7000字詳細講解區塊鏈的革新者：以太坊_以太坊:Ethverse

編者注：

時間倒退到2013年，進入區塊鏈世界不久后的程序員Vitalik Buterin發現了比特幣的弊端，他認為，應該給比特幣加上圖靈完備的編程語言，這樣任何人都能在上面開發去中心化應用，而不僅僅只局限于金融領域，所以，應該給區塊鏈賦予“智能合約”的功能，由此拉開了被稱為“區塊鏈2.0”的時代。

正因為以太坊的出現，才讓區塊鏈世界開始有了更豐富的應用，也才衍生出了像DApp、NFT和DeFi這樣更被大眾所熟知的應用，因此，要研究區塊鏈，我們必然繞不開研究以太坊，而CBInsights這篇深度報告，能夠以比較清晰的邏輯詳細為大家拆解以太坊背后的奧秘，既適合新手學習，也適合老手溫故知新。

而在本報告中，CBInsights為我們帶來了如下分享：?

從區塊鏈講解以太坊到底是什么，以及智能合約又是什么？

闡述以太坊和ETH Token究竟是什么關系？

以太坊的知名應用Dapp究竟是怎么產生的，目前應用如何？

之前被炒作的“加密貓”發展如何了，NFT是更好的應用嗎？

以太坊對當前的區塊鏈來說為什么顯得至關重要，我們需要關注什么？

當前的以太坊發展遇到的瓶頸是什么，目前有什么解決方案？

以下是鏈集市團隊完整的編譯內容，供諸位了解學習，希望能對你有所啟發。

我們深入研究了世界上最流行的區塊鏈網絡之一以太坊，試圖用最簡單的方式解釋以太坊是什么，以太坊的用途和缺點，以及它與加密貓有什么關系。

最常用的開源區塊鏈之一以太坊正在逐漸的成為主流，尤其是在NFT（絕大多數是使用以太坊標準構建的）的爆炸式普及的情況下。

截至2021年4月中旬，以太坊的市值已從2017年1月初的7.12億美元增至2910億美元（截止2021年4月21日）。

什么是區塊鏈技術？

要理解以太坊，首先必須了解什么是區塊鏈技術。

區塊鏈技術為不受信任的各方提供了一種無需使用可信中介就可以對歷史數據（或賬本）達成協議（共識）的方式。歷史數據很重要，因為從理論上講數字資產和交易很容易被偽造和／或復制。

簡單地說，區塊鏈就是數據庫，但其與傳統數據庫關鍵的不同之處在于所有權。公有區塊鏈由于其分布式性質而可以去中心化，任何人都可以閱讀它并且在其上進行交易，或者持有屬于自己的數字賬本副本，沒有一個單一的中央實體可以更改過去的數據信息。

同時區塊鏈分類中也有聯盟鏈和私有鏈，但它們往往有不同的用途，例如被企業利用來跟蹤供應鏈數據。要深入了解比特幣和區塊鏈技術，我們在下文中給出了解答。

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以太坊是什么？

以太坊是一個開源的、去中心化的區塊鏈。特別之處在于其具有內置的智能合約。智能合約的本質上是一種代碼，它將協議的雙方綁定在一起，并且可以在沒有中介的情況下自行執行。

這一功能為它贏得了“世界計算機”的稱號(技術上被稱為以太坊虛擬機(EVM))，因而它的作用遠不止于作為一種支付方式或一種價值存儲，這是比特幣無法比擬的。

EVM環境使開發人員能夠在此基礎上構建去中心化的應用程序，從社交媒體到游戲再到銀行，比如一個不受蘋果(Apple)或谷歌(Google)控制的應用商店。

然而，由于當前的計算成本，以太坊所承諾的前景和潛力仍然比它現在所實現的要更加廣闊，我們將在后面討論。

什么是智能合約？

為了說明一個智能合約。讓我們假設Alice和Bob兩個人在進行博弈。

Alice認為明天早上的氣溫將達到華氏70度，Bob認為不會。他們以0.01比特幣進行下注。(在本例中，標的是比特幣，但也可以使用任何其他標的。)

如果Alice和Bob互不信任，他們將不得不借用受信任的第三方作為托管代理。換句話說，他們每個人都要給代理人那么多的錢，而代理人將把獎金和質押的資金分配給贏家。

在這種情況下，沒有辦法繞過中間人，即使使用像比特幣這樣的加密標的。比特幣區塊鏈也沒有辦法記錄這個“合約”。

而以太坊提供了一個解決方案。Alice和Bob可以同意使用一些基本的代碼，基于“如果，那么”之類的合約。如果溫度高于華氏70度，代碼將被編程為將標的支付給Alice；否則，它將支付給Bob。

然后，Alice和Bob可以把他們的“編程好的”賭約放在以太坊的區塊鏈上。在這一點上，從技術角度來看，這個賭約是具有約束力的。

這是一個“合約”，因為Alice和Bob已經同意了它的條款，在一定程度上將代碼轉化為規則。它是“智能的”和“去中心化的”，因為所有參與者都持有這份合約的副本。

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正如所有比特幣“節點”，或系統中的參與者，都知道Alice發送給了Bob 0.01個比特幣一樣，所有的以太坊節點，也都知道Alice和Bob進行了這個博弈。

讓我們來看看這個智能合約的實時執行情況：

Alice和Bob進行博弈，并把這個賭約放在了以太坊的區塊鏈上。以太坊區塊鏈上的所有“節點”現在都持有此智能合約的副本。

Alice最終是正確的——溫度高于華氏70度。合約根據這一信息就“自我執行”了，便將資金發送到了Alice的帳戶中。

由于所有節點都持有此智能合約的副本，因此所有節點都獨立地確認合約已正確執行。這個已執行的智能合約的新狀態(即，Alice作為博弈的贏家)被添加到以太坊的區塊鏈中

整個過程被記錄在以太坊之上，圍繞這個博弈創造了一個“共同的歷史數據”。

像這樣的智能合約使以太坊如此引人注目。一份智能合約允許Alice和Bob構建一個非常小的“去中心化應用程序”，他們的博弈“自行執行”，并且不需要中間人參與。

如果我們想構建更大、更復雜的去中心化應用程序，即可以完成復雜任務的增強型智能合約，又該怎么辦呢？

因此，以太坊創建了一個可以支持任何可編程用例的區塊鏈，我們在下面的DApp中對此進行了深入的研究。這與作為支付應用程序而首創的比特幣區塊鏈完全不同。

以太坊／ETH究竟是什么？

Ether（ETH）是內置在以太坊區塊鏈中的加密標的。

為了交易或運行去中心化應用程序，區塊鏈的用戶必須支付ETH。(比特幣網絡標的稱為比特幣，也就是BTC；同樣的，用戶必須使用BTC在比特幣網絡上進行交易)。基于以太坊的應用程序計算成本越高，運行它所需的ETH就越多。與其他加密標的一樣，ETH也會被投機者拿來交易，并且可以兌換成美元或其他貨幣。（編者注：如果把以太坊看作是計算機，那么進行交易或者運行去中心化應用程序就需要使用這個計算機的資源，而以太坊可以看做是購買這個使用資源的費用，使用的越多，費用越高）

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請注意，因為以太坊上的每一個操作都由其節點執行，計算成本很高。因此以太坊當前最好的用例是運行業務邏輯“如果這樣，那么就那樣。”

其他用例可能昂貴得令人望而卻步。由于當前以太坊區塊鏈的可擴展性和規模問題，更多的計算密集型程序將發現操作起來既困難又昂貴。我們稍后再深入研究。

以太坊的美元價值取決于市場的供需機制。如果投資者發現以太坊區塊鏈有價值，開發人員正在開發更有用的去中心化應用程序，那么對以太坊的需求可能會上升，進而導致其價格上漲。相反的情況也可能發生。

最終，以太坊的價格在很大程度上取決于二級交易所，以及這些二級交易所的供需。

DApps是什么？

DApps是由智能合約管理的去中心化應用程序，而不是特定的個人或公司。一旦部署了智能合約，它就不能被更改，除非以后升級或使用新的分叉，而新的分叉將被完全分離成一個新的區塊鏈。例如，傳統銀行可能能夠逆轉交易，但任何記錄在區塊鏈上的東西都無法逆轉。

雖然開發者也可以選擇在其他的區塊鏈上開發DApps，但現在大部分現有的DApp都是建立在以太坊上的。

當前的DApp囊括了各種用例，包括財務、存儲、保險和健康。例如：

Compound，它允許用戶借入和借出數字資產；

Uniswap，它允許用戶通過流動性池交換加密貨幣；

Etherscan，它允許用戶讀取以太坊交易記錄；

Decentraland，一個虛擬的空間，用戶可以在其中買賣虛擬土地、資產、與他人互動等；

OpenSea，包括NFT在內的數字資產市場。

Insureum，該協議旨在更直接地將保險公司與用戶聯系在一起。

根據以太坊開發人員手冊，DApps的顯著特性包括：

零停機時間：一旦應用程序核心的智能合約部署到區塊鏈上，整個網絡將始終能夠為希望參與合約交互的客戶提供服務。因此，惡意行為者不能針對單個DApp發起拒絕服務的攻擊。

隱私：不需要提供真實的身份來部署DApp或與DApp交互。

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抵制審查：網絡上沒有一個實體可以阻止用戶發起交易、部署DApp或讀取區塊鏈中的數據。

數據完整性：由于被稱為“基元（primitives）”的加密算法，存儲在區塊鏈上的數據是不可更改的、無可爭辯的，惡意行為者不能偽造已經公開的交易或其他數據。

不可信計算與可驗證行為：智能合約可以被分析并保證以可預測的方式執行，而不需要信任一個中央權威機構，而在傳統模型中并非如此。例如，當我們使用在線銀行系統時，我們相信金融機構不會濫用我們的金融數據，不會篡改記錄，也不會被黑客入侵。

然而，所有這些好處都取決于完善的智能合約。智能合約中的bug或漏洞很容易被黑客入侵，而且由于被記錄在區塊鏈上的特性是不變的，因此很難修復。

DApp開發的其他潛在問題包括網絡擁堵（如果DApp需要太多計算能力），用戶體驗差（鑒于開發DApp的難度），以及在追求更多用戶或開發者友好的應用程序時無意中的中心化。

2017年，以太坊錢包Parity中的一個漏洞凍結了50多萬以太坊，當時價值超過1.5億美元，現在價值超過10億美元。

不管怎么說，每天有超過15萬的活躍用戶在使用總數超過3500個DApp。

許多構建在以太坊之上的團隊啟動了屬于自己的“通證（tokens）”，在去中心化的應用程序中提供實用程序。這些是建立在以太坊之上的專門的通證（編者注：通證，意為加密的可流通的數字權益證明，可以理解為一種廣泛意義上的加密貨幣）。

一個去中心化的應用程序的通證可能會被用來做許多事情。在大多數情況下，它在去中心化應用程序中提供實用工具，例如，專注于隱私的網絡瀏覽器Brave使用自己基于以太坊的通證BAT，在瀏覽器中進行獎勵和發起交易。

貓：以太坊的案例研究

2017年11月Dapper Labs推出的CryptoKitties（加密貓）是一款以可收藏的數字貓咪為中心的基于以太坊的游戲。根據其網站，每只貓都是“獨一無二的，100%由你擁有；它不能被復制、帶走或銷毀”。游戲的“通證”是數字貓本身，用戶可以用ETH來購買它們。

CryptoKitty是不可替代通證(NFT)最早的主流用途之一。

行情 | BTC短時突破7700美元:火幣全球站數據顯示，BTC短時突破7700美元，最高漲至7701美元，現回落至7687.3美元，24小時漲幅為2.23%。行情波動較大，請做好風險控制。[2020/1/7]

讓我們來看看一只被出售的加密貓Jaguar，它以 0.0749 ETH的價格被售出。

根據它的資料，Jaguar有獨特的“屬性”，是一只“Gen 8”貓，或第8代貓。Jaguar的父母也有父母，這種關系可以倒推到第0代。

這些數字貓的所有權通過以太坊區塊鏈進行跟蹤，預定義的智能合約決定了每只貓獨特的“遺傳和身體”的特征，并允許用戶購買、銷售和繁殖。

據ETH Gas站的數據顯示，僅運行了一周CryptoKitty就占據了以太坊區塊鏈上所有交易量的10%以上，造成了整個生態網絡的速度降低。

2018年9月，最昂貴的加密貓售價為600 ETH，相當于17.3萬美元。自推出以來，已有超過4300萬美元的以太坊被用于CryptoKitties，盡管自2017年以來，使用量急劇放緩。

以太坊為何重要？

在最初的白皮書中，以太坊創始人Vitalik Buterin設想了三個潛在的應用分支：金融、半金融和其他應用。

金融應用程序，也被稱為去中心化金融應用程序（編者注：去中心化金融，又叫Decentralized Finance，簡稱DeFi），主要處理傳統金融機構管理的任何事務，如次級貨幣（sub-currencies）、衍生品、貸款、錢包和遺囑。

目前在DeFi應用程序中鎖定了56億美元，這些應用程序基本上都是基于以太坊區塊鏈的。其中最大的代表性應用之一MakerDAO約占16%。在MakerDAO上，用戶可以鎖定抵押品以生成錨定美元的穩定幣。

再比如Compound，它允許用戶以抵押品借入加密標的，或著鎖定其資產以賺取利息。而Aave作為另一個借貸協議。一些投資者已經能夠在Compound和Aave等應用程序中利用一種稱為“流動性挖礦”的過程賺取高達100%的利率。

（編者注：流動性挖礦，意思是指為這些DeFi項目提供流動性時可以獲得這個項目的通證，以此激勵人們更多地賦能這個項目。我們可以通俗的理解為當你購買茅臺時，可以獲得茅臺的股票，這樣便會激勵人們更多的去購買茅臺。）

半金融應用涉及貨幣，但它們也有非貨幣方面的需求，這個類別包括保險、藝術品交易等應用程序。

例如，在保險方面，一份智能合約可以利用外部數據來確保條件得到滿足，然后在不需要第三方保險的情況下適當地發放補償，成為沒有保險公司的保險產品。

最后，第三個板塊將包含所有其他與傳統金融無主要相關度的應用程序。包括文件存儲，如去中心化的Dropbox（編者注：國外一家知名的云存儲產品），以及去中心化的自治組織DAO（編者注：DAO，全稱是Decentralized Autonomous Organization）。

傳統的公司或組織通常有幾個層次的治理，DAO則由一個分布式的利益相關者網絡組成，每個利益相關者都具有一定的權力。

另一種思考方式是比特幣可以幫助用戶繞過銀行，而以太坊則可以幫助用戶繞過各種平臺，從Facebook到亞馬遜，再到任何數量的更復雜的中間商。

在以前，游戲開發人員或類似CryptoKitties這樣的收藏品的開發者可能會在Facebook上推出Farmville（Facebook上的一款叫開心農場的游戲）風格的游戲，或者在Amazon上推出實物產品。

如今，開發者可以使用以太坊來創建自己的去中心化應用——比如CryptoKitties，而不是像以前在Facebook或者Amazon上這樣做或從頭開始構建自己的區塊鏈。

CryptoKitties強調了以太坊到底是如何工作的，這個游戲是完全去中心化的，每個人都知道每只數字貓的主人。

雖然以太坊是去中心化的，但它仍然容易受到黑客攻擊，任何利用工作證明（PoW）共識機制來驗證其區塊的區塊鏈都是如此。雖然去中心化使得被記錄的交易不能被刪除，但理論上來說，黑客仍然可以以51%的攻擊形式出現（編者注：51%攻擊，意思是指理論上當參與記錄區塊鏈賬本的人超過51%都被某個主體所掌控，這個主體便可以對區塊鏈賬本進行惡意的篡改）。

在這種攻擊中，黑客占據了整個網絡挖掘能力的一半以上。這種攻擊是很困難的，需要巨大的代價；今天要在以太坊上發動這種攻擊，每小時要花費400,000多美元。

但是bug和漏洞仍然可以進入智能合約。

2016年，一名黑客從The DAO（首批建立在以太坊上的去中心化自治組織之一）那里偷走了價值6000萬美元的ETH。黑客利用了The DAO的智能合約中的一個漏洞，使當時仍處于萌芽狀態的以太坊社區陷入恐慌。

最終，利益相關者以多數票通過了“硬分叉”區塊鏈，并將其分為兩個版本：一個是追溯回到沒有發生黑客攻擊的地方，資金被返還給了投資者（這就是所謂的以太坊ETH，現在大多數人都在用它）；另一種是直接回歸到最初的區塊鏈（現在被稱為以太坊經典ETC，雖然有些人仍在使用它，但它預計會消亡）。

以太坊有什么問題？

為了使以太坊工作，許多參與者需要持有最新的副本。這意味著同一數據庫由數千個節點保存。這是相當低效的。

讓我們對比一下云計算：云計算允許多個節點在單個數據庫上交互。這些節點不需要保存它們自己的數據庫的私有副本。

以太坊以及一般的區塊鏈技術通常實行的是相反的方式。所有節點都必須持有一份以太坊區塊鏈的副本。到2020年4月，運行一個完整的以太坊存檔節點需要4TB的空間。相比之下，筆記本電腦通常提供256 GB、512 GB或最多1TB的內部存儲。

此外，以太坊節點不斷收到以太坊區塊鏈的最新 "狀態 "的更新。由于節點分布在世界各地，區塊往往具有較高的延遲（數據在網絡中移動所需的時間）。

因此，以太坊是一種相對較慢的去中心化計算機。每一個節點都需要一段時間來處理每一項事務，以太坊的最大交易速度為每秒20筆左右。相比之下，Visa每秒可以處理超過1500筆的交易。

綜合來看，以太坊的規模和交易速度使其難以擴展。從長遠的角度來看，再次考慮到曾經CryptoKitties在以太坊區塊鏈上的所有事務中占了10%以上。這本身并不是一個問題，但這種流量通常會減慢以太坊區塊鏈的速度。

另一個最令人關注的問題是PoW共識機制對環境的巨大影響。根據Digiconomist的數據，截至2021年4月，僅以太坊網絡的年碳排放量就達到了17.6兆噸的二氧化碳——相當于危地馬拉的碳排放量——而它消耗的電能超過37太瓦時，這與保加利亞的電力消耗相當。

雖然單個交易不會增加能源消耗，但整個基于PoW的區塊鏈的碳排放仍然是一個備受爭議的低效率問題。

作為回應，有些人反對把每一筆交易對環境的直接影響等同于基本層排放的想法。雖然許多交易仍然發生在主鏈上，但是Layer 2應用程序的目標是提供更多可擴展的交易，這些交易是在主鏈之外的，可以提高交易速度和降低成本。

（編者注：Layer 2是相對于Layer 1的下一層級，以太坊就是Layer 1層，當其上的交易太多造成擁堵時，可以把其中的許多交易交給下一層級的Layer 2來處理，再將處理結果返回到Layer 1層的以太坊上，這樣就達到了提高交易速度和降低成本的效果）

下一步 Ethereum 2.0

以目前的形式來看，以太坊遇到了許多問題。

根據其自身的說法，“高需求正在推高交易費用，這使得以太坊對普通用戶來說非常昂貴。運行以太坊客戶端所需的磁盤空間正在快速增長。而保障太坊安全且去中心化的基礎的工作證明共識算法，對環境有很大的影響。”

盡管如此，以太坊的前景仍然樂觀。

Ethereum 2.0是旨在使區塊鏈更可有擴展性、更安全和更可持續的升級版本，這是社區自2014年以來一直在努力的愿景。

2020年12月，以太坊社區發布了Ethereum 2.0的第一次升級：信標鏈，它向網絡引入了被以太坊開發者認為比工作量證明（PoW）挖礦更具可持續性和安全性的權益證明（PoS）。

同時分片鏈將數據庫拆分為新的鏈，從而減少網絡擁塞，并增加每秒可以處理的交易數。分片鏈預計將在2021年運行。

完成Ethereum 2.0的最后一步，也就是所謂的對接，將把當前以太坊區塊鏈與先前的2.0升級合并在一起，并預計將在2021年至2022年之間交付。

Ethereum 2.0愿景多年來不斷的發展，但隨著更多實際的應用程序的發展，人們對該平臺的信念也隨之增長。雖然市場價值的問題仍然懸而未決，但許多人仍然樂觀地認為，更大的可擴展性將推動使用和需求，這可能會推動以太坊實現它自己的世界計算機的理想。

原報告來自新興技術洞察平臺 CB Insights，該平臺專為新興技術和新業務戰略提供清晰的信息。中文版本由鏈集市團隊編譯整理，英文版權歸原作者所有，中文轉載請聯系編譯。

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作者丨CB Insights

圖片丨來源于網絡

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