7000字详解区块链的创新者：以太坊

时间回到 2013 年，刚进入区块链世界不久的程序员 Vitalik Buterin 就发现了比特币的劣势。 他认为比特币应该加入一种图灵完备的编程语言，这样任何人都可以在其上进行开发。 中心化应用并不局限于金融领域。 因此，区块链应该被赋予“智能合约”的功能，从而开启被称为“区块链2.0”的时代。

正是因为以太坊的出现，区块链世界开始有了更丰富的应用，也衍生出了DApp、NFT、DeFi等更为大众熟知的应用。 因此，要研究区块链，就必然要研究以太坊，而CBInsights的这篇深度报告，能够以相对清晰的逻辑，详细揭开以太坊背后的谜团。

在本次报告中，CBInsights为我们带来了以下分享：

从区块链解释什么是以太坊，什么是智能合约？

以太坊和ETH Token有什么关系？

众所周知的以太坊应用Dapp是怎么来的，现在的应用是什么？

此前大肆炒作的“加密猫”发展如何？ NFT 是更好的应用吗？

为什么以太坊对现在的区块链如此重要，我们需要关注什么？

目前以太坊发展遇到了哪些瓶颈，目前有哪些解决方案？

以下是Chain Market团队完整整理的内容，供大家了解学习，希望对大家有所启发。

我们深入研究了世界上最受欢迎的区块链网络之一以太坊，试图用最简单的术语解释以太坊是什么、它的用途和缺点，以及它与 CryptoKitties 的关系。

以太坊是最常用的开源区块链之一，正慢慢成为主流，尤其是随着 NFT 的爆炸式流行（其中绝大多数是使用以太坊标准构建的）。

截至 2021 年 4 月中旬，以太坊市值已从 2017 年 1 月初的 7.12 亿美元增长至 2910 亿美元（截至 2021 年 4 月 21 日）。

什么是区块链技术？

要了解以太坊，首先要了解什么是区块链技术。

区块链技术为不受信任的各方提供了一种无需使用受信任的中介就历史数据（或分类账）达成协议（共识）的方法。 历史数据很重要，因为数字资产和交易在理论上很容易被伪造和/或复制。

简单地说，区块链是数据库，但与传统数据库的主要区别在于所有权。 由于其分布式特性，公共区块链可以去中心化。 任何人都可以阅读它并在上面进行交易，或者持有他们自己的数字分类帐副本。 没有一个中央实体可以改变过去的数据信息。

同时，区块链分类中还有联盟链和私有链，但它们往往有不同的用途，比如被企业用来追踪供应链数据。 要深入了解比特币和区块链技术，我们有以下答案。

什么是以太坊？

以太坊是一个开源的、去中心化的区块链。 特别的是它有一个内置的智能合约。 智能合约本质上是一种代码，它将两方绑定到一个协议上，并且可以在没有中介的情况下自行执行。

此功能为其赢得了“世界计算机”（技术上称为以太坊虚拟机 (EVM)）的称号，因此它的用途远不止支付方式或价值存储。 无与伦比。

EVM 环境使开发人员能够在其之上构建去中心化应用程序，从社交媒体到游戏再到银行业务，例如不受 Apple 或 Google 控制的应用程序商店。

然而，由于当前的计算成本，以太坊的前景和潜力仍然比它目前实现的要广泛得多，我们将在后面讨论。

什么是智能合约？

举例说明智能合约。 让我们假设爱丽丝和鲍勃正在玩游戏。

爱丽丝认为明天早上会是华氏 70 度，而鲍勃认为不会。 他们用 0.01 BTC 下注。 （在这个例子中，底层是比特币，但可以使用任何其他底层。）

如果 Alice 和 Bob 互不信任，他们将不得不借用一个可信的第三方作为托管代理。 换句话说，他们每个人都必须给代理人那么多钱，代理人会将奖金和抵押资金分配给赢家。

在这种情况下，即使使用像比特币这样的加密代币，也无法绕过中间人。 比特币区块链也没有办法记录这个“合约”。

而以太坊提供了一个解决方案。 Alice 和 Bob 可以同意使用一些基于“如果，那么”合同的基本代码。 如果温度高于 70 华氏度，代码将被编程为向 Alice 支付出价； 否则，它将支付 Bob。

然后爱丽丝和鲍勃可以将他们的“编程”赌注放在以太坊区块链上。 在这一点上，从技术角度来看，该赌注具有约束力。

它是一个“合约”，因为 Alice 和 Bob 已经同意了它的条款，在一定程度上将代码变成了规则。 它是“智能的”和“去中心化的”，因为所有参与者都持有这份合约的副本。

正如所有比特币“节点”或系统参与者都知道爱丽丝向鲍勃发送了 0.01 个比特币一样，所有以太坊节点都知道爱丽丝和鲍勃玩了这个游戏。

我们来看看这个智能合约的实时执行情况：

爱丽丝和鲍勃玩游戏并在以太坊区块链上下注。 以太坊区块链上的所有“节点”现在都持有该智能合约的副本。

爱丽丝最终是正确的——温度高于 70 华氏度。 基于这些信息，合约“自动执行”并将资金发送到 Alice 的账户。

由于所有节点都持有这个智能合约的副本，所有节点都独立地确认合约被正确执行。这个被执行的智能合约的新状态（即，爱丽丝作为游戏的赢家）被添加到以太坊的区块链中

整个过程都记录在以太坊上，围绕游戏打造了一个“共同的历史数据”。

像这样的智能合约让以太坊如此引人注目。 智能合约允许 Alice 和 Bob 构建一个非常小的“去中心化应用程序”，他们的游戏在其中“自行执行”而无需中间人。

如果我们想要构建更大、更复杂的去中心化应用程序，即可以完成复杂任务的增强智能合约怎么办？

因此，以太坊创建了一个可以支持任何可编程用例的区块链，我们将在下面的 DApp 中深入研究。 这与作为支付应用程序开创的比特币区块链完全不同。

以太坊/ETH到底是什么？

以太 (ETH) 是一种内置于以太坊区块链中的加密代币。

为了交易或运行分散的应用程序，区块链的用户必须支付 ETH。 （比特币网络的标的叫做比特币，也就是BTC；同理，用户必须使用BTC在比特币网络上进行交易）。 基于以太坊的应用程序的计算成本越高，运行它所需的 ETH 就越多。 与其他加密资产一样，ETH 由投机者进行交易，可以兑换成美元或其他货币。 （编者注：如果你把以太坊想象成一台电脑，那么你需要使用这台电脑的资源来进行交易或者运行去中心化应用，而以太坊可以看成是购买这种资源的成本。你用的越多，你用得越多。成本越高）

请注意，由于以太坊上的每个操作都是由其节点执行的，因此计算量很大。 因此，以太坊目前最好的用例是运行“如果这样，那么那样”的业务逻辑。

其他用例可能非常昂贵。 由于当前以太坊区块链的可扩展性和规模问题，更多计算密集型程序将发现操作起来既困难又昂贵。 我们稍后会深入研究。

以太坊的美元价值取决于市场的供求机制。 如果投资者发现以太坊区块链的价值并且开发人员正在构建更有用的去中心化应用程序，那么对以太坊的需求可能会上升，从而导致其价格上涨。 相反的情况也可能发生。

归根结底，以太坊的价格在很大程度上取决于二级交易所，以及二级交易所的供求关系。

什么是 DApp？

DApp 是由智能合约而非特定个人或公司管理的去中心化应用程序。 智能合约一旦部署，就无法更改，除非以后升级或使用新的分叉，将完全分叉到新的区块链中。 例如，传统银行可能能够撤销交易，但区块链上记录的任何内容都无法撤销。

虽然开发者也可以选择在其他区块链上开发 DApp，但现有的 DApp 大多是建立在以太坊上的。

当前的 DApps 包含各种用例，包括金融、存储、保险和健康。 例如：

Compound，允许用户借入和借出数字资产；

Uniswap，允许用户通过流动性池交换加密货币；

Etherscan，允许用户读取以太坊交易记录；

Decentraland，一个虚拟空间，用户可以在这里买卖虚拟土地、资产、与他人互动等；

OpenSea，包括 NFT 在内的数字资产市场。

Insureum，一种旨在更直接地将保险公司与用户联系起来的协议。

根据以太坊开发者手册，DApps 的显着特征包括：

零停机时间：一旦应用核心的智能合约部署到区块链上，整个网络将始终能够为希望参与合约交互的客户提供服务。 因此，恶意行为者无法对单个 DApp 发起拒绝服务攻击。

隐私：无需提供真实身份即可部署 DApp 或与 DApp 交互。

抗审查性：网络上没有任何实体可以阻止用户发起交易、部署 DApp 或读取区块链中的数据。

数据完整性：由于称为“原语”的加密算法，存储在区块链上的数据是不可更改且无可争议的，恶意行为者无法伪造交易或其他已公开的数据。

无需信任的计算和可验证的行为：可以分析智能合约并保证以可预测的方式执行，而无需信任中央机构，这在传统模型中并非如此。 例如，当我们使用网上银行系统时，我们相信金融机构不会滥用我们的财务数据、篡改记录或被黑客入侵。

然而，所有这些好处都取决于完善的智能合约。 由于记录在区块链上的属性是不可变的，因此智能合约中的错误或漏洞很容易被破解但很难修复。

DApp 开发的其他潜在问题包括网络拥塞（如果 DApp 需要过多的计算能力）、糟糕的用户体验（鉴于开发 DApp 的难度）以及在追求对用户或开发人员更友好的应用程序时无意中的中心化。

2017 年，以太坊钱包 Parity 中的一个错误冻结了超过 50 万个 ETH，当时价值超过 1.5 亿美元，现在价值超过 10 亿美元。

无论如何，每天有超过 150,000 名活跃用户使用总共超过 3,500 个 DApp。

许多建立在以太坊之上的团队已经推出了他们自己的“代币”，以在去中心化应用程序中提供实用性。 这些是建立在以太坊之上的专门证书（编者注：通证，意思是加密的、可转让的数字权益，广义上可以理解为加密货币）。

一个去中心化的应用代币可以用来做很多事情。 在大多数情况下，它在去中心化应用程序中提供实用程序，例如以隐私为中心的网络浏览器 Brave 使用其自己的基于以太坊的令牌 BAT 来奖励和启动浏览器中的交易。

猫：以太坊案例研究

CryptoKitties 由 Dapper Labs 于 2017 年 11 月推出，是一款基于以太坊的游戏，以可收藏的数字猫为中心。 根据它的网站，每只猫都是“独一无二的，100% 归你所有；它不能被复制、拿走或销毁”。 游戏的“代币”就是数字猫本身，用户可以用ETH购买。

CryptoKitty 是不可替代代币 (NFT) 的首批主流用途之一。

让我们来看看 Jaguar，一只以 0.0749 ETH 的价格售出的加密猫。

根据其简介，捷豹具有独特的“属性”，是一只“Gen 8”猫，即第8代猫。 捷豹的父母也有父母，这段感情可以往后推到0代。

这些数字猫的所有权通过以太坊区块链进行跟踪，预定义的智能合约确定每只猫独特的“遗传和身体”特征，并允许用户购买、销售和繁殖。

据ETH Gas网站数据显示，CryptoKitty仅运行一周就占以太坊区块链上所有交易的10%以上，导致整个生态网络放缓。

2018 年 9 月，最昂贵的加密猫以 600 ETH 的价格售出，相当于 173,000 美元。 自推出以来，已有超过 4300 万美元的以太币用于 CryptoKitties，尽管自 2017 年以来使用量大幅放缓。

为什么以太坊很重要？

在最初的白皮书中，以太坊创始人 Vitalik Buterin 设想了三个潜在的应用分支：金融、半金融和其他应用。

金融应用，又称去中心化金融应用（编者注：Decentralized Finance，又称Decentralized Finance，简称DeFi）区块链技术来源于以太坊，主要处理传统金融机构管理的任何东西，如子币、衍生品、借贷、钱包和遗嘱。

目前有 56 亿美元锁定在 DeFi 应用中，这些应用基本上基于以太坊区块链。 最大的代表性应用程序之一 MakerDAO 约占 16%。 在 MakerDAO 上，用户可以锁定抵押品以生成与美元挂钩的稳定币。

另一个例子是 Compound，它允许用户借入加密资产作为抵押品，或者锁定他们的资产来赚取利息。 而 Aave 作为另一种借贷协议。 一些投资者已经能够使用称为“收益挖掘”的过程在 Compound 和 Aave 等应用程序上赚取高达 100% 的利率。

（编者按：流动性挖矿是指当你为这些DeFi项目提供流动性时，你可以获得这个项目的token，从而激励人们更多地为这个项目赋能。我们可以理解为你买茅台的时候，你可以获得茅台股票，这将鼓励人们购买更多茅台酒。）

半金融应用涉及金钱，但也有非金钱需求，这一类包括保险、艺术品交易等应用。

例如，在保险领域，智能合约可以利用外部数据来确保条件得到满足，然后在不需要第三方保险的情况下进行适当的赔偿，成为没有保险公司的保险产品。

最后，第三部分将包含与传统金融主要无关的所有其他应用程序。 包括文件存储，比如去中心化的Dropbox（编者注：国外知名云存储产品），去中心化自治组织DAO（编者注：DAO，全称Decentralized Autonomous Organization）。

传统公司或组织通常有多个治理级别，而 DAO 由利益相关者的分布式网络组成，每个利益相关者都拥有一定的权力。

另一种思考方式是，比特币可以帮助用户绕过银行，而以太坊可以帮助用户绕过各种平台，从 Facebook 到亚马逊再到任意数量的更复杂的中间商。

过去，像 CryptoKitties 这样的收藏品的游戏开发商或创造者可能会在 Facebook 上推出 Farmville 风格的游戏，或在亚马逊上推出实体产品。

今天，开发人员可以使用以太坊来创建他们自己的去中心化应用程序——比如 CryptoKitties——而不是做他们过去在 Facebook 或亚马逊上做的事情，或者从头开始构建他们自己的区块链。

CryptoKitties 突出了以太坊的真正运作方式，游戏是完全去中心化的，每个人都知道每只数字猫的主人。

虽然以太坊是去中心化的，但它仍然容易受到黑客攻击，任何使用工作量证明 (PoW) 共识机制来验证其区块的区块链也是如此。 虽然去中心化使得记录的交易无法被删除，但理论上，黑客仍然可以以51%攻击的形式出现（编者按：51%攻击，意思是理论上当参与记录区块链账本的人数超过51%时被某个主体控制，这个主体可以恶意篡改区块链账本）。

在这次攻击中，黑客占据了全网一半的算力。 这样的攻击是困难的并且需要巨大的成本； 今天对以太坊发起这样的攻击每小时将花费超过 400,000 美元。

但是错误和漏洞仍然可以进入智能合约。

2016 年，一名黑客从 The DAO 窃取了价值 6000 万美元的 ETH，The DAO 是最早建立在以太坊上的去中心化自治组织之一。 黑客利用 The DAO 智能合约中的一个漏洞，让当时刚刚起步的以太坊社区陷入恐慌。

最终，利益相关者投票决定对区块链进行“硬分叉”，并将其拆分为两个版本：一个追溯回到没有发生黑客攻击的地方，并将资金返还给投资者（这就是所谓的以太坊 ETH，大多数人现在使用）； 另一种是直接回到原来的区块链（现在叫Ethereum Classic ETC，虽然现在还有人在用，但估计要消亡了）。

以太坊有什么问题？

为了让以太坊运作，许多参与者需要持有最新的副本。 这意味着同一个数据库由数千个节点持有。 这是非常低效的。

让我们将其与云计算进行对比：云计算允许多个节点在单个数据库上进行交互。 这些节点不需要保留自己的数据库私有副本。

以太坊和一般的区块链技术通常做相反的事情。 所有节点都必须持有以太坊区块链的副本。 截至 2020 年 4 月，运行一个完整的以太坊存档节点需要 4TB 的空间。 相比之下，笔记本电脑通常提供 256 GB、512 GB 或高达 1TB 的内部存储空间。

此外，以太坊节点不断接收有关以太坊区块链最新“状态”的更新。 由于节点分布在世界各地，块往往具有高延迟（数据在网络中移动所需的时间）。

因此，以太坊是一个相对较慢的去中心化计算机。 每个节点需要一段时间来处理每笔交易，以太坊的最高交易速度约为每秒 20 笔交易。 相比之下，Visa 每秒可以处理超过 1,500 笔交易。

综上所述，以太坊的规模和交易速度使其难以扩展。 为了正确看待这一点，请再次考虑 CryptoKitties 曾一度占以太坊区块链上所有交易的 10% 以上。 这本身不是问题，但这种流量通常会减慢以太坊区块链的速度。

另一个最受关注的问题是 PoW 共识机制对环境的巨大影响。 据 Digiconomist 称，截至 2021 年 4 月，仅以太坊网络每年的碳排放量就达 17.6 兆吨二氧化碳——相当于危地马拉的碳排放量——同时消耗了超过 37 太瓦时的电力，这相当于保加利亚的用电量。

虽然单个交易不会增加能源消耗，但整个基于 PoW 的区块链的碳足迹仍然是一个备受争议的低效率问题。

对此，有人反对将每笔交易对环境的直接影响等同于基准排放量的想法。 虽然许多交易仍然发生在主链上，但第 2 层应用程序的目标是提供更具可扩展性的链下交易，提高交易速度并降低成本。

（编者按：Layer 2 是Layer 1 的下一层，以太坊是Layer 1，当上面的交易过多，发生拥塞时区块链技术来源于以太坊，很多交易可以交给Layer 2 的下一层处理。 ，然后将处理结果返回给Layer 1 Ethereum，从而达到提高交易速度和降低成本的效果）

下一步以太坊 2.0

在目前的形式下，以太坊遇到了很多问题。

据其自身称，“高需求推高了交易费用，使以太坊对普通用户来说非常昂贵。运行以太坊客户端所需的磁盘空间正在迅速增长。并保持以太坊的安全和去中心化底层工作量证明共识算法对环境有很大的影响。”

尽管如此，以太坊的前景仍然乐观。

以太坊 2.0 是一次升级，旨在使区块链更具可扩展性、安全性和可持续性，这是社区自 2014 年以来一直致力于实现的愿景。

2020 年 12 月，以太坊社区发布了以太坊 2.0 的第一个升级：信标链，它向网络引入了以太坊开发人员认为比工作量证明 (PoW) 挖矿更具可持续性和安全性的东西。 股权证明（PoS）。

同时，分片链将数据库拆分成新的链，从而减少网络拥塞，增加每秒可处理的交易数量。 分片链预计将于 2021 年投入运营。

完成以太坊 2.0 的最后一步，称为对接，会将当前的以太坊区块链与之前的 2.0 升级合并，预计将在 2021 年至 2022 年之间交付。

多年来，以太坊 2.0 的愿景不断发展，但随着更多现实世界应用程序的发展，人们对该平台的信心也在不断提高。虽然市场价值问题仍然悬而未决，但许多人仍然乐观地认为，更大的可扩展性将推动使用和需求，这可以推动以太坊走向它自己的世界计算机理想

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