yīng)用的平臺(tái)，包括加密貨幣在內(nèi)但并不僅限于此。

以太坊狹義上是指一系列定義去中心化應(yīng)用平臺(tái)的協(xié)議，它的核心是以太坊虛擬機(jī)（“EVM”），可以執(zhí)行任意復(fù)雜算法的編碼。在計(jì)算機(jī)科學(xué)術(shù)語(yǔ)中，以太坊是“圖靈完備的”。開發(fā)者能夠使用現(xiàn)有的JavaScript和Python等語(yǔ)言為模型的其他友好的編程語(yǔ)言，創(chuàng)建出在以太坊模擬機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用。

和其他區(qū)塊鏈一樣，以太坊也有一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。以太坊區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)由眾多連接到網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)來維護(hù)和更新。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行著以太坊模擬機(jī)并執(zhí)行相同的指令。因此，人們有時(shí)形象地稱以太坊為“世界電腦”。

這個(gè)貫穿整個(gè)以太坊網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模并行運(yùn)算并不是為了使運(yùn)算更高效。實(shí)際上，這個(gè)過程使得在以太坊上的運(yùn)算比在傳統(tǒng)“電腦”上更慢更昂貴。然而，每個(gè)以太坊節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行著以太坊虛擬機(jī)是為了保持整個(gè)區(qū)塊鏈的一致性。去中心化的一致使以太坊有極高的故障容錯(cuò)性，保證零停機(jī)，而且可以使存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)保持永遠(yuǎn)不變且抗審查。

以太坊平臺(tái)本身沒有特點(diǎn)，沒有價(jià)值性。和編程語(yǔ)言相似，它由企業(yè)家和開發(fā)者決定其用途。不過很明顯，某些應(yīng)用類型較之其他更能從以太坊的功能中獲益。以太坊尤其適合那些在點(diǎn)與點(diǎn)之間自動(dòng)進(jìn)行直接交互或者跨網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)小組協(xié)調(diào)活動(dòng)的應(yīng)用。

例如，協(xié)調(diào)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)市場(chǎng)的應(yīng)用，或是復(fù)雜財(cái)務(wù)合同的自動(dòng)化。比特幣使個(gè)體能夠不借助金融機(jī)構(gòu)、銀行或政府等其他中介來進(jìn)行貨幣交換。以太坊的影響可能更為深遠(yuǎn)。

理論上，任何復(fù)雜的金融活動(dòng)或交易都能在以太坊上用編碼自動(dòng)且可靠地進(jìn)行。除金融類應(yīng)用外，任何對(duì)信任、安全和持久性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景——比如資產(chǎn)注冊(cè)、投票、管理和物聯(lián)網(wǎng)——都會(huì)大規(guī)模地受到以太坊平臺(tái)影響。

以太坊如何工作

以太坊合并了很多對(duì)比特幣用戶來說十分熟悉的特征和技術(shù)，同時(shí)自己也進(jìn)行了很多修正和創(chuàng)新。比特幣區(qū)塊鏈純粹是一個(gè)關(guān)于交易的列表，而以太坊的基礎(chǔ)單元是賬戶。以太坊區(qū)塊鏈跟蹤每個(gè)賬戶的狀態(tài)，所有以太坊區(qū)塊鏈上的狀態(tài)轉(zhuǎn)換都是賬戶之間價(jià)值和信息的轉(zhuǎn)移。

賬戶分為兩類：

1、外有賬戶（EOA），由私人密碼控制

2、合同賬戶，由它們的合同編碼控制，只能由外有賬戶“激活”

對(duì)于大部分用戶來說，兩者基本的區(qū)別在于外有賬戶是由人類用戶掌控——因?yàn)樗麄兡軌蚩刂扑借€，進(jìn)而控制外有賬戶。而合同賬戶則是由內(nèi)部編碼管控。如果他們是被人類用戶“控制”的，那也是因?yàn)槌绦蛟O(shè)定它們被具有特定地址的外有賬戶控制，進(jìn)而被持有私鑰控制外有賬戶的人控制著。

“智能合約”這個(gè)流行的術(shù)語(yǔ)指的是在合同賬戶中編碼——交易被發(fā)送給該賬戶時(shí)所運(yùn)行的程序。用戶可以通過在區(qū)塊鏈中部署編碼來創(chuàng)建新的合約。

只有當(dāng)外有賬戶發(fā)出指令時(shí)，合同賬戶才會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。所以合約賬戶不可能自發(fā)地執(zhí)行諸如任意數(shù)碼生成或應(yīng)用程序界面調(diào)用等操作–只有受外有賬戶提示時(shí)，它才會(huì)做這些事。這是因?yàn)橐蕴灰蠊?jié)點(diǎn)能夠與運(yùn)算結(jié)果保持一致，這就要求保證嚴(yán)格確定執(zhí)行。

和比特幣一樣，以太坊用戶必須向網(wǎng)絡(luò)支付少量交易費(fèi)用。這可以使以太坊區(qū)塊鏈免受無關(guān)緊要或惡意的運(yùn)算任務(wù)干擾，比如分布式拒絕服務(wù)（DDoS）攻擊或無限循環(huán) 。交易的發(fā)送者必須在激活的“程序”每一步付款，包括運(yùn)算和記憶儲(chǔ)存。費(fèi)用通過以太坊自有的有價(jià)代幣，以太幣的形式支付。

交易費(fèi)用由節(jié)點(diǎn)收集，節(jié)點(diǎn)使網(wǎng)絡(luò)生效。這些“礦工”就是以太坊網(wǎng)絡(luò)中收集、傳播、確認(rèn)和執(zhí)行交易的節(jié)點(diǎn)。礦工們將交易分組——包括許多以太坊區(qū)塊鏈中賬戶“狀態(tài)”的更新——分成的組被稱為“區(qū)塊”，礦工們會(huì)互相競(jìng)爭(zhēng)，以使他們的區(qū)塊可以添加到下一個(gè)區(qū)塊鏈上。礦工們每挖到一個(gè)成功的區(qū)塊就會(huì)得到以太幣獎(jiǎng)勵(lì)。這就為人們帶來了經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，促使人們?yōu)橐蕴痪W(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)硬件和電力。

和比特幣網(wǎng)絡(luò)一樣，礦工們有解決復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的任務(wù)以便成功地“挖”到區(qū)塊。這被稱為“工作量證明”。一個(gè)運(yùn)算問題，如果在算法上解決，比驗(yàn)證解決方法需要更多數(shù)量級(jí)的資源，那么它就是工作證明的極佳選擇。

為防止比特幣網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)發(fā)生的，專門硬件（例如特定用途集成電路）造成的中心化現(xiàn)象，以太坊選擇了難以存儲(chǔ)的運(yùn)算問題。如果問題需要存儲(chǔ)器和CPU，事實(shí)上理想的硬件是普通的電腦。這就使以太坊的工作量證明具有抗特定用途集成電路性，和比特幣這種由專門硬件控制挖礦的區(qū)塊鏈相比，能夠帶來更加去中心化的安全分布。

Web 3：去中心化應(yīng)用平臺(tái)

很多人相信像以太坊這樣一個(gè)公開、無需信任的區(qū)塊鏈平臺(tái)十分適合作為Web 3.0的共享“后端”，像Web3.0這樣去中心化、安全的互聯(lián)網(wǎng)，它的核心服務(wù)，比如DNS和數(shù)字身份是去中心化的，個(gè)體可以參與到經(jīng)濟(jì)互動(dòng)中。

正如以太坊開發(fā)者希望的那樣，以太坊是一張空白的帆布，你可以在上面創(chuàng)建任何你想要的東西。以太坊協(xié)議的目的是普遍化，以使其核心特征能夠以任意方式結(jié)合。理想狀態(tài)下，以太坊上的數(shù)據(jù)采集和處理程序會(huì)利用以太坊區(qū)塊鏈來建立解決方案，這些解決方案依靠去中心化的一致性提供以往無法實(shí)現(xiàn)的新產(chǎn)品和服務(wù)。

稱以太坊為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)再合適不過了：核心協(xié)議由不同的基礎(chǔ)設(shè)施、編碼和社群支持，他們共同構(gòu)成了以太坊項(xiàng)目。你也可以通過觀察使用以太坊的項(xiàng)目來理解以太坊?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多基于以太坊的項(xiàng)目已經(jīng)非常引人注目了，比如Augur，Digix，Maker和其他很多項(xiàng)目（參見數(shù)據(jù)采集和處理程序）。

此外，還有開發(fā)團(tuán)隊(duì)建立了人人皆可使用的開源組件。盡管這些組織都獨(dú)立于以太坊基金之外，有各自的組織目標(biāo)，但他們無疑對(duì)整個(gè)以太坊生態(tài)系統(tǒng)是有益的。

智能合約

你愿意和從未謀面的人簽合約嗎？你會(huì)同意把錢借給埃塞俄比亞的農(nóng)民嗎？你愿意投資一個(gè)戰(zhàn)亂地區(qū)由少數(shù)人管理的報(bào)紙嗎？你會(huì)不嫌麻煩為了網(wǎng)上一次5美元的購(gòu)買簽一個(gè)有法律效力的合約嗎？

大多數(shù)的答案都是否定的，原因是合約需要的基礎(chǔ)太多了：有時(shí)需要雙方之間互相信任的工作關(guān)系，有時(shí)要依靠合法的工作體系、警察和律師費(fèi)用。

在以太坊這些都不需要：如果合約所必需的要求都能放在區(qū)塊鏈中，那么就會(huì)放在區(qū)塊鏈中，這是一個(gè)無需信任基礎(chǔ)也幾乎不用任何成本的環(huán)境。

不要想將你現(xiàn)有的合約轉(zhuǎn)移到區(qū)塊鏈中會(huì)麻煩，想一想那些因?yàn)榻?jīng)濟(jì)上不可行或是沒有足夠法律保護(hù)而被你拒絕的成千上萬的小合約吧。

DAO

這里簡(jiǎn)單地舉個(gè)例子：想象一下你和朋友有個(gè)小生意。律師和會(huì)計(jì)很貴，完全信任讓一個(gè)單獨(dú)的合伙人來看管賬簿可能讓你精神很緊張（這甚至可能是個(gè)詐騙的機(jī)會(huì)）。你可以嘗試一下多個(gè)合伙人共同看管賬簿，但只要協(xié)議沒有被嚴(yán)格遵守，就可能導(dǎo)致詐騙發(fā)生。

使用智能合約，公司的所有權(quán)和基金分配的條款可以在一開始就詳細(xì)規(guī)定。智能合約簽署的方式是，只有大部分擁有者批準(zhǔn)，合約才可以變更。 這樣的智能合約可以像開源軟件一樣獲取，你甚至都不必雇傭自己的程序員來代替會(huì)計(jì)和律師。

這樣的智能合約可以立即按比例決定分配。幾個(gè)年輕人分配檸檬水站收入，可以像主權(quán)基金給擁有基金的億萬公民分配收益一樣透明。在這兩個(gè)案例中，這種透明性帶來的花費(fèi)可能每美元連一美分都不到。