首页>>资讯>>学院

以太坊基础介绍及技术

2024-01-04 13:38:50 125

你曾听过来以太坊和以太币吗?你可能看过有关这些常见术语的文章,或是好奇它们之间的区别。在我们谈到以太坊是什么之前,让我们先确保你了解以太坊和以太币之间的区别。


以太坊(Ethereum)


以太坊是一个开源的去中心化平台,旨在提供智能合约的服务。以太坊区块链可以运行任何去中心化应用程序的程序代码。由于以太坊真正的创新,即以太坊虚拟机(EVM),开发人员可以创建我们之前从未见过的数千种全新应用。


以太币(Ether)


以太币(ETH)是驱动以太坊网路的代币。它被应用程序开发人员用来支付以太坊网路的交易费和服务费。在以太坊上,您可以使用 ETH 作为抵押品,生成完全不同的加密货币代币。此外,您也可以借出、借入、和获得 ETH 和其他基于 ETH 的代币的利息。


以太坊 vs. 以太币


以太坊是一个区块链,可用于开发应用程序和交换数位资产,而以太币则是该网路的原生货币,也是整个系统的「燃料」。举例来说,当程序员创建应用程序时,必须用以太币支付称为「gas」的网路使用费。同样地,如果用户想将加密货币发送给另一位用户,他也必须支付这种费用。 gas 费用并不固定,是根据网路的使用程度以及矿工们的竞争程度而变化。以太坊矿工(和比特币矿工一样)负责保持系统运行,通过验证交易以换取收到以太币的奖励。


以太坊是如何创建的?


俄裔加拿大程序员维塔利克·布特林(Vitalik Buterin)于2013年创建了以太坊。然而,布特林与加密货币的关系可以追溯到更早的几年前。他在2011年在他的博客中提到,他在「寻找生命的意义」时发现了比特币。尽管他在程序设计方面很有专长(他的母亲是计算机科学家),但他最初并没有看出中本聪的比特币发明具有多大的价值。


但在经过了一段时间后,Vitalik 对这项技术产生了热爱,并开始参与商业活动。他在2012年与人合创了加密货币新闻网站《比特币杂志》。同年,他也进入加拿大的滑铁卢大学(University of Waterloo)攻读电脑科学专业。


在2013年,Vitalik 中辍离开大学去周游世界并参与加密货币活动。在与业界专业人士的讨论中,他了解到比特币区块链不仅可以用于无需第三方中介的互联网上资金转移,还可以用来去中心化其他的部分。


他在 2013 年 11 月使用基于比特币的代码发布了以太坊的原始白皮书 ( Ethereum White Paper )。其他一些人也对此表示了兴趣并提供帮助,包括计算机科学家加文·伍德(Gavin Wood),与他共同创建了该项目。为了获得资金并有效地「 创建 」以太坊,该网路在2014 年 7 月举行了ICO,在一个月内募集了 1850 万美元。在 2015 年 7 月,以太坊区块链正式启动。


以太坊的重要性是什么?


以太坊的生態,之所以能成長到如此繁榮,眾多項目基於其鏈發行代幣、NFT 非同質化代幣、DeFi 去中心化應用等,這一切都得歸功於「 智能合約 」這項技術創新的設計,首先要聊聊智能合約的概念,再深入以太坊的獨到之處


智能合约( Smart contracts )


智能合约是使用技术确保遵守接受协议的数位合约。


换句话说,我们可以把智能合约想像成定义严格规则和后果的程式码 - 很像一份普通文件,在特定条件下设定责任、利益和各方应接受的处罚。智能合约与典型合约的不同之处在于它是数位化的,因此不可能丢失或干涉,而且是自我执行的。也就是说,它通过使用区块链技术确保了协议执行的安全性。


以太坊智能合约(Ethereum Smart contracts)


简单来说,以太坊的「 智能合约 」是一个在以太坊区块链上运行的程式。它是一组存储在以太坊区块链上的代码(它的功能)和数据(它的状态)。


智能合约是以太坊帐户类型。这意味着它们有一笔余额并且可以成为交易的对象。但是它们并非由用户管理;相反地,它们被部署到网路上并按照设计的方式运行。用户的帐户可以通过提交执行智能合约所定义之功能的交易与智能合约进行交互。智能合约和传统合约一样,可以通过程式设定规则并自动执行它们。智能合约本质上是不可逆的,默认情况下不能被删除。


以太坊生态系和社群


以太坊被视为数位化未来的基础设施,因为它是全球领先的平台,能够编写去中心化应用程序、智能合约和以太币及各种代币的交易。


在使用以太坊基础设施的主要应用程序中,有去中心化应用程序(DApps),如 DEX(去中心化交易所),DeFi(去中心化金融)和 NFTs(非同质化代币)。以太坊网络于 2015 年创建,在活跃开发人员方面呈指数增长,他们致力于开发新的 DApps。由于以太坊革命性的架构,许多加密货币项目得以开发,并使得 DeFi、NFTs 和 GameFi 等知名领域的发展成为可能。


DeFi:一组基于区块链运行的金融服务和产品,如贷款、转账和支付系统。


NFT:通过区块链建立的数字证书,为数位商品定义原创性和独特性。简单来说,与任何数位项目連結的 NFT 將使这个项目在世界上独一无二,賦予该项目稀缺性,開闢其市场及空间。


GameFi:通过加密货币奖励玩家參與的游戏。


Layer-2:以太坊扩展解决方案的子集合。Layer-2 区块链是一个新的区块链網絡,继承了以太坊的安全性。


现在您已经了解了有关以太坊的基础知识以及围绕它的内容,您已准备好理解与其相关的其他概念。在接下来的文章中,我们将涵盖以太坊的技术、主要的 ERC 代币标准和以太坊改进提议(EIPs)以及关于以太坊合并的所有内容。


以太坊的技术?


在您已经了解了以太坊的基础知识,可以开始学习以太坊背后重要的基础技术。


智能合约


智能合约是用软件实现的合约。与传统合约不同,传统合约的各方必须参考法律制度,而智能合约是自我规范的(并且可能是自我执行的),这取决于软件监控的特定条件是否已达成。可以在现有的以太坊基础设施之上建立支持智能合约的“层”。所有智能合约都是通过称为 Solidity 的编程语言创建的。


智能合约具有以下优势,像是:


它们可以自动确保所有涉及的各方拥有平等的权力。


它们通过对签署方施加合理的期望以保护个人的权利。


它们消除了任何签署方未能履行义务的可能性。


使用智能合约的示例:假设 Laura 和 Michael 想玩石头剪刀布,赢三局的人可以获得 1 枚 ETH 的赌注。在这种情况下,智能合约可以:


托管他们两人的资金,直到确定获胜者为止。


确保在自己做出选择之前,没有人知道另一个人做出了什么选择。


有一套规则,石头击败剪刀,布击败石头,剪刀击败布。


记录每局的获胜者,直到有人获胜三次。


将完整的金额支付给最终取得三局胜利的获胜者。


以上这些都可以客观、透明地完成,并且不依赖 Laura 和 Michael 的决定。


Solidity 语言


Solidity 是一种静态类型的编程语言,其语法深受 JavaScript 的影响,程序人员可以使用 Solidity 语言创建智能合约。在以太坊区块链上运行的智能合约是用字节码语言编写的,并在以太坊虚拟机(EVM)上运行。


以太坊区块链


以太坊与比特币类似,是一个区块链网络,允许个人之间转移加密货币,而无需第三方(如银行或国际汇款公司)保证交易。全世界的开发人员正在努力构建应用程序和平台,将以太坊去中心化网络的潜力带给公众。尽管区块链生态系统需要时间发展并与更广泛的经济完全整合,但我们已经看到许多组织提供与以太坊区块链交互的应用程序,以创建新的生成和交换价值的方式。


这股去中心化应用(或 dApps)的浪潮正在金融、音乐、游戏和社交媒体等各种行业演变,目前已经取得了显著的成效,并且正在将区块链行业推向一个更不具投机色彩,而是更重视成果、采用和实质性地改善用户生活的时代。一些相关的项目包括:


Metamask:一种 Web 浏览器插件,可将您的设备连接到以太坊网络。


Brave:一种集成的 Web 和移动端浏览器,支持 BAT 和其他 ERC-20 代币。


ENS 域名服务(Ethereum Name Service):一个创建自定义和简单 ETH 钱包地址的平台。


Decentraland:一个虚拟现实游戏平台,用户可在其中创建、体验和贩售内容或应用程序。


Gnosis:一个预测市场和 DutchX 协议,用于对数字资产估值。


CryptoKitties:这款著名的游戏曾致使以太坊网络崩溃,玩家可以生产和交易独特的数位小猫。


共识机制


区块链需要网络成员在添加新区块之前达成一致的共识。共识机制是使用网络特定的加密验证方法,以确定某一笔交易是否合法。共识机制也可以用于解决多个并发竞争事件之间的冲突,例如当不同的参与者在同一资产上提出不同的交易时。该机制确保适当的交易排序,并防止性能较差的参与者滥用系统。有几种类型的共识机制,但以太坊使用:权益证明(PoS)- 权益证明方案意味着拥有币的所有者可以通过证明它拥有一定数量的币来获得更多币,而不需要解决困难的数学算法问题(即挖掘币)。


以太坊虚拟机(Ethereum Virtual Machine)


以太坊虚拟机(EVM)是一个安全的运行时环境,程序员可以在其中远端操作,他们也能渐进式地更新上传代码到以太坊区块链,并促成许多去中心化应用程序(dApps)的出现。换句话说,EVM 是一台分布在整个网络中的大型计算机,其中每个合约的代码和数据(由代码和状态变量指定)可由所有节点共享。每次验证新的以太坊区块时会确定所有状态变量的更新,包括所有帐户的余额。


主要的 ERC 代币标准和以太坊改进提议(EIP)


以太坊社群是所有变革和创新背后的推动力——如 NFT——其中 EIP 和 ERC 等文件发挥着重要作用。在本节中,我们将深入研究其中的一些文档。


什么是 EIP?


与笔记本电脑或手机的系统更新类似,以太坊改进提议(EIP)是一种文档结构,为以太坊内部改进开发的标准化提供了支持,允许任何人提出建议,从而改善以太坊区块链的发展。


以太坊改进提议是一份技术文档,包含了以太坊开发社群所发布一些可提升项目的建议,旨在解决当前的问题或在新技术出现时进一步发展网络。


EIP-1559


又称为“伦敦硬分叉”,以太坊改进提议 1559(EIP-1559)的目标是降低费用并使以太币通货紧缩。简单来说,EIP-1559将 gas 费用转化为两个部分的系统:所有用户必须为普通交易速度支付一笔由系统计算的“基本费用”,以及用户可以选择性地支付“小费”以加速交易的速度。 EIP-1559 还规定用于支付基本费用的所有以太币都必须被销毁。由于这种作法,以太币的总供应量将会减少,使的以太币变得稀有,因此更有价值。


ERC 是什么?ERC 和 EIP 有什么区别?


ERC (Ethereum Request for Comment)是以太坊社群中提出的建议,是关于如何改进以太坊网络的文档。而 EIP (Ethereum Improvement Proposal)则是一种用于在以太坊内部标准化改进开发的文档结构,也涵盖了 ERC的范畴。 EIP 规定了影响大多数或全部以太坊实现的任何修改,可以细分为核心、网络、接口等。 EIP 改善了以太坊的协议本身,而 ERC 则建立了使应用程序和合约互动的规则。 EIP 和 ERC 在以太坊上记录文档,作为治理(决策)的中心单元。


ERC 代币标准是什么?


ERC 代币标准是以太坊社群提出的关于如何在以太坊网络上发布代币的指南。 ERC 代币标准包含了创建以太坊代币所需的技术详细信息,其中包括代币的名称、数量、转移方法等内容。


以太坊的多种开发标准是基于代币介面。这些标准的目的是统一代币在以太坊上的发布标准,确保智能合约可以相互组合,因此当新项目发布代币时,它可以与当前的去中心化交易所相互操作,使代币在以太坊网络上更加安全可靠。


ERC-20


在 2015 年 11 月,Fabian Vogelsteller 提出了第一个版本的 ERC 代币。它自动被分配到 GitHub 编号 20,因而产生了 “ERC20 代币” 这个名字。 ERC-20 建立了一种表示代币的标准介面。此标准提供了基本的代币转移功能。它的核心目的是允许支持它的各种标准(如钱包和交易所)之间的互操作性。


ERC-721


尽管 ERC-721 和 ERC-1155 标准并不是用于证券,但它们同样重要,因为它们允许你将实物资产转化为代币。 ERC-721 标准提出了“不可替代性”的概念,允许创建每个代币均为唯一的智能合约。这个概念很容易应用于稀有、独一无二或其他类型的收藏品。CryptoKitties 是最著名的实现项目,它是一款游戏,玩家可以购买、出售和交换虚拟卡片。


ERC-1155


ERC-1155 代币是 ERC-20 和 ERC-721 代币的进化版,它允许你在单一智能合约中管理同质化与非同质化代币,也支持进行不同类型代币的多笔交易。这种功能旨在比 CryptoKitties 更复杂的视频游戏中使用代币,例如允许购买、出售和交换游戏货币与虚拟物品。


ERC-4907


ERC-4907 是一种以太坊代币标准,旨在促进同质化代币和非同质化代币(NFTs)的创建。 NFT 是一种独、无法被划分、或由其他代币替换的数位资产。 ERC-4907 提供了一种标准化的方式,用于在以太坊区块链上创建和管理 NFT,使开发人员能够创建独特的数位收藏品、游戏物品和其他数位资产。


在任何公司或项目中,其背后的团队都有目标,并致力于不断提升技术水平和产品质量。这点在加密货币领域中也是如此:以太坊有 EIP 和 ERC,开发人员创建提案,社群投票决定哪些提案将被实施。这意味着在未来,随着以太坊和以太币的不断发展。


以太坊合并


以太坊合并被公认为以太坊历史上最重要的事件之一。它花了数年时间开发和验证,直到最终版本部署。它还改变了以太坊的共识机制,但它的影响远远超出了人们的预期。让我们来看看以太坊合并带来的其他影响。


什么是以太坊合并?


以太坊合并代表以太坊生态系从耗能的工作量证明(PoW)共识机制转换到更节能的权益证明(PoS)共识机制。它代表以太坊主网与已经在运行 PoS 的信标链合并,采用权益证明共识机制取代了耗能的挖矿。这项新的发展使以太坊能够在确保安全性的同时保持可持续性,替未来的可扩展性升级开辟了一条清晰的道路。


PoW vs. PoS


工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)是两种不同的共识算法,用于在区块链网络中实现分布式共识。


PoW 是一种共识算法,要求矿工解决复杂的数学难题,才能将新区块添加到区块链中。矿工会因为他们的工作而获得奖励。这需要大量的能源和计算能力,使得运行成本很高。


PoS 是一种共识算法,奖励持有代币的用户,而不是鼓励用户挖掘币来获取奖励。这降低了运行区块链的成本,因为它不需要昂贵的计算能力。它还降低了 51% 攻击的风险,因为用户必须在网络中拥有大量的代币才能控制它。


信标链和分片


信标链是以太坊网络中使用的一种区块链,用于协调和验证网络的权益证明 (PoS) 共识算法。在这个系统中,网络的验证器(称为“矿工”)运行一种名为“信标”的特殊软件,以便与以太坊区块链保持同步并验证新块。信标链负责安全地追踪验证者存款,维护以太坊共识规则,并随机选择验证者创建和确认新块。信标链建立在以太坊 2.0 平台上,旨在比之前的 PoW 共识算法更加高效和安全。


共识层


共识层是一个软件层,用于帮助促进和保障分布式网络操作。它用于帮助连接到同一分布式网络的多台计算机或节点之间达成一致。它有助于确保每个节点都遵循相同的规则和协议,使它们能够处理交易并就网络状态达成共识。它是任何分布式网络的重要组成部分,因为它有助于确保网络安全和弹性。


在合并之后,以太坊的未来是什么?


以太坊合并改变了以太坊网络的验证方式,从工作量证明更改为权益证明,从而导致数据验证方式发生转变。由于权益证明验证不包括挖矿逻辑,因此网络的能耗降低了。这样,就不会有成千上万的矿工使用高耗能的计算机,预计以太坊网络的能耗将减少 99.95%。


此外,验证者的支付减少了,因为他们使用更少的能源和简化了验证过程。但验证者的收益也跟著减少,而挖矿则不再有效。与流行的看法相反,以太坊合并不会降低交易成本,因为它不会修改块的大小。由于用户之间在争夺这些块中的空间,有些人愿意为更快的交易过程支付额外费用。类似的行为有延续下去的趋势。


以太坊合并对网络用户或开发人员也几乎没有直接影响,但它是未来中长期的重大改进的基础。


总结


以太坊的合并已经等待了4年,终于在 2022 年实现,成为整个加密货币历史上最值得注意的事件之一。身为市值排名第二大的加密货币,也是这个新创产业中最知名的币种之一,以太坊进行了迄今为止所有加密货币都未曾经历过的最大软件更新,完成从工作量证明 (PoW) 到权益证明 (PoS) 的转变。

声明:本网站所有相关资料如有侵权请联系站长删除,资料仅供用户学习及研究之用,不构成任何投资建议!