7000字谈区块链创新者：以太坊

时间回到 2013 年，在发现比特币的弊端后很快进入区块链世界的程序员 Vitalik Buterin 认为应该在比特币中加入图灵完备的编程语言，这样任何人都可以开发去中心化的应用程序以上不限于金融领域。因此，应该将“智能合约”的功能赋予区块链，开启了所谓的“区块链2.0”时代。

正是因为以太坊的出现，区块链世界才开始有了更丰富的应用，衍生出更多知名的DApp、NFT、DeFi等应用。所以，要研究区块链，就不能不研究以太坊，而CBInsights的这篇深度报道，可以用比较清晰的逻辑，详细拆解以太坊背后的奥秘，适合初学者和老手。

在这份报告中，CBInsights 为我们带来以下分享：

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是什么关系？

以太坊的知名应用Dapp是如何诞生的，目前的应用是什么？

之前炒作的“加密猫”发展如何，NFT是不是更好的应用？

为什么以太坊对当前的区块链如此重要，我们应该关注什么？

目前以太坊发展遇到了哪些瓶颈，目前有哪些解决方案？

以下是链市团队的完整编译内容，供大家了解和学习，希望对您有所启发。

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，试图以最简单的方式解释以太坊是什么、它的用途和缺点，以及它如何与 CryptoKitties 共享。什么关系。

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 的普及（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，以太坊的市值已从 2017 年 1 月初的 7.12 亿美元增加到 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）达成一致（共识）的方式。历史数据很重要，因为理论上数字资产和交易很容易被伪造和/或复制。

简单地说，区块链就是一个数据库，但它与传统数据库的主要区别在于所有权。公共区块链由于其分布式特性而可以去中心化，任何人都可以读取它并在其上进行交易，或者拥有自己的数字分类账副本，没有任何一个中央实体可以更改过去的数据信息。

同时，在区块链分类中也有联盟链和私有链，但它们的用途往往不同，比如被企业用来跟踪供应链数据。为了深入了解比特币和区块链技术，我们在下面提供答案。

什么是以太坊？

以太坊是一个开源、去中心化的区块链。它的特别之处在于它具有内置的智能合约。智能合约本质上是一种代码，它将两方绑定到一个协议中，并在没有中间人的情况下自行执行。

此功能为其赢得了“世界计算机”的称号（技术上称为以太坊虚拟机 (EVM)），因此它可以做的不仅仅是作为一种支付方式或一种价值储存手段，这是比特币无法比拟的。

EVM 环境使开发人员能够构建从社交媒体到游戏再到银行的去中心化应用程序，例如不受 Apple 或 Google 商店控制的应用程序。

但是，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？

为了说明智能合约。让我们假设 Alice 和 Bob 正在玩游戏。

Alice 认为明天早上会是 70 度，Bob 认为不会。他们用 0.01 比特币下注。 （在本例中，代币是比特币，但也可以使用任何其他代币。）

如果 Alice 和 Bob 互不信任，他们将不得不借用受信任的第三方作为托管代理。换句话说，他们每个人都要给经纪人那么多钱，经纪人将奖金和质押资金分配给获胜者。

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”类型的合同的基本代码。如果温度高于 70 华氏度，代码将被编程为向 Alice 支付底层证券；否则，它将支付给 Bob。

然后，Alice 和 Bob 可以在以太坊区块链上进行“编程”下注。此时，从技术角度来看，该赌注具有约束力。

这是一份“合同”，因为 Alice 和 Bob 已经同意其条款，在某种程度上将代码转换为规则。它是“智能”和“去中心化”的，因为所有参与者都持有这份合约的副本。

就像所有比特币“节点”或系统中的参与者都知道 Alice 发送了 Bob 0.01 个比特币一样，所有以太坊节点都知道 Alice 和 Bob 玩了这个游戏。

我们来看看这个智能合约的实时执行情况：

Alice 和 Bob 玩游戏并将赌注押在以太坊区块链上。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。

爱丽丝终于猜对了——温度高于华氏 70 度。根据这些信息，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该智能合约的副本，所有节点独立确认合约已正确执行。这个已执行的智能合约的新状态（即 Alice 作为游戏的获胜者）被添加到以太坊的区块链中

整个过程都记录在以太坊上，游戏就是围绕这个“共同的历史数据”创造出来的。

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“自行执行”并且不需要中间人。

如果我们想构建更大、更复杂的去中心化应用程序、增强的智能合约来完成复杂的任务怎么办？

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，我们在下面的 DApp 中进行了深入研究。这与比特币区块链完全不同，比特币区块链最初是作为支付应用程序。

究竟什么是以太坊/ETH？

以太 (ETH) 是一种内置于以太坊区块链中的加密代币。

为了交易或运行去中心化应用程序，区块链用户必须以 ETH 支付。 （比特币网络通证称为比特币，即BTC；同样，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，它需要运行的 ETH 就越多。与其他基于加密的代币一样，ETH 由投机者交易，可以兑换成美元或其他货币。 （编者按：如果你把以太坊想象成一台计算机，那么你需要使用这台计算机的资源来进行交易或运行去中心化的应用程序，而以太坊可以看作是购买这种资源的成本，你使用的越多，费用越高）

请注意，由于以太坊上的每个操作都是由其节点执行的，因此计算成本很高。因此，目前以太坊的最佳用例是运行“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，计算密集型程序将发现运行起来困难且昂贵。我们稍后会深入研究。

以太坊的美元价值取决于市场的供需机制。如果投资者在以太坊区块链中发现价值并且开发人员正在开发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，进而可能导致其价格上涨。反之亦然。

最终，以太坊的价格很大程度上取决于二级交易所，以及这些二级交易所的供需情况。

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。一旦部署了智能合约，除非以后升级或使用新的分叉，否则无法更改它，这将完全分裂成一个新的区块链。例如，传统银行可能能够撤销一笔交易，但区块链上的任何记录都无法撤销。

虽然开发者也可以选择在其他区块链上开发 DApp，但现有的大部分 DApp 现在都建立在以太坊之上。

当前的 DApp 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，用户可以在其中买卖虚拟土地、资产、与他人互动等；

OpenSea，包括 NFT 数字资产市场。

Insureum，一种旨在将保险公司与用户更直接地联系起来的协议。

根据以太坊开发者手册，DApp 的显着特点包括：

零停机：一旦应用核心的智能合约部署在区块链上，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：部署 DApp 或与 DApp 交互不需要真实身份。

抗审查：网络上没有单一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：由于被称为“原语”的加密算法，存储在区块链上的数据是不可变的和无可争辩的，恶意行为者无法伪造公开交易或其他数据。

不受信任的计算和可验证的行为：智能合约可以在不信任中央机构的情况下进行分析并保证以可预测的方式执行，这在传统模型中是不存在的。例如，当我们使用在线银行系统时，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。

但是，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不可变属性，智能合约中的错误或漏洞很容易被黑客攻击且难以修复。

DApp 开发的其他潜在问题包括网络拥塞（如果 DApp 需要太多计算能力）、糟糕的用户体验（考虑到开发 DApp 的难度）以及追求对用户或开发人员更友好的应用程序无意中心化.

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 名活跃用户使用超过 3,500 个 DApp。

许多建立在以太坊上的团队已经推出了他们自己的“代币”，这些代币在去中心化应用程序实用程序中提供。这些是建立在以太坊之上的专用代币（编者按：代币，即加密可交易的数字权益证明，可以理解为广义的加密货币）。

去中心化应用程序的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，例如注重隐私的网络浏览器 Brave，它使用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：以太坊的案例研究

加密猫（CryptoKitties）由 Dapper Labs 于 2017 年 11 月推出，是一款基于以太坊的以收藏数字猫为中心的加密猫。游戏。根据其网站，每只猫都是“独一无二的，100%归你所有；不能复制、带走或销毁”。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) 最早的主流用途之一。

让我们看看 Jaguar，一只售价 0.0749 ETH 的加密猫。

根据其外形，捷豹具有独特的“特性”，是“第 8 代”猫，或第 8 代猫。捷豹的父母也有父母以太坊通俗解释，关系可以推回到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“遗传和物理”特征，并允许用户购买、出售和繁殖。

根据ETH加油站的数据，仅运行一周，CryptoKitty就占到了以太坊区块链上所有交易的10%以上，导致整个生态网络速度变慢。

2018 年 9 月，最昂贵的 CryptoKitties 以 600 ETH 的价格售出，相当于 17.30,000 美元。 CryptoKitties 自推出以来已花费超过 4300 万美元的以太坊，尽管自 2017 年以来使用量急剧下降。

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，又称去中心化金融，简称DeFi），主要处理传统金融机构管理的任何交易，如子币、衍生品、贷款、钱包和遗嘱。

56 亿美元目前锁定在 DeFi 应用程序中，这些应用程序主要基于以太坊区块链。最大的代表性应用之一，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以太坊通俗解释，它允许用户借用加密货币作为抵押品或锁定他们的资产以赚取利息。 Aave 作为另一个借贷协议。一些投资者已经能够使用称为“流动性挖掘”的过程在 Compound 和 Aave 等应用中赚取高达 100% 的利率。

(编者按：流动性挖矿是指在为这些DeFi项目提供流动性的同时，可以获得这个项目的代币，从而激励人们更多地赋能这个项目。我们可以简单的理解是，当你买茅台，就可以获得茅台股份，这会促使人们购买更多的茅台。）

半金融应用涉及货币，但也有非货币需求，此类别包括保险、艺术品交易等应用。

以保险为例，智能合约可以利用外部数据确保满足条件，然后在不需要第三方保险的情况下适当发放赔偿，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（编者按：国外知名的云存储产品），去中心化的自治组织DAO（编者按：DAO，全称Decentralized Autonomous Organization）。

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

另一种思考方式是，比特币帮助用户绕过银行，而以太坊帮助用户绕过从 Facebook 到亚马逊的平台，再到任何数量更复杂的中间商。

过去，游戏开发商或 CryptoKitties 等收藏品开发商可能会在 Facebook 上推出 Farmville 风格的游戏，或在亚马逊上推出实体产品。

如今，开发人员可以使用以太坊创建自己的去中心化应用程序（例如 CryptoKitties），而不是像以前那样在 Facebook 或 Amazon 上进行，或者从头开始构建自己的区块链。

CryptoKitties 重点介绍了以太坊的实际运作方式，游戏完全去中心化，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，任何利用工作量证明 (PoW) 共识机制来验证其区块的区块链也是如此。尽管去中心化使得记录的交易无法删除，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，这意味着理论上当参与记录区块链账本的人数超过 51% 时）由主体控制，该主体可以恶意篡改区块链账本）。

在这次攻击中，黑客占了全网一半以上的算力。这种攻击既困难又昂贵；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，该 DAO 是第一批建立在以太坊上的 一） 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，让当时新生的以太坊社区陷入恐慌。

最终，利益相关者投票决定将区块链“硬分叉”并将其分为两个版本：一个是追溯至未发生黑客攻击的地方，并将资金返还给投资者（称为以太坊 ETH，大多数人使用这些天）;另一种是直接回归原区块链（现称为以太坊经典ETC，虽然现在有人还在用，但估计要死了）。

以太坊有什么问题？

为了使以太坊工作，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。这是相当低效的。

让我们比较一下云计算：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数据库的私有副本。

以太坊和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，以太坊节点不断收到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（数据通过网络移动所需的时间），因此块往往具有高延迟。

因此，以太坊是一种相对较慢的去中心化计算机。每个节点处理每笔交易需要一段时间，以太坊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 1500 笔交易。

以太坊的规模和交易速度使其难以扩展。从长远来看，再次考虑到 CryptoKitties 曾经占以太坊区块链上所有交易的 10% 以上。这本身不是问题，但是这种流量通常会减慢以太坊区块链的速度。

另一个主要问题是 PoW 共识机制对环境的巨大影响。截至 2021 年 4 月，仅以太坊网络每年的碳足迹将达到 17.6 兆吨二氧化碳——相当于危地马拉的碳排放量——同时消耗超过 37 太瓦时的电力，与此相当保加利亚的用电量。

虽然单个Transactions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有争议的低效率问题。

作为回应，一些人反对将每笔交易的直接环境影响与基准排放量等同起来的想法。虽然许多交易仍发生在主链上，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，从而提高交易速度并降低成本。

(编者按：Layer 2相对Layer 1来说是下一层，Ethereum是Layer 1。当上面的交易太多导致拥塞时，很多都可以交给下一层。Layer 2的一层进行处理，然后将处理结果返回到Layer 1的以太坊，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

以目前的形式，以太坊遇到了很多问题。

用它自己的话来说，“高需求推高了交易费用，这使得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快速增长。同时保证了以太坊的安全和去中心化的底层证明-工作共识算法对环境影响很大。”

尽管如此，以太坊的未来依然乐观。

以太坊 2.0 是一个升级版本，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的第一次升级2.0：信标链，向网络引入了以太坊开发者认为比工作量证明 (PoW) 挖矿更高效的方式更可持续和更安全的股权证明 (PoS)。

同时分片链将数据库拆分成新的链，减少网络拥塞并增加每秒可处理的事务数。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，将当前以太坊区块链与之前的2.0升级合并，预计2021-2022年交付。

以太坊2.0 愿景多年来一直在不断发展，但随着更多现实世界应用程序的开发，人们对该平台的信心也越来越强。尽管市场价值问题仍悬而未决，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，这可能会推动以太坊朝着自己的世界计算机理想迈进。