信比特解读以太坊如何运作第三章

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以太坊是一个区块链项目平台,旨在使创建不受一个实体管理或控制的应用程序变得更加容易。相反,它们由代码控制。

全面的基础架构可帮助这些应用程序正常工作。 

以太坊从比特币的协议及其底层的区块链技术中大量借用,但它使该技术适用于支持资金以外的应用程序。简而言之,区块链是不断增长的去中心化交易记录列表。区块链的副本由网络中的每台计算机保存,由世界各地的志愿者运行。这种全球性的机构取代了中介机构。

总体而言,以太坊由以下几个关键部分组成:

  • 智能合约:在什么条件下货币可以易手的规则。
  • 以太坊虚拟机(EVM):以太坊的一部分,执行以太坊规则,并确保提交的交易或智能合约遵循规则。 
  • 以太坊区块链:以太坊的整个历史-每个交易和智能合约调用都存储在区块链中。
  • 以太:以太坊的令牌,在以太坊上进行交易和执行智能合约是必需的。
  • 工作量证明:这是以太坊的共识模型,将整个系统粘合在一起,可确保网络上的每个人都遵循规则。

但是,以太坊开发人员预计在未来几年内将做出一些彻底的改变。以太坊2.0于2020年12月1日开始推出,将升级以太坊的工作方式,尤其是其工作量证明的骨干。

以太坊智能合约

让我们从智能合约开始,因为它们是以太坊的全部内容。

通过智能合约,可以对货币可以在货币自身内部流动的条件进行编码,从而无需信任中介机构。它们是任何加密货币的一部分。例如,比特币无需第三方(例如银行)就可以直接在Alice和Bob之间进行付款,从而促进并监督交易。在使用加密货币之前,这在在线商务中是不可能的。 

以太坊的目标是通过抽象化比特币的设计来扩展智能合约,以便开发人员可以将技术用于不仅仅是简单的交易的交易,还将其使用扩展到具有额外步骤和新所有权规则的协议。例如,快速金融支出使用智能合约执行一项规则,除非支出人偿还这笔钱,否则不会将其支出。
(玛丽亚·库兹涅佐夫)

一些以太坊服务(例如Compound)正在尝试允许用户通过管理钱(而不是公司)的智能合约来借钱或借钱。

尽管智能合约的这种灵活性是以太坊相对于比特币的主要创新,但一些研究人员和开发人员批评了这一设计决定,认为这为更多的安全漏洞提供了可能性。

以太坊区块链

所有这些智能合约的历史记录都存储在以太坊区块链中。以太坊区块链的结构与比特币非常相似–它是整个智能合约和交易历史的共享记录。

来自世界各地的数百名志愿者存储了很长的完整以太坊区块链的副本。这是使以太坊去中心化的一项功能。 

这些中的每一个在以太坊网络中都被称为“节点”。每次使用以太坊智能合约时,成千上万的计算机网络都会对其进行处理,以确保用户遵守规则。 

所有这些节点均已连接。除了存储此数据外,每个以太坊节点都遵循相同的规则集,以接受交易和运行智能合约。 

与比特币相比,以太坊节点存储的不仅仅是交易细节。网络需要跟踪所有这些应用程序的“状态”或当前信息,包括每个用户的余额,所有智能合约代码,全部存储在哪里以及所做的任何更改。

以下是每个节点中存储的内容的摘要:

  • 帐户:每个用户可以拥有一个帐户,该帐户显示该用户拥有多少个以太币。 
  • 智能合约代码:以太坊存储智能合约,描述了解锁和转移资金需要满足的规则。
  • 智能合约状态智能合约的状态。 

以太坊虚拟机(EVM)

每个以太坊节点还具有执行智能合约的以太坊虚拟机(EVM)。所有节点均同步运行。

开发人员以人类可读的编程语言编写的智能合约无法被计算机读取。必须将它们转换为字节码,这是计算机可以理解的语言,但对人类来说却是无聊的。
(玛丽亚·库兹涅佐夫)

然后,EVM接管。它可以执行至少140个不同的“操作码”,每个操作码都可以执行特定的任务,例如加号或存储数据。

以太币和以太坊交易

(克里斯·利弗拉尼/ Unsplash)
用户如何与以太坊互动? 

使用智能合约和使用以太坊应用程序需要以太坊(Ethereum的本机令牌)形式的资金在以太坊上几乎任何事情都需要以太坊,而当它被用来在网络上执行智能联系时,它通常被称为“ gas”。以太坊可以用来调用智能合约:例如,合约可以触发Twitter(或其他)上的帖子,或者可以触发账户开始在基于以太坊的借贷平台上借币。 

以太坊使用账户来存储以太币,类似于银行账户。

有两种类型的帐户:

  • 外部拥有的帐户(EOA):普通用户用于持有和发送以太币的帐户。
  • 合约账户:这些单独的账户持有智能合约,可以通过EOA的以太交易或其他事件触发。

调用智能合约不是免费的。每笔交易都会花费一些以太币,该费用会随着交易使用的计算量而增加。另外,当以太坊拥塞时,费用会上升。
 

以太坊的工作量证明

请记住,网络中的每个节点都拥有网络交易和智能合约历史的副本。每次用户执行某项操作时,网络上的所有节点都必须同意发生此更改。

比特币首先实施的算法工作量证明使这些遥远的节点保持同步。 

矿工是防止不良行为的行为者,例如确保没有人为了游戏系统花钱一次以上。为了赢得比特币,矿工们在设备和电力上花费了数千美元。如果他们促进重复消费交易,他们将失去这些比特币奖励,因此他们被鼓励不要这样做。

此处的目标是使矿工和节点的网络承担起转移州与州之间转移的责任,而不是像PayPal或银行这样的授权机构。比特币矿工证实了比特币所有权从一个人到另一个人的转移。以太坊虚拟机(EVM –参见上文)与开发人员最初编写的任何规则执行合同。

但是,以太坊可能不会长期使用工作量证明。它的开发人员长期以来一直致力于切换到不同的算法,即权益证明,他们希望该算法有可能整体上减少能耗并提高安全性。该算法在某些领域存在争议。批评者认为,股权证明尚未被证明是可行的,或者像工作证明一样安全。是否有争议,随着2020年12月1日开始的以太坊2.0升级,这种转变将逐步发生。

以太坊常见问题解答

以太坊2.0将如何改变以太坊的工作方式?

当全面实施(估计数年)后,以太坊2.0将极大地改变以太坊的工作方式。以太坊的主要限制是它不能像许多其他加密货币一样一次支持许多用户。

即使使用以太坊2.0,以太坊能否超越这些障碍,以至于网络支持的应用程序将能够处理Instagram或YouTube等主流应用程序的使用量仍有待观察

为什么以太坊gas费最近上涨了?

这是以太坊不可或缺的一部分。同时使用该平台的人越多,平均费用或“gas”费用就越高。那是因为那里有数千个以太坊节点,并且每个节点都在编译和执行相同的代码。但是,您可能会想,这不比普通计算贵吗?是的。开发人员正试图使其更便宜。

官方的以太坊开发者教程承认了这种低效率,并指出:“大致来说,使用启发式方法是,您将无法在EVM上执行1999年以来无法在智能手机上执行的任何操作。”

在哪里可以了解有关以太坊工作原理的更多信息?

我们只是刮擦了表面。在比特币和复仇白皮书提供blockchains和智能合同的机制打下坚实的基础。TruStory联合创始人兼首席执行官Preethi Kasireddy编写了一份详尽的指南,其中包括彩色图表。信比特bitpoa每天都会报道以太坊新闻,包括以太坊2.0的进展和挫折,这将彻底改变以太坊的工作方式。

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