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以太幣
鎖定
以太幣發展歷程
以太幣背景
以太幣的系統是使用最廣泛的支持完備應用開發的公有區塊鏈系統。與比特幣相比,以太幣的系統以太坊屬於區塊鏈 2.0 的範疇,是為了解決比特幣網絡的一些問題而重新設計的一個區塊鏈系統。比特幣的設計只適合加密數字貨幣場景,不具備圖靈完備性,也缺乏保存實時狀態的賬户概念,而且存在 PoW 機制帶來的效率和資源浪費的問題。比特幣的區塊鏈網絡存在着擴展性不足的缺陷。隨着比特幣吸引越來越多開發者和技術人員的注意,一些用户嘗試使用比特幣網絡用於其他數字貨幣或其他應用。但互聯網發展,獨立開發出區塊鏈應用的難度比較大,用户需要掌握非常多的軟硬件開發能力和加密算法,這使得區塊鏈的應用對於一些用户來説並沒有那麼容易
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以太幣系統以太坊的出現就是幫助用户更為容易地利用區塊鏈技術進行應用設計
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。按照巴特林的説法,以太坊的目的是創造一個更為一般化的區塊鏈平台,這一平台可以允許用户很容易創造基於區塊鏈的應用,避免用户為創建一個新的應用而不得不建立一個區塊鏈。通俗地講,此前的區塊鏈(如比特幣)只是一個單一的工具或最多是一個多功能的工具組合,而以太坊則是區塊鏈的智能手機,用户可以利用智能手機建立他所需要的任何“應用” 。因此巴特林表示,區塊鏈的應用並不僅限於加密貨幣,它有着巨大的潛力,適用於各行各業,能為各企業和各種規模的組織帶來顯著好處。通過提供這樣一個高度泛化的平台,以太坊允許用户在不需要創建自有區塊鏈的同時,建立使用廣泛的應用程序。以太坊的願景是成為“世界計算機”:用户就像使用計算機一樣簡單快捷建立基於區塊鏈的應用,享受區塊鏈所帶來的分散化和安全好處。這使得以太坊的應用前景廣闊。理論上,以太坊是一個通用的平台,可以用於各種各樣的應用,但目前為止大部分的應用都與金融有關。不過,除金融應用程序之外,任何需要信任、安全和永久存儲的環境都可能受到以太坊平台的巨大影響,例如資產註冊、選舉、政府管理以及物聯網等
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以太幣特點
相較於較大多數其他加密貨幣或區塊鏈技術,以太幣的特點包括下列:
以太幣編程語言
Gavin Wood寫的《以太坊黃皮書》中定義了以太虛擬機的運作流程。智能合約可以專門為此開發的Solidity編程語言寫成,或是Python的一個變體Serpent,或是LLL。以太虛擬機也可以在Mutan上運行。智能合約之後會編譯成字節碼,然後發佈在以太坊區塊鍵上
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以太幣運行效率
將所有合約存在區塊鏈上每個結點的作法有好有壞。主要的缺點是所有的結點都同時要運算所有的合約,因此速度較慢。開發人員正研究將數據切分(Sharding)的技術套用至以太坊。2016年9月 Buterin 發表了改善可擴展性的企畫。截至2016年1月,以太坊每秒可以處理25個交易。
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以太幣區塊多樣
存在一種區塊—叔塊(uncle block),用於歸納那些因為速度較慢而未及時被收入母鏈的較短區塊鏈。這個區塊的產生是因為以太幣的區塊時間是20秒左右,相對於比特幣,更容易出現臨時分叉。而且較短的區塊時間,也使得區塊在整個網絡中更難以充分傳播,尤其是對那些網速慢的礦工,這是一種極大的不公平。為了平衡各方利益,設計了這樣一個叔塊機制。叔塊在全部挖掘出來的區塊中佔的比例叫叔塊率
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以太幣技術架構
以太幣智能合約層
智能合約賦予賬本可編程的特性,區塊鏈 2.0 通過虛擬機的方式運行代碼實現智能合約的功能,比如以太幣的以太坊虛擬機(EVM)。同時,這一層通過在智能合約上添加能夠與用户交互的前台界面,形成去中心化的應用(DAPP)。當然,在某些技術文檔中認為DAPP 應該在智能合約層之上單獨為應用層,也是有一定道理,只要不影響理解即可
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以太幣激勵層
激勵層主要實現以太幣的發行和分配機制,以太幣不是數字貨幣,而是定位於平台運行的燃料,運行智能合約和發送交易都需要向礦工支付一定的以太幣。以太幣可以通過挖礦獲得,礦工每挖到一個區塊固定獎勵 5 個以太幣
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以太幣共識層
共識層主要實現全網所有節點對交易和數據達成一致,以太坊採用兩種共識機制,初期採用工作量證明機制(POW),待網絡中的以太幣充分流通和分散後,改為採用交易速度更快、無資源消耗的權益證明機制(POS),從而有效地避免了純 POS 機制導致的初期權益分配不公平的情況
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以太幣網絡層
網絡層主要實現網絡節點的連接和通信,又稱“點對點技術”,是沒有中心服務器、依靠用户羣交換信息的互聯網體系。與有中心服務器的中央網絡系統不同,對等網絡的每個用户端既是一個節點,也有服務器的功能,其具有去中心化與健壯性等特點
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以太幣數據層
數據層最底層的技術,是一切的基礎,主要實現了兩個功能,一個是相關數據的存儲,另一個是賬户和交易的實現與安全。數據存儲主要基於 Merkle 樹,通過區塊的方式和鏈式結構實現,大多以 KV 數據庫的方式實現持久化,比如以太坊採用 LevelDB。賬號和交易的實現基於數字簽名、哈希函數和非對稱加密技術等多種密碼學算法和技術,保證了交易在去中心化的情況下能夠安全地進行
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以太幣應用
以太幣區塊鏈程序
以太幣可以用來創建去中心化的程序、自治組織和智能合約,據紐約時報的報導,在2016年5月已經有數十個可用的程序。預期的應用目標涵蓋金融、物聯網、農田到餐桌(farm-to-table)、智能電網、體育賭博等。去中心化自治組織有潛力讓許多原本無法運行或成本過高的營運模型成為可能。較知名的應用有
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- 去中心化創業投資:The DAO用以太幣資金創立,目標是為商企業和非營利機構創建新的去中心化營業模式、The Rudimental讓獨立藝術家在區塊鏈上進行羣眾募資。
- 社會經濟平台:Backfeed。
- 去中心化預測市場:Augur。
- 虛擬寶物交易平台:FreeMyVunk。
- 版權授權:Ujo Music平台讓創作人用智能合約發佈音樂,消費者可以直接付費給創作人。伊莫珍·希普用此平台發佈了一首單曲。
- 智能電網:TransActive Grid讓用户可以和鄰居買賣能源。
- 去中心化期權市場:Etheropt。
- 釘住匯率的代幣:DigixDAO提供與黃金掛鈎的代幣,在2016年四月正式營運。Decentralized Capital提供和各種貨幣掛鈎的代幣。
除此之外,聯合國也積極利用以太坊區塊鏈進行難民援助。2017年5月底,聯合國世界糧食計劃署宣佈利用以太幣技術對在約旦的1萬名敍利亞難民提供食物分發。世界糧食計劃署表示,利用區塊鏈技術有利於降低支付成本,可以更好地保護受益人信息,控制金融風險,並在緊急情況下更快地做出迴應。利用區塊鏈也有利於改善傳統的難民援助方式所存在的漏洞,確保食物都能夠到達難民手中
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以太幣企業軟件
- R3公司在Microsoft Azure上運行私人以太坊區塊鏈,將11間銀行連接至一本分佈式帳薄(distributed ledger) [9] 。
以太幣認許制記賬
有許多方案正在研究使用以太幣的技術創建認許制的區塊鏈。
- 摩根大通打算用以太坊上創建一個私人區塊鏈“Quorum”。其功能是洗亂派生性金融產品及其交易紀錄來保護交易者的隱私,但同時匹配金融管制單位在信息公開上的要求,以期在保障隱私和信息公開之間找到平衡 [11] 。
- 蘇格蘭皇家銀行用以太坊的分佈式記賬和智能合約平台創建了一個結算交割機制(Clearing and Settlement Mechanism, CSM),可以達成每秒100筆交易、模擬六間銀行,平均每個trip在3到8秒間完成,這些數值用在於全國的支付系統是可接受的。 [4]
以太幣相關法律
2021年9月24日,中國人民銀行發佈進一步防範和處置虛擬貨幣交易炒作風險的通知。通知指出,虛擬貨幣不具有與法定貨幣等同的法律地位。比特幣、以太幣、泰達幣等虛擬貨幣具有非貨幣當局發行、使用加密技術及分佈式賬户或類似技術、以數字化形式存在等主要特點,不具有法償性,不應且不能作為貨幣在市場上流通使用。
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- 參考資料
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- 1. 邱月燁. 以太坊聯合創始人Joseph Lubin, 區塊鏈的技術先機[J]. 21世紀商業評論, 2018, No.204(07):22-23.
- 2. 熊愛宗. 以太坊,發展前景廣闊[J]. 世界知識, 2017(13):13-13.
- 3. 顏春輝, 遊林. 基於區塊鏈的安全投票系統設計與實現[J]. 通信技術, 2018(8):1979-1989.
- 4. Tapscott, Don; Tapscott, Alex. The Blockchain Revolution: How the Technology Behind Bitcoin is Changing Money, Business, and the World. May 2016. ISBN 978-0670069972.
- 5. 李赫, 孫繼飛, 楊泳, et al. 基於區塊鏈2.0的以太坊初探[J]. 中國金融電腦, 2017(6):57-60.
- 6. 以太坊君士坦丁堡硬分叉成功完成 .鏈路.2019-3-1[引用日期2019-06-26]
- 7. 外媒:以太幣超漲幅50倍 吸引微軟、英特爾等投資 .新浪科技[引用日期2017-06-14]
- 8. Deloitte to build Ethereum-based 'digital bank' with New York City's ConsenSys .International Business Times..2016-05-03[引用日期2019-06-26]
- 9. R3 connects 11 banks to distributed ledger using Ethereum and Microsoft Azure .Business.2016-1-20[引用日期2019-06-26]
- 10. UK Government Awards £248k for Ethereum Prototype .Coindesk.2016-4-29[引用日期2019-06-26]
- 11. Why J.P. Morgan Chase Is Building a Blockchain on Ethereum .FORTUNE.2016-10-04[引用日期2019-06-26]
- 12. 剛剛!關於虛擬貨幣,央行定調了 .環球時報[引用日期2021-09-25]
- 13. 姚前著.數字貨幣初探[M].北京:中國金融出版社,2018.05:28
- 14. 美國證監會批准首批以太幣ETF .界面新聞.2024-05-24
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