以太坊是什么鬼？！媲美比特幣的加密幣大揭秘
了解為什么以太幣不僅僅只是另一種加密貨幣的終極指南。
“比特幣”和“以太坊”是常常結(jié)對出現(xiàn)的術(shù)語，實(shí)際上他們之間有著天壤之別。 兩者唯一的共同點(diǎn)就是他們均為基于區(qū)塊鏈運(yùn)作的加密資產(chǎn)。
相比于僅僅是單純的加密貨幣，比如比特幣，以太坊還有著一些其他的功能性，使得它某種意義上成為一個巨大的去中心化式計(jì)算機(jī)。
要了解以太坊，就必須明白區(qū)塊鏈?zhǔn)窃趺椿厥隆?如果你已經(jīng)對它非常熟悉，或已看過我的《區(qū)塊鏈終極指南》，請直接跳轉(zhuǎn)下一小節(jié)。
注：《區(qū)塊鏈終極指南》https://hackernoon.com/wtf-is-the-blockchain-1da89ba19348
什么是區(qū)塊鏈?
一個區(qū)塊鏈，簡單地說，就是一個數(shù)據(jù)庫。 它是一個不斷增長地含有特定種類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，具有非常顯著的特性：
- 一旦數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，它就永遠(yuǎn)不會被修改或刪除。 區(qū)塊鏈上的每一個記錄都是永久保存的。
- 不是一個人或一個組織機(jī)構(gòu)在維護(hù)這個數(shù)據(jù)庫，而是成千上萬的人在做這事，每一個人都有自己的數(shù)據(jù)庫副本。
要想了解人們是如何能夠?qū)⑵鋼碛械臄?shù)據(jù)庫副本與其他人保持同步的，我們先來想象一下十個人在網(wǎng)絡(luò)中的情形。 每個人面前都有一個空白文件夾和一個空白頁面。 每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有人做了重要的事情，比如轉(zhuǎn)賬匯款，網(wǎng)絡(luò)中的每個人都會收到公告。
每個人都在他們的頁面上記錄這些公告，直到頁面填滿。當(dāng)頁面被填滿后，每個人都必須通過解決一個數(shù)學(xué)難題來加密頁面。 解決這個數(shù)學(xué)難題是為了確保每個人的頁面都具有相同的內(nèi)容，而且永遠(yuǎn)不會被修改。 誰先完成這個過程，誰就會獲得一些加密貨幣作為獎勵。
一旦頁面被密封加密，該頁面將會被添加到文件夾中，一個新的頁面會隨之產(chǎn)生，該過程將循環(huán)往復(fù)永遠(yuǎn)持續(xù)。
區(qū)塊鏈
隨著時間的流逝，包含重要記錄(交易信息)的這些頁面(區(qū)塊)將不斷地被添加到文件夾中(鏈)，從而形成數(shù)據(jù)庫(區(qū)塊鏈)。
區(qū)塊鏈存儲的究竟是什么?
任何種類的數(shù)據(jù)都是可以用區(qū)塊鏈來存儲的，而區(qū)塊鏈的價(jià)值也正是由其所存儲的數(shù)據(jù)的類型來賦予的。 比特幣的區(qū)塊鏈就是用于存儲金融交易記錄的，因此其成為了類似于像美元或英鎊這樣的貨幣。 比特幣擁有和美元完全一樣的功能和特性，而以太坊則不同。
以太坊不僅僅是一種像類似美元、英鎊或者比特幣這樣的貨幣。相較于成為一種貨幣，以太坊有著更高的目標(biāo)使命。 以太坊如同下圖：
以太坊基本上本質(zhì)上就是一臺巨大的計(jì)算機(jī)! 然而，這是一個非常慢的計(jì)算機(jī)——比當(dāng)今的普通電腦慢五到一百倍——而且非常昂貴。 “以太坊計(jì)算機(jī)”與90年代罕見的智能手機(jī)的能力相同， 大致只能做一些非常微不足道的事情。
這聽起來并不是會有大作為的樣子，為什么以太坊的熱度會這么高? 這是一個很好的問題。 以太坊正在如暴風(fēng)般席卷世界的原因是，它是一種可分布式部署在全球的完全去中心化的計(jì)算機(jī)。 了解以太坊區(qū)塊鏈的運(yùn)行原理將會揭示它如何作為一個世界級計(jì)算機(jī)來運(yùn)行。
以太坊是如何運(yùn)行的?
像任何其他的區(qū)塊鏈一樣，以太坊需要幾千人在他們的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行一個軟件來為網(wǎng)絡(luò)供以動力。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)(計(jì)算機(jī))都運(yùn)行著一個被稱為Ethereum Virtual Machine(EVM)的腳本語言。 EVM可以被看做是一個操作系統(tǒng)，它可以理解并執(zhí)行用以太坊特定編程語言編寫的軟件。而 這些用Ethereum Virtual Machine執(zhí)行的軟件或應(yīng)用程序則被稱為“智能合同”(smart contracts)。
不管你要在這臺世界級計(jì)算機(jī)上做什么，你都需要付出一定的報(bào)酬。 不過，你并不需要用像美元或英鎊這樣的常規(guī)貨幣來支付，一切都必須以一種網(wǎng)絡(luò)的本地加密貨幣來支付，稱為ether(以太幣)。 Ether(以太幣)和比特幣幾乎是完全一樣的性能，除了它也可以用來支付執(zhí)行以太坊的智能合同(smart contracts)。
無論是一個人還是一個智能合同 (smart contracts)，在以太坊上都被看作是用戶。 人類用戶可以做什么，智能合同(smart contracts)也可以做同樣的事情，兩者都可以像流通其他貨幣一樣支付和接收以太幣(ether)。
但與人類用戶不同的是，智能合同還可以執(zhí)行預(yù)定義的計(jì)算機(jī)程序，在被觸發(fā)時執(zhí)行各種操作。 為了理解智能合同的威力，我們來舉一個例子。
智能合同的威力
想象一下，我們來打賭明天的天氣。 我押明天是晴天而你押明天下雨，輸家必須給贏家100美金。 我們?nèi)绾蝸硗瓿蛇@個賭約，并確保輸家將履行自己的承諾呢? 我可以想到三種方法：
1. 相互信任
最簡單的做法就是選擇相互信任。 如果我們長期以來一直是朋友，相互信任是相當(dāng)容易的。 我知道你住在哪里，而你知道有關(guān)我的任何糗事。 但如果我們之間完全是陌生人，那么事情就會變得比較困難。 你沒有理由相信我，而我也沒有理由去相信你。
2. 簽一個法律協(xié)議
另一個貌似可行的方法是將我們的賭注制定為一個法律協(xié)議，雙方都要簽署這個協(xié)議。協(xié)議詳細(xì)規(guī)定了關(guān)于我們賭注的各項(xiàng)條款，包括如果輸家違反協(xié)議將會發(fā)生什么。
這個協(xié)議使我們有法律義務(wù)去向贏家支付賭金，但它其實(shí)不具有任何實(shí)際意義，因?yàn)槭褂梅墒侄稳ブ贫ㄟ@個協(xié)議的成本，將比這個賭注本身貴得多。
3.尋求我們共同朋友的幫助
我們可以尋求一位我們都十分信任的朋友，分別給她/他100美金來保管。第二天，她/他根據(jù)天氣結(jié)果給勝者200美金。很簡單吧，除非出現(xiàn)意外，比如這位被信任的朋友卷款逃跑。
目前我們有三種不同的方法來完成賭約，每一種選項(xiàng)都有它的缺點(diǎn)。因?yàn)槲覀兓槟吧?，我們無法相信彼此;強(qiáng)制達(dá)成一個法律協(xié)議太過昂貴以至于難以實(shí)行;尋求共同朋友的幫助再次引發(fā)信任問題。
以太坊的智能合約能夠解決這類問題。智能合約就像共同信任的朋友，只不過寫在代碼中。以太坊允許我們開發(fā)一款向雙方收取價(jià)值100美金的以太幣的軟件，第二天通過開源天氣API來查詢天氣結(jié)果，將價(jià)值200美金的以太幣都轉(zhuǎn)交給勝者。
一旦智能合約被簽署，它無論如何都不可能被修改。因此，你可以確保它在任何情況下被執(zhí)行，無論合約發(fā)出了什么指令。
但是智能合約如何被執(zhí)行呢?它如何關(guān)聯(lián)區(qū)塊鏈呢?
智能合約如何與區(qū)塊鏈關(guān)聯(lián)?
當(dāng)智能合約被執(zhí)行時，它會將執(zhí)行信息作為一次交易記錄在區(qū)塊上。從一個很高的層面來看，在以太坊的區(qū)塊鏈上的一次交易執(zhí)行如下：
這些字段除了一個地方外，都較好理解。“data”字段賦予了以太坊特殊性，它用來記錄一次交易中智能合約的創(chuàng)建與執(zhí)行。任何以太坊的區(qū)塊鏈上的區(qū)塊能夠包含三種交易：
1.在一個用戶和另一個用戶之間常見的轉(zhuǎn)移交易
這些都是網(wǎng)絡(luò)中常見的類似比特幣的交易。如果你直接將以太幣發(fā)給你的朋友，那么“data”字段將置空。
2. 將以太幣從一個賬戶發(fā)送出來，但目標(biāo)賬戶為空
當(dāng)沒有目標(biāo)賬戶的交易進(jìn)行時，意味著交易的目的是使用“data”字段中的內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建一個新的智能合約。“data”字段包含的軟件代碼使它看起來就像網(wǎng)絡(luò)中的另一個用戶 。
3. 將以太幣從一個賬戶發(fā)送到一份智能合約
每當(dāng)一個賬戶用戶(或一個智能合約)想要執(zhí)行一份智能合約時，他/她/它就需要與智能合約進(jìn)行交易，并在“數(shù)據(jù)”字段中存儲執(zhí)行指令。
就像其他的區(qū)塊鏈，無論上文提及的三種交易在任何時間發(fā)生，都會向全網(wǎng)發(fā)出通知，每個賬戶用戶都會記下。除了注意到記錄，每個節(jié)點(diǎn)都會執(zhí)行指定的智能合約，使得EVM狀態(tài)與網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)保持同步。
每個節(jié)點(diǎn)執(zhí)行軟件中的一部分，從而使整個網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)一個巨大的(但速度較慢)的去中心化計(jì)算機(jī)。為了永久化，每一次執(zhí)行都會存儲到區(qū)塊鏈中。
等會兒，我聽說聽到有個詞叫GAS，這是什么?
我剛告訴你執(zhí)行智能合約的賬戶必須付一定的費(fèi)用。它付給那些消耗了內(nèi)存、存儲空間、計(jì)算能力和電力來執(zhí)行智能合約的節(jié)點(diǎn)。
為了計(jì)算智能合約的費(fèi)用，每一條語句都有一個指定的費(fèi)用。舉例來說，如果你執(zhí)行的這條語句使用了節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存，這種語句就有一個特定的費(fèi)用。如果你執(zhí)行的語句使用那個節(jié)點(diǎn)的磁盤空間，這種語句就有附加的具體的費(fèi)用。這種費(fèi)用就叫做Gas。最終，Gas通過一定的匯率轉(zhuǎn)變成以太幣。
當(dāng)你執(zhí)行智能合約，你必須預(yù)定義要消耗的Gas的最大值。當(dāng)Gas達(dá)到這個值時，執(zhí)行將被終止。這是為了避免智能合約中出現(xiàn)無限循環(huán)，使得程序重復(fù)一個語句集合時而不再往下執(zhí)行。
這種情況往往是因?yàn)榫幊陶叽中拇笠?。每一次重?fù)消耗一些指定的Gas，這使得無限循環(huán)成為有限。因?yàn)橐粋€編程者的失誤而使得節(jié)點(diǎn)執(zhí)行停滯沒有任何意義。Gas的概念解決了這個問題。
同學(xué)們，這就是以太坊
以太坊不僅僅用于交易加密貨幣，它真正的價(jià)值存在于它的使命。以太坊的使命是讓用戶能夠使用包含數(shù)千個動力節(jié)點(diǎn)的世界級去中心化計(jì)算機(jī)。
當(dāng)然，由于每一個簡單的語句都被網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，去中心化、分布式電腦計(jì)算機(jī)會變得緩慢而昂貴。但是慢的反面是什么?是更快的，但是中央化控制的服務(wù)器。
為了享受使用中央計(jì)算機(jī)帶來的較低消耗，我們給予它們控制我們的權(quán)利。如果中央計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)宕機(jī)或者被攻擊，它將連累所有連接的用戶。而一臺去中心化的計(jì)算機(jī)只有在所有節(jié)點(diǎn)都被攻克后才會宕機(jī)，所以它總是能工作的。只要有網(wǎng)絡(luò)，就有以太坊。
原文：https://hackernoon.com/wtf-is-ethereum-c65e0d67ac09
【本文是51CTO專欄機(jī)構(gòu)大數(shù)據(jù)文摘的原創(chuàng)譯文，微信公眾號“大數(shù)據(jù)文摘（ id: BigDataDigest）”】
