以太坊 (ETH)

以太坊详细介绍

以太坊（英语：Ethereum）是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。通过其专用加密货币以太币（Ether，又称“以太币”）提供去中心化的虚拟机（称为“以太虚拟机”Ethereum Virtual Machine）来处理点对点合约。以太坊的概念首次在2013至2014年间由程序员维塔利克·布特林受比特币启发后提出，大意为“下一代加密货币与去中心化应用平台”，在2014年透过ICO众筹得以开始发展。目前以太币是市值第二高的加密货币，以太坊亦被称为“第二代的区块链平台”，仅次于比特币。

相较于较大多数其他加密货币或区块链技术，以太坊的特点包括下列：

• 智能合约（smart contract）：存储在区块链上的程序，由各节点运行，需要运行程序的人支付手续费给节点的矿工或权益人。
• 代币（tokens）：智能合约可以创造代币供分布式应用程序使用。分布式应用程序的代币化让用户、投资者以及管理者的利益一致。代币也可以用来进行首次代币发行。
• 叔块（uncle block）：将因为速度较慢而未及时被收入母链的较短区块链并入，以提升交易量。使用的是有向无环图的相关技术。
• 权益证明（proof-of-stake）：相较于工作量证明更有效率，可节省大量在挖矿时浪费的电脑资源，并避免特殊应用集成电路造成网络中心化。
• 支链（Plasma）：用较小的分支区块链运算，只将最后结果写入主链，可提升供单位时间的工作量。
• 状态通道（state channels）：原理类似比特币的闪雷网络，可提升交易速度、降低区块链的负担，并提高可扩展性。尚未实现，开发团队包括雷电网络（Raiden Network）和移动性网络（Liquidity Network）。
• 分片（sharding）：减少每个节点所需纪录的数据量，并透过平行运算提升效率。
  分布式应用程序：以太坊上的分布式应用程序不会停机，也不能被关掉。

获取以太币最简单的方式就是购买。 市面上有许多可以购买ETH的数字货币交易所，但用户需要根据所处地址和付款方式选择合适的交易所。

在以太坊系统中，状态是由被称为“账户”（每个账户由一个20字节的地址）的对象和在两个账户之间转移价值和信息的状态转换构成的。以太坊的账户包含四个部分：

1. 随机数，用于确定每笔交易只能被处理一次的计数器
2. 账户目前的以太币余额
3. 账户的合约代码，如果有的话
4. 账户的存储（默认为空）

以太币（Ether）是以太坊内部的主要加密燃料，用于支付交易费用。一般而言，以太坊有两种类型的账户：外部所有的账户（由私钥控制的）和合约账户（由合约代码控制）。外部所有的账户没有代码，人们可以通过创建和签名一笔交易从一个外部账户发送消息。每当合约账户收到一条消息，合约内部的代码就会被激活，允许它对内部存储进行读取和写入，和发送其它消息或者创建合约。

一般来讲，以太坊之上有三种应用。

• 第一类是金融应用，为用户提供更强大的用他们的钱管理和参与合约的方法。包括子货币，金融衍生品，对冲合约，储蓄钱包，遗嘱，甚至一些种类的全面的雇佣合约。
• 第二类是半金融应用，这里有钱的存在但也有很重的非金钱的方面，一个完美的例子是为解决计算问题而设的自我强制悬赏。
• 最后，还有在线投票和去中心化治理这样的完全的非金融应用。

代币系统

链上代币系统有很多应用，从代表如美元或黄金等资产的子货币到公司股票，单独的代币代表智能资产，安全的不可伪造的优惠券，甚至与传统价值完全没有联系的用来进行积分奖励的代币系统。在以太坊中实施代币系统很容易。关键的一点是理解，所有的货币或者代币系统，从根本上来说是一个带有操作的数据库：从A中减去X单位并把X单位加到B上，前提条件是(1)A在交易之前有至少X单位以及(2)交易被A批准。实施一个代币系统就是把这样一个逻辑实施到一个合约中去。

这从本质上来说是本文将要进一步描述的“银行系统”状态转变功能的一个最小化实施。需要增加一些额外的代码以提供在初始和其它一些边缘情况下分发货币的功能，理想情况下会增加一个函数让其它合约来查询一个地址的余额。就足够了。理论上，基于以太坊的充当子货币的令牌系统可能包括一个基于比特币的链上元币所缺乏的重要功能：直接用这种货币支付交易费的能力。实现这种能力的方法是在合约里维护一个以太币账户以用来为发送者支付交易费，通过收集被用来充当交易费用的内部货币并把它们在一个不断运行的拍卖中拍卖掉，合约不断为该以太币账户注资。这样用户需要用以太币“激活”他们的账户，但一旦账户中有以太币它将会被重复使用因为每次合约都会为其充值。

金融衍生品和价值稳定的货币

金融衍生品是“智能合约”的最普遍的应用，也是最易于用代码实现的之一。实现金融合约的主要挑战是它们中的大部分需要参照一个外部的价格发布器；例如，一个需求非常大的应用是一个用来对冲以太币（或其它密码学货币）相对美元价格波动的智能合约，但该合约需要知道以太币相对美元的价格。最简单的方法是通过由某特定机构（例如纳斯达克）维护的“数据提供“合约进行，该合约的设计使得该机构能够根据需要更新合约，并提供一个接口使得其它合约能够通过发送一个消息给该合约以获取包含价格信息的回复。
当这些关键要素都齐备，对冲合约看起来会是下面的样子：
等待A输入1000以太币。.
等待B 输入1000以太币。
通过查询数据提供合约，将1000以太币的美元价值，例如，x美元，记录至存储器。
30天后，允许A或B“重新激活“合约以发送价值x美元的以太币（重新查询数据提供合约，以获取新价格并计算）给A并将剩余的以太币发送给B。
这样的合约在密码学商务中有非同寻常的潜力。密码学货币经常被诟病的一个问题就是其价格的波动性；虽然大量的用户和商家可能需要密码学资产所带来的安全和便利，可他们不太会乐意面对一天中资产跌去23%价值的情形。直到现在，最为常见的推荐方案是发行者背书资产；思想是发行者创建一种子货币，对此种子货币他们有权发行和赎回，给予（线下）提供给他们一个单位特定相关资产（例如黄金，美元）的人一个单位子货币。发行者承诺当任何人送还一个单位密码学资产时。发还一个单位的相关资产。这种机制能够使任何非密码学资产被“升级“为密码学资产，如果发行者值得信任的话。
然而实践中发行者并非总是值得信任的，并且一些情况下银行体系太脆弱，或者不够诚实守信从而使这样的服务无法存在。金融衍生品提供了一种替代方案。这里将不再有提供储备以支撑一种资产的单独的发行者，取而代之的是一个由赌一种密码学资产的价格会上升的投机者构成的去中心化市场。与发行者不同，投机者一方没有讨价还价的权利，因为对冲合约把他们的储备冻结在了契约中。注意这种方法并非是完全去中心化的，因为依然需要一个可信任的提供价格信息的数据源，尽管依然有争议这依然是在降低基础设施需求（与发行者不同，一个价格发布器不需要牌照并且似乎可归为自由言论一类）和降低潜在欺诈风险方面的一个巨大的进步。

身份和信誉系统

最早的替代币，域名币，尝试使用一个类比特币块链来提供一个名称注册系统，在那里用户可以将他们的名称和其它数据一起在一个公共数据库注册。最常用的应用案例把象“bitcoin.org“（或者再域名币中，”bitcoin.bit“）一样的域名与一个IP地址对应的域名系统。其它的应用案例包括电子邮件验证系统和潜在的更先进的信誉系统。

合约非常简单；就是一个以太坊网络中的可以被添加但不能被修改或移除的数据库。任何人都可以把一个名称注册为一个值并永远不变。一个更复杂的名称注册合约将包含允许其他合约查询的“功能条款“，以及一个让一个名称的”拥有者“（即第一个注册者）修改数据或者转让所有权的机制。甚至可以在其上添加信誉和信任网络功能。

去中心化存储

在过去的几年里出现了一些大众化的在线文件存储初创公司，最突出的是Dropbox，它寻求允许用户上传他们的硬盘备份，提供备份存储服务并允许用户访问从而按月向用户收取费用。然而，在这一点上这个文件存储市场有时相对低效；对现存服务的粗略观察表明，特别地在“神秘谷“20-200GB这一既没有免费空间也没有企业级用户折扣的水平上，主流文件存储成本每月的价格意味着支付在一个月里支付整个硬盘的成本。以太坊合约允许去中心化存储生态的开发，这样用户通过将他们自己的硬盘或未用的网络空间租出去以获得少量收益，从而降低了文件存储的成本。
这样的设施的基础性构件就是我们所谓的“去中心化Dropbox合约“。这个合约工作原理如下。首先，某人将需要上传的数据分成块，对每一块数据加密以保护隐私，并且以此构建一个默克尔树。然后创建一个含以下规则的合约，每N个块，合约将从默克尔树中抽取一个随机索引（使用能够被合约代码访问的上一个块的哈希来提供随机性）， 然后给第一个实体X以太以支撑一个带有类似简化验证支付（SPV）的在树中特定索引处的块的所有权证明。当一个用户想重新下载他的文件，他可以使用微支付通道协议（例如每32k字节支付1萨博）恢复文件；从费用上讲最高效的方法是支付者不到最后不发布交易，而是用一个略微更合算的带有同样随机数的交易在每32k字节之后来代替原交易。
这个协议的一个重要特征是，虽然看起来象是一个人信任许多不准备丢失文件的随机节点，但是他可以通过秘密分享把文件分成许多小块，然后通过监视合同得知每个小块都还被某个节点的保存着。如果一个合约依然在付款，那么就提供了某个人依然在保存文件的证据。

去中心化自治组织（DAO）

通常意义上“去中心化自治组织（DAO, decentralized autonomous organization）”的概念指的是一个拥有一定数量成员或股东的虚拟实体，依靠比如67%多数来决定花钱以及修改代码。成员会集体决定组织如何分配资金。分配资金的方法可能是悬赏，工资或者更有吸引力的机制比如用内部货币奖励工作。这仅仅使用密码学块链技术就从根本上复制了传统公司或者非营利组织的法律意义以实现强制执行。至此许多围绕DAO的讨论都是围绕一个带有接受分红的股东和可交易的股份的“去中心化自治公司（DAC，decentralized autonomous corporation）”的“资本家”模式；作为替代者，一个被描述为“去中心化自治社区（decentralized autonomous community）”的实体将使所有成员都在决策上拥有同等的权利并且在增减成员时要求67%多数同意。每个人都只能拥有一个成员资格这一规则需要被群体强制实施。

进一步的应用

1. 储蓄钱包。 假设Alice想确保她的资金安全，但她担心丢失或者被黑客盗走私钥。她把以太币放到和Bob签订的一个合约里，如下所示，这合同是一个银行： Alice单独每天最多可提取1%的资金。 Bob单独每天最多可提取1%的资金，但Alice可以用她的私钥创建一个交易取消Bob的提现权限。 Alice 和 Bob 一起可以任意提取资金。 一般来讲，每天1%对Alice足够了，如果Alice想提现更多她可以联系Bob寻求帮助。如果Alice的私钥被盗，她可以立即找到Bob把她的资金转移到一个新合同里。如果她弄丢了她的私钥，Bob可以慢慢地把钱提出。如果Bob表现出了恶意，她可以关掉他的提现权限。

2. 作物保险。一个人可以很容易地以天气情况而不是任何价格指数作为数据输入来创建一个金融衍生品合约。如果一个爱荷华的农民购买了一个基于爱荷华的降雨情况进行反向赔付的金融衍生品，那么如果遇到干旱，该农民将自动地收到赔付资金而如果有足量的降雨他会很开心因为他的作物收成会很好。

3. 一个去中心化的数据发布器。 对于基于差异的金融合约，事实上通过过“谢林点”协议将数据发布器去中心化是可能的。谢林点的工作原理如下：N方为某个指定的数据提供输入值到系统（例如ETH/USD价格），所有的值被排序，每个提供25%到75%之间的值的节点都会获得奖励，每个人都有激励去提供他人将提供的答案，大量玩家可以真正同意的答案明显默认就是正确答案，这构造了一个可以在理论上提供很多数值，包括ETH/USD价格，柏林的温度甚至某个特别困难的计算的结果的去中心化协议。

4. 多重签名智能契约。比特币允许基于多重签名的交易合约，例如，5把私钥里集齐3把就可以使用资金。以太坊可以做得更细化，例如，5把私钥里集齐4把可以花全部资金，如果只3把则每天最多花10%的资金，只有2把就只能每天花0.5%的资金。另外，以太坊里的多重签名是异步的，意思是说，双方可以在不同时间在区块链上注册签名，最后一个签名到位后就会自动发送交易。

5. 云计算。EVM技术还可被用来创建一个可验证的计算环境，允许用户邀请他人进行计算然后选择性地要求提供在一定的随机选择的检查点上计算被正确完成的证据。这使得创建一个任何用户都可以用他们的台式机，笔记本电脑或者专用服务器参与的云计算市场成为可能，现场检查和安全保证金可以被用来确保系统是值得信任的（即没有节点可以因欺骗获利）。虽然这样一个系统可能并不适用所有任务；例如，需要高级进程间通信的任务就不易在一个大的节点云上完成。然而一些其它的任务就很容易实现并行；SETI@home, folding@home和基因算法这样的项目就很容易在这样的平台上进行。

6. 点对点赌博。任意数量的点对点赌博协议都可以搬到以太坊的区块链上，例如Frank Stajano和Richard Clayton的Cyberdice。 最简单的赌博协议事实上是这样一个简单的合约，它用来赌下一个区块的哈稀值与猜测值之间的差额, 据此可以创建更复杂的赌博协议，以实现近乎零费用和无欺骗的赌博服务。 7. 预测市场。 不管是有神谕还是有谢林币，预测市场都会很容易实现，带有谢林币的预测市场可能会被证明是第一个主流的作为去中心化组织管理协议的“ futarchy”应用。 8. 链上去中心化市场，以身份和信誉系统为基础。

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