摘要：以太坊详解

Ethereum 是一个全球性的、开源的区块链去中心化应用程序 (DApps) 平台，由智能合约提供支持，并嵌入本地数字货币 ETH。该网络于 2015 年推出，旨在扩展比特币作为点对点 (P2P) 数字货币的主要功能，纳入一个能够部署智能合约和更复杂结构 (如 DApps 和分散自治组织 (DAOs)) 的平台 Ethereum 是由 Vitalik Buterin 在 2013 年 11 月发表的白皮书中提出的概念，加上他的 7 位联合创始人和其他开发者的贡献，该网络于 2015 年 6 月推出。最初的开发由当时已解散的瑞士以太坊公司 (EthSuisse) 牵头，目前由总部位于瑞士的非盈利组织以太坊基金会监督。 它的进展是由其全球开发者社区的协作努力推动的，也被认为是所有数字货币网络中最大的。目前，以太坊正处于开发的第四阶段，被称为“宁静”或“以太坊 2.0”，它将分几个阶段推出，预计在 2022 年后完成。 在以太坊上，可以编写代码来控制数字值的传输。ETH，它的原生货币，有三个主要用途： 将价值储存在 ETH 通过允许用户在 ETH 发送或接收付款来进行交易结算 促进网络运作 (即用 ETH 支付交易费用） Ethereum 开启了区块链技术的第二波创新，扩展了比特币的使用案例，巩固了自己在数字货币生态系统中的独特地位。Ethereum 的最终目标是成为领先的智能合约兼容数字货币平台。

以太坊简史

在接下来的章节中，我们将简要介绍以太坊历史上的三个主要时期：(1) 网络上线前的事件，(2)2016 年 6 月臭名昭著的黑客入侵 DAO，(3) 以太坊近期和未来发展的四个计划阶段。

第一部分 : 在网络建立之前 (2013 年初- 2015 年 7 月 30 日)

Ethereum 最初是由 Vitalik Buterin 在 2013 年的白皮书中提出的概念验证“世界计算机”，Vitalik Buterin 是比特币杂志的早期贡献者和联合创始人。作为比特币的早期使用者，Buterin 认为，一种数字货币及其相关的区块链可以带来比简单的 P2P 电子价值转移更大的便利。为了实现这一宏伟愿景，他着手创建一个计算完整的虚拟生态系统，以全球区块链和智能合约编程平台为特色。两者都将由本地数字货币 ETH 提供动力。 通过将编程功能直接集成到 Ethereum 协议中，全世界的开发人员都可以设计一种新的分散的应用程序，这些应用程序托管在公共区块链上，使用 ETH 实现支付自动化。通过使用智能合约，构建在 Ethereum 上的应用程序可以在动态条件下自动传输信息和价值，从而为新的互联网经济 (Web 3.0) 提供量身定制的业务模型。 2013 年底和 2014 年初，Buterin 与 Mihai Alisie、Amir Chetrit、Charles Hoskinson、Anthony Di Iorio、Dr. Gavin Wood、Joseph Lubin 和 Jeffrey Wilke 等人共同创立了 Ethereum。此后不久，Gavin Wood 编写了 Ethereum 的第一个功能实现代码，并详细介绍了协议的技术细节，包括 Ethereum 虚拟机 (EVM) 和智能合约编程语言 solid。与此同时，还成立了两个实体，负责监督以太坊的发展：一个是 2014 年 2 月成立的营利性机构 EthSuisse，另一个是 2014 年 7 月成立的非营利机构 Ethereum 基金会。 在 2015 年 7 月 30 日网络成立之初，根据在首次众筹中筹集的大约 1800 万美元，以太坊创建并分配了 7200 万枚 ETH，2014 年 7 月至 8 月期间，恰逢网络启动，瑞士 EthSuisse 决定解散，并指定 Ethereum 基金会为唯一致力于加速采用和使用的组织。
第二部分 :DAO 黑客攻击 (2016 年 6 月 17 日)

2016 年 4 月 30 日 , 区块链和物联网 (IoT) 解决方案公司 Slock.it 宣布在以太坊推出“DAO”。DAO 被定位为一个分散的风险投资基金，在 28 天的众筹窗口期内筹集了超过 1.5 亿美元。DAO 给予成员投票权，与他们的投资成比例，然后他们可以投票资助项目。如果一个项目被证明是盈利的，成员将根据相关智能合约的条款和他们在 DAO 中的股份获得奖励。 然而，DAO 并没有按照计划工作。2016 年 6 月 17 日，一名匿名黑客利用用于构建 DAO 的智能合约代码中的一个漏洞，将价值约 6000 万美元的 ETH 转入一个隔离的钱包地址。作为回应，ETH 市场经历了一场大规模的抛售，因为投资者急于变现他们的股票。 在被盗资金无法追回的情况下，如何最好地纠正这种情况在数字货币社区引发了争议。最终，他们决定在 2016 年 7 月 20 日举行一次硬分叉，并创建一个新版本的以太坊区块链。这个版本将被称为以太坊，删除任何盗窃记录，并将被盗的 ETH 归还给原来的所有者。原来的以太坊协议被重新命名为以太经典（Ethereum Classic）。Ethereum Classic 保留了事务历史的完整性，包括 DAO 盗窃，以保留分散治理和不变性的基本原则。 今天，以太坊和以太坊经典网络共存，并且在许多方面刚刚开始互操作。虽然在功能和实际应用程序功能上类似，但这两个网络之间的基本层分离导致了它们的技术体系结构、开发哲学和治理原则自硬分叉时代以来的重大差异。

第三部分 : 以太坊的四个阶段 (2015 年 7 月 30 日- ?)

以太坊的发展分为四个主要阶段，有些阶段又细分为多个阶段。每个阶段都集成到主协议中，作为一个硬分叉，并在网络测试网中对特性进行全面测试。随着时间的推移，路线图已经演变为反映社区的共识。对 Ethereum 项目的贡献着眼于其最后阶段 Serenity （宁静），其目标是成为一个全球可扩展的支付网络和智能合约平台，抵抗集中式管理。 第一阶段：边境- 2015 年 7 月 30 日 Ethereum 网络的建立，使用户能够挖掘 ETH 和测试基本功能。 第二阶段 :：家园——2016 年 3 月 14 日 更新了 Solidity，并增加了几个参数的维度，包括 gas 价格和成本。 第三阶段：大都会-拜占庭- 2017 年 10 月 16 日 通过增加 zk- snark 和难度炸弹来增加隐私和安全性，这是降低通货膨胀的 ETH 发行的基础。 阶段 3.5：大都会——君士坦丁堡——2019 年 2 月 28 日 改进智能合约并探索使用状态通道的可伸缩性解决方案。 第四阶段：宁静-以太坊 2.0 -预计在 2022 年之后 将分几个阶段实现，将 Ethereum 转换为股权证明 (PoS) 协议。其中还包括 Ethereum 风格的 web assembly (eWASM)，用于增强网络性能和扩展受支持的智能合约编程语言。

定义以太坊的特性以太坊网络旨在扩展比特币提供的用例，并充当一个去中心化的世界计算机。虽然比特币使用了一种有限的脚本语言，只允许 P2P 价值传输，但 Ethereum 被设计成计算通用的，或图灵完备的，便于与 ETH 进行更高级的可编程数字交互。 话虽如此，以太坊和比特币仍有以下一些共同特征，尽管它们在各自的领域中各有不同：

去中心化 ：Ethereum 目前使用 PoW，有效地消除了验证交易或基于智能合约的网络操作的中央权力机构 (例如，政府和金融机构) 的需要。Buterin 声称区块链在政治和架构上是分散化的，但在逻辑上却是集中化的，在这种情况下，节点在网络中拥有同等的权力，必须通过协作来验证交易。需要注意的是，虽然治理的设计是去中心化的，但在以太坊网络中，可能存在与矿场去中心化程度相关的风险。截至 2020 年 2 月 12 日，最大的两个矿池控制了该网络 50% 以上的算力。

无许可 ：任何人都可以参与网络。

安全 ：在 PoW 协议中，网络“是安全的，只要诚实节点比集体攻击节点控制更多算力”。试图在区块链上进行欺诈性交易的攻击者必须找到所需的块，更改交易数据，然后挖掘每个连续的块，直到欺诈性的块被网络接受，这就是所谓的 51% 攻击。这些攻击的主要威慑是，它们的计算代价很高，但回报不确定，因此不太可能发生。虽然 2016 年的 DAO 攻击引起了人们对以太坊安全的担忧，但 Atzei 等人指出，攻击的主要原因是用来设计以太坊智能合约的编程语言 solid 的漏洞，而不是网络本身的漏洞。然而，重要的是要注意以太坊从 PoW 网络安全模型过渡到 PoS (PoS) 网络安全模型，完成宁静阶段。作为以太网络的一个重要方面，任何不能正确实施这种改变的情况都可能对以太网络的价值产生重大的不利影响。

开源 ：Ethereum 项目的源代码可以在互联网上找到，任何人都可以免费访问、贡献或使用。这是建立信任和积累用户的一个重要特征，Ethereum 项目拥有在所有数字货币社区中最多的活跃开发人员，事实证明了这一点 用户可以引入 Ethereum 改善建议 (EIPs)，这是为改善网络而设计的特性建议，并遵循严格的技术指南。

透明：所有的交易都被记录下来，并且可以在世界任何地方的以太坊区块链上公开查看。

伪匿名 ：公共钱包地址不直接链接到任何识别个人信息。但是，在目前的状态下，完全匿名是很难实现的。这是因为涉及到任何 Ethereum 事务的地址在区块链上都是永久且公开可见的。来自一个钱包的多个交易，或者来自托管解决方案或交换的数据泄露，这些信息几乎总是可以追溯到一个人的身份

反通货膨胀的供应 ：最初，以太坊创造了 7200 万 ETH。ETH 的供应根据一种反通货膨胀机制增加，这种机制将随着网络的成熟而继续调整。然而，并没有指定的最大供应限额。建立一个透明的货币供应和发行时间表对于评估数字货币的长期投资能力至关重要。

以太坊的主要特点 Ethereum 是首个整合智能合约功能平台。它由以下元素组成，这些元素对于理解网络及其许多应用程序是至关重要的。

ETH

ETH 是以太坊的数字货币。它有三个主要用途： 1、将价值储存于 ETH 2、通过允许用户以电子方式发送或接收付款来结算交易 3、促进网络运作 (即通过在 ETH(被称为“gas”) 支付的交易费用，这是基于执行代码的成本。Gas 是用于智能合约代码执行的内部价值单位，通过测量执行给定指令的计算成本来计算。矿商和智能合约程序员在 ETH 收取交易费，以等量的 gas 为基础。Gas 的价格是用 ETH 最小的单位 wei 来计量的，其中 1018 wei 等于 1 ETH。

智能合约

智能合约是一组代码，它可以促进任何有价值的东西的交换，比如金钱、信息、财产或投票权。它们被上传到区块链，并且执行的事务不能被修改。使用智能合约，用户可以发送或接收 ETH，创建市场，存储债务或承诺的注册表，代表财产或公司的所有权，根据一组逻辑指令转移资金，并在符合要求的产品或发行中形成新的数字资产。智能合约的概念最初是由尼克·萨博 (Nick Szabo) 提出的，他是一位著名的计算机科学家，专门研究数字货币，同时也是 Bit Gold 的创造者。

Solidity

Solidity 是以太坊的主要编程语言。它被用于编写智能合约、开发数据应用程序、构建 DAOs，以及操作基于以太坊技术的物联网设备。Ethereum 网络的其他语言，如 Vyper，现在可以使用，而其他语言则被弃用，如 snake 和 Mutan。

Dapps

Dapp 是应用程序、程序或工具，它们利用内置在以太坊网络中的智能合约。Dapp 在许多领域都有潜在的使用案例，包括金融服务、资产管理、供应链管理、身份管理和数据存储加密和传输。在 Ethereum 区块链上构建的一些流行的 dapp 包括 MakerDAO、CryptoKitties 和 IDEX。尤其是 MakerDAO，是目前最大的去中心化融资 (DeFi) 平台。作为以太坊的实际应用，它具有使金融服务大众化的潜力。截至 2020 年 2 月 12 日，约有 310 万枚 ETH 被抵押在 DeFi 中。

DAOs 

分散自治组织 (DAOs) 是独立于中央管理机构运行的组织。与传统的所有权在股东之间划分的公司不同，DAO 由那些贡献令牌的人拥有，他们还被赋予投票权。此外，DAO 的规则由它所附带的智能合约集合决定。

Ethash 算法

尽管 Ethereum 的 Ethash 和 Bitcoin 的 SHA-256 都使用了 PoW，但这两种协议在处理 asic 的方式上有所不同。在 Ethash 中，gpu(图形处理单元) 是首选的设备，与集成到 SHA-256 中的 asic 相比，它相对便宜。因此，以太坊的开采过程更加平等，进入门槛也更低。它还降低了挖掘集中化的概率，以及随之而来的网络攻击风险。然而，采用 Ethash 的代价是计算需要更多的内存。

Ethereum 虚拟机 (EVM)

EVM 由加文·伍德博士 (Dr. Gavin Wood) 于 2014 年创建，并在最初的 Ethereum yellow 论文 (白皮书的技术版) 中详细描述。虚拟机 (VM) 是一种模拟计算机行为的软件，本质上是作为在普通计算机上可以执行的任何活动的运行时环境。它允许用户测试特性，消除主计算机上的攻击和故障风险。如果要在 VM 上执行攻击，并且某些功能被破坏，用户只需退出 VM 即可。 EVM 处理 Ethereum 区块链的状态，并执行网络上的所有智能合约、DApps 和 DAOs。它是图灵完备的，这意味着只要有足够的时间和内存，程序就会一直运行到完成。这是区块链技术的重大创新，因为它允许复杂的条件逻辑，并为更复杂的程序提供了基础。其他虚拟机，如 SputnikVM，正在开发中，并越来越多地在 Ethereum 区块链项目中使用。

挖矿奖励

在初始阶段，以太坊创建了 7200 万个 ETH，并将其分发给公众、Ethereum 基金会和开发人员。除此之外，以太坊配备了一套抑制通货膨胀的机制来控制新 ETH 的供应量，目前每年的供应量上限为 1600 万 ETH。这背后是为了防止任意创造货币，从而可能导致的恶性通胀或操纵。 成功确认一笔交易并将其上传至区块链的矿商会因其努力而获得区块奖励，这提供了一种激励机制，并将其归因于网络使用量的指数级增长。区块奖励从 5eth 开始，在拜占庭硬叉之后下降到 3eth，在君士坦丁堡硬叉之后下降到 2eth。与比特币一样，Ethereum 的矿工也可能获得额外的 ETH 款项，以支付交易费用。
以太坊的潜在优势 Ethereum 协议的设计与传统金融机构、支付渠道和其他数字货币网络相比，有三大潜在优势 :领先的智能合约功能 ：Ethereum 是第一个整合智能合约平台的数字货币网络。考虑到这个功能，真实世界的用例已经开始出现并维持价值 (例如 DeFi)。考虑到以太坊在过去几年里作为第二大数字货币网络的地位，认识到它在数字资产类别和对传统金融的影响是很重要的。

活跃的开发者社区 ：Ethereum 是最受欢迎的数字货币网络之一，跨越 Github 活动的所有指标，包括提交数量、总贡献者、总项目观察者等。

机构和企业支持 ：企业以太坊联盟 (EEA) 是一个致力于促进企业和个人采用和使用以太坊的组织。它还寻求构建企业区块链解决方案和潜在的私有、联邦版本的 Ethereum 区块链，以解决以前未满足的业务需求。它由 450 多家跨国公司组成，包括微软、摩根大通、丰田和英特尔。越来越多的公司加入了 EEA，这代表了一个趋势，即老牌公司正在探索区块链技术的价值，并在相关项目上投入大量时间和资源。

以太坊的潜在风险：在选择使用和投资不同的数字货币网络时，需要考虑一些重要的权衡。选择通常取决于最能满足用户需求的那个。

下面我们列出了投资以太坊的四个主要风险：

可伸缩性问题

与许多数字货币一样，Ethereum 在可伸缩性方面也面临限制。目前，该网络平均每秒只能处理 15 笔交易，而传统的支付渠道，如 VISA，每秒大约处理 1700 笔交易 (并声称有能力每秒处理超过 24000 笔交易)。Ethereum 已经经历了几次软件修改，以适应最初设计带来的缩放挑战。但是，可伸缩性仍然是 Ethereum 网络面临的最大挑战之一，并且仍然是开发人员研究的一个活跃领域。 有两种类型的方法研究解决 Ethereum 的可伸缩性问题：1、链上或 Layer1，指的是在主链上 2、链下或 Layer1，指功能实现的主要区块链外，如 Plasma、Sidechains、支付渠道、状态渠道。

权力下放

以太坊网络的分散化程度可能会带来风险，特别是在采矿池方面。例如，截至 2020 年 2 月 12 日，最大的两个矿池控制了超过 50% 的网络哈希率同类 竞争 Ethereum 面临来自广泛的通用平台数字货币网络的激烈竞争，包括 Ethereum Classic、en、Eos、Tezos 等。每一个都可以被看作是 Ethereum 的直接或间接竞争对手，DApps、智能合约功能或其他用例是否可以更好地服务于其中一个或其他用例还有待观察。也有可能这些网络集体失败，或者由于市场竞争的力量，它们之间的某些组合成功了。但是，与上面提到的竞争性网络 (以及其他网络) 相比，Ethereum 通常具有更高的采用率，可以扩展到开发人员、交换清单、应用程序和基本网络基础设施 (如钱包和前端支付处理软件)。

智能合约的波动性

由于智能合约产生的事务可能很难停止或逆转，基础代码中的任何漏洞都可能削弱网络。例如，2016 年 DAO 中的漏洞允许一个未知的攻击者将价值约 6000 万美元的 ETH 转移到一个隔离的钱包地址中。这一事件刺激了有争议的以太坊硬分叉，导致它分裂成两个网络 : 以太坊和以太坊经典。在 2017 年，奇偶校验（Parity）技术开发的多 sig 钱包软件受到了两次黑客攻击。第一次是在 2017 年 7 月，导致了 ETH 3000 万美元的失窃，第二次是在 2017 年 11 月，导致了 1.6 亿美元的 ETH 被无限期冻结。

货币政策问题 

E TH 没有最高的供应上限，货币政策路线图似乎有些模糊。有人提出了一些建议，建议以太坊网络设置一个供应上限，以引入货币稀缺，并防止任意创造货币。特别是在 960 EIP 标准中，Buterin 建议的供应上限为 1.2 亿 ETH，但这一建议未被采纳。

监管方面的不确定性

美国证券交易委员会表示，根据联邦证券法，某些数字资产可以被视为“证券”。迄今为止，证交会只确认了比特币和以太坊这两种数字资产，它不打算把它们当作证券。然而，对于建立在开放源代码以太坊网络之上的代币、产品和业务，还有许多监管方面的考虑可能会对 ETH 的价格构成进一步的风险。

总结 

E thereum 开启了区块链技术的第二波创新，扩展了比特币的使用案例，巩固了自己在数字货币生态系统中的独特地位。Ethereum 的最终目标是成为领先的智能合约兼容数字货币平台。尽管 2016 年的 DAO 攻击导致了备受争议的以太坊-以太坊经典分叉，但以太坊仍然保持着其在数字货币生态系统中市值第二的地位，并被证明具有广泛的支持者。凭借其遍布全球的用户、开发者和企业网络，Ethereum 已经产生了巨大的技术和社会动力，这是其它竞争平台难以复制的。

原文链接：https://grayscale.co/wp-content/uploads/2020/02/Grayscale-Building-Blocks-Ethereum-February-2020.pdf

作者：Grayscale

编译：共享财经 Neo

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来源：区块链新金融