定义以太坊的特性

以太坊是一个用于去中心化应用程序 (DApps) 的全球开源区块链平台，由智能合约提供支持并嵌入了本地数字货币以太币 (ETH)。 在以太坊上，可以编写代码来根据编程条件控制数字价值的转移。 以太坊主要用于三个目的：一是在 ETH 中存储价值，二是供用户在 ETH 中发送或接收付款以结算交易，三是通过在 ETH 中支付的交易费用（即，授权 DApps）。 这些费用是根据执行代码的成本计算的。

2013 年 11 月，Vitalik Buterin 发布了一份概念化以太坊的白皮书，在七位联合创始人和其他开发人员的贡献下，该网络于 2015 年 6 月启动。初始开发由 Ethereum Switzerland GmbH (EthSuisse) 领导，目前由以太坊基金会，一家总部位于瑞士的非营利组织。

在成立之前，以太坊旨在通过整合一个能够部署智能合约和更复杂结构（如 DApp 和分布式自治组织（DAO））的平台，扩展比特币等作为点对点（P2P）数字货币的主要功能). 它的进步是由其全球开发者社区的共同努力推动的，该社区被认为是所有数字货币网络中最大的。 目前，以太坊正处于第四个开发阶段，称为 Serenity 或以太坊 2.0，它将分几个阶段推出，预计将在 2022 年之后完成。

以太坊简史

在下一节中，我们将简要描述以太坊历史上的三个主要时期：网络启动前的事件； 2016 年 6 月臭名昭著的 DAO 黑客攻击； 以及以太坊近期和未来的发展。 一个规划阶段。

第 1 部分：网络启动前（2013 年初至 2015 年 7 月 30 日）

2013 年，早期比特币贡献者和比特币杂志联合创始人 Vitalik Buterin 在最初的白皮书中首次将以太坊作为“世界计算机”概念证明。 作为比特币的早期采用者，Buterin 指出数字货币及其相关的区块链可能比简单的点对点电子价值转移更方便。 为了实现这一宏伟愿景，他着手创建一个完整的虚拟生态系统，其中包括一个全球区块链和智能合约编程平台。 两者都将由本地数字货币 ETH 支持。

通过将编程功能直接集成到以太坊协议中，世界各地的开发人员将能够使用以太坊 ETH 实现支付自动化，从而设计出托管在公共区块链上的新型去中心化应用程序。通过使用智能合约，以太坊上的应用程序可以自动传输信息和价值动态条件，从而为新的互联网经济（即 Web3.0）提供定制的商业模式

2013 年底和 2014 年初，Buterin 与 Mihai Alisie、Amir Chetrit、Charles Hoskinson、Anthony Di Iorio、Dr. Gavin Wood、Joseph Lubin 和 Jeffrey Wilke 共同创立了以太坊。 此后不久，Gavin Wood 在黄皮书中编写了以太坊的第一个功能实现，详细介绍了该协议的技术细节，包括以太坊虚拟机 (EVM) 和智能合约编程语言 Solidity。 在平行的道路上，成立了两个实体来监督以太坊的发展：2014 年 2 月成立的营利性 EthSuisse 和 2014 年 7 月成立的非营利性以太坊基金会。

在 2015 年 7 月 30 日网络启动时，基于 2014 年 7 月至 8 月举行的初始众筹筹集的约 1800 万美元，创建并分发了 7200 万个 ETH。在网络启动的同时，决定解散 EthSuisse 并指定以太坊基金会作为致力于加速采用和使用的唯一组织。

图 1：ETH 初始供应分布

第 2 部分：DAO 黑客攻击（2016 年 6 月 17 日）

2016 年 4 月 30 日，区块链和物联网 (IoT) 解决方案公司 Slock.it 宣布在以太坊上推出“The DAO”。 The DAO 定位为去中心化风险投资基金，在其 28 天的众筹窗口期间筹集了超过 1.5 亿美元。 DAO根据成员的投资比例授予投票权，成员可以投票资助项目。 如果一个项目被证明是有利可图的，成员将根据相关智能合约的条款和他们在 DAO 中的股份获得奖励。

然而，DAO 并没有按计划工作。 2016 年 6 月 17 日，一名匿名黑客利用构建 DAO 的智能合约代码中的一个漏洞，将大约 6000 万美元的 ETH 提取到隔离的钱包地址。 结果，随着投资者抛售所持股票，ETH 市场经历了大规模抛售。

由于无法追回被盗资金，数字货币社区一直在争论如何最好地纠正这种情况。 最终，决定在 2016 年 7 月 20 日进行一次硬分叉，创建一个新版本的以太坊区块链。 这个版本将被称为以太坊，删除所有被盗记录，并将被盗的 ETH 归还给原主人。 原来的以太坊协议更名为以太坊经典，其原始代币更名为ETC。 Ethereum Classic 保留交易历史，包括 DAO 盗窃，以维护去中心化治理和不变性的基本原则。

今天，以太坊和经典以太坊网络共存，并且在许多方面才刚刚开始互操作。 尽管这两个网络在功能和实际应用功能上相似，但自硬分叉以来它们之间的底层分离导致了技术架构、开发理念和治理原则的显着差异。

第 3 部分：以太坊的四个阶段（2015 年 7 月 30 日 -？）

以太坊的发展分为四个主要阶段，其中一些又细分为多个阶段。 每个阶段都像硬分叉一样集成到主要协议中，并且功能在测试网中进行了全面测试。 随着时间的推移，路线图已经演变为反映社区共识。 对以太坊项目的贡献是达到其最后阶段 Serenity，其目标是成为一个全球可扩展的支付网络和智能合约平台，抵抗中心化治理。

第 1 阶段：Frontier - 2015 年 7 月 30 日，以太坊网络启动，使用户能够挖掘 ETH 并测试基本功能。

第 2 阶段：Homestead - 2016 年 3 月 14 日更新了 Solidity 并添加了几个参数的维度，包括 gas 价格和成本。

第 3 阶段：大都会 - 拜占庭 - 2017 年 10 月 16 日 通过添加 zk-SNARKs 和难度炸弹作为通货膨胀 ETH 发行的基础来提高隐私和安全性。

阶段 3.5：大都会 - 君士坦丁堡 - 2019 年 2 月 28 日改进智能合约并探索使用状态通道的可扩展性解决方案。

阶段 4：Serenity - 以太坊 2.0 - 预计在 2022 年之后？ 将分几个阶段实施，将以太坊转换为权益证明 (PoS) 协议，包括用于网络性能和扩展的以太坊 Web 组件 (eWASM) 支持的智能合约编程语言。

请参阅 EthHub，了解对四个阶段中每个阶段引入的功能的全面描述。

定义以太坊的特性

以太坊网络旨在扩展比特币的用例，并充当去中心化的世界计算机。 比特币使用一种有限的脚本语言，只允许 P2P 价值转移，而以太坊被设计为计算通用和图灵完备的，促进了与 ETH 的更高级类型的可编程数据交互。

尽管如此，以太坊和比特币具有以下一些特征，尽管程度不同：

• 去中心化：以太坊目前采用PoW，有效地消除了中央机构（如政府和金融机构）验证交易或基于智能合约运营网络的需要。 Buterin 声称区块链在政治和架构上是去中心化的，但在逻辑上是集中的，其中节点在网络中具有平等的权力并且必须协作以验证交易。 值得警告的是，虽然治理设计是去中心化的，但以太坊网络中的去中心化矿池可能存在风险。截至 2020 年 2 月 12 日，两个最大的矿池控制着超过 50% 的网络哈希率

• 无需授权：任何人都可以参与网络。

• 安全性：在PoW 协议中，“只要诚实节点比集体攻击者节点控制更多[能量]”，网络就是安全的。 试图在区块链上进行欺诈交易的攻击者必须找到所需的区块，更改交易数据，然后挖掘每个连续的区块，直到欺诈区块被网络确认，这被称为 51% 攻击。 这些攻击的主要障碍是它们的计算成本很高并且收益不确定，因此不太可能发生。 尽管 2016 年的 DAO 黑客事件引起了人们对以太坊安全的担忧，但 Atzei 等人。 (2016) 发现攻击的主要原因是 Solidity（用于设计以太坊智能合约的编程语言）中的漏洞以太坊eth最新消息，而不是网络本身的漏洞。 但值得注意的是，随着Serenity的完成，以太坊将从PoW网络安全模型过渡到PoS网络安全模型。 作为以太坊网络的重大更新，任何未能正确实施此类更改都可能对以太坊的价值产生重大不利影响。

• 开源：以太坊项目的源代码可在互联网上获取，任何人都可以自由访问、贡献或分叉。 这是建立信任和积累用户的重要特征，以太坊项目拥有所有数字货币社区中最活跃的开发者就是证明。 用户可以提出以太坊改进提案（EIP），这些提案旨在改进网络并遵循严格的技术准则。

• 透明：所有交易都记录在以太坊区块链上，并且在世界任何地方都可以公开查看。

• 伪匿名：公共钱包地址不直接链接到任何个人身份信息。 然而，在目前的状态下，完全匿名是很难实现的。 这是因为任何以太坊交易中涉及的地址在区块链上都是永久公开可见的。 来自一个钱包的多笔交易或托管解决方案或交易所的数据泄露等信息基本上可以追溯到个人。

• 通缩供应：最初创建了7200 万个ETH。 ETH 的供应量根据通缩机制增加，该机制将随着网络的成熟而不断调整。 但是，没有指定的最大供应上限。 建立透明的货币供应和发行时间表对于评估数字货币的长期可投资性至关重要。

以太坊的主要特点

以太坊是第一个将平台与智能合约功能相结合的数字资产。 它由以下元素组成，这些元素对于理解网络及其许多应用程序至关重要。

以太坊 (ETH)

ETH是以太坊独有的数字货币。 它有三个主要目的：一是在ETH中存储价值，二是允许用户发送或接收ETH来结算交易，三是通过ETH支付交易费用（称为“Gas”）以方便网络运行（启用 DApp）。 费用基于执行代码的计算成本。 Gas 是用于智能合约代码执行的内部价值单位，通过测量执行给定指令的计算成本来计算。 矿工和智能合约程序员根据等量的 Gas 以 ETH 收取交易费用。 Gas价格的最小单位是Wei，1018 Wei等于1ETH。

智能合约

智能合约是一行代码，可以促进任何有价值的东西的交换，例如金钱、信息、财产或投票权。 它们被上传到区块链并且执行的交易不能被篡改。 使用智能合约，用户可以发送或接收 ETH、创建市场、存储已登记的债务或承诺、代表财产或公司的所有权、根据一组逻辑指令转移资金，并在合规的产品或发行中形成新的数字资产。 智能合约的概念最早是由专门研究数字货币的著名计算机科学家和 BitGold 的创始人 Nick Szabo 提出的，并在 1997 年的一份白皮书中对其进行了讨论。

坚固性

Solidity 是以太坊的主要编程语言。 它用于编写智能合约、开发 DApp、构建 DAO 以及操作基于以太坊技术的物联网 (IoT) 设备。 以太坊网络的其他语言，如 Vyper，至今仍然存在，而其他语言，如 Serpent 和 Mutan，则已被弃用。

去中心化应用程序 (DApps)

DApp 是使用以太坊网络中的智能合约构建的应用程序、程序或工具。 DApps 在许多领域都有潜在的用例，包括金融服务、资产管理、供应链管理、身份管理以及数据存储的加密和传输。 一些基于以太坊区块链构建的流行 DApp 包括 MakerDAO、CryptoKitties 和 IDEX。 特别是 MakerDAO，它是目前最大的去中心化金融 (DeFi) 平台。 作为以太坊的实际应用，它具有使金融服务民主化的潜力。 截至 2020 年 2 月 12 日，约有 310 万个 ETH 被锁定为 DeFi 抵押品。

去中心化自治组织 (DAO)

去中心化自治组织 (DAO) 是独立于中央管理机构的组织。 与所有权在股东之间分配的传统公司所有权不同，DAO 由提供代币的人所有，他们也获得投票权。 此外，DAO 的规则由其附带的智能合约决定。

以太坊算法

尽管以太坊的 Ethash 和比特币的 SHA-256 都使用 PoW，但这两种协议在处理 ASIC（特殊用途矿工）的方式上有所不同。 在 Ethash 中，GPU（图形处理单元）是首选设备，与用于 SHA-256 的 ASIC 相比，GPU 相对便宜。 因此，以太坊挖矿过程更加平等，进入成本门槛更低。 也降低了挖矿中心化的可能性，降低了网络被攻击的风险。 但是，采用 Ethash 的代价是计算需要更多的内存。 有关 Ethash 的更多技术细节，请参阅 Github 上的开源指南。

以太坊虚拟机 (EVM)

EVM 由 Gavin Wood 博士于 2014 年创建，详情参见以太坊黄皮书原版，即白皮书的技术版本。 虚拟机 (VM) 是模拟计算机行为的软件，本质上是在普通计算机上执行任何活动的操作环境。 它允许用户测试功能并消除托管虚拟机的主机上的攻击和故障风险。 如果虚拟机受到损害并且某些功能受到损害，用户可以简单地退出虚拟机。

EVM 处理以太坊区块链的状态并执行网络上的所有智能合约、DApp 和 DAO。 它是图灵完备的，这意味着给定足够的时间和内存，程序将运行直到完成。 这是区块链技术的一项重大创新，因为它允许复杂的条件逻辑并为更复杂的程序提供基础。 其他虚拟机，如 SputnikVM，正在开发中并越来越多地用于以太坊区块链项目。

挖矿奖励

一开始，创建了 7200 万个 ETH 并分发给公众、以太坊基金会和开发人员。 以太坊配备了抑制通货膨胀的机制来控制新 ETH 的发行速度，目前上限为每年 1600 万个 ETH。 这背后的考虑是为了防止随意创造货币，导致恶性通货膨胀或操纵。

成功确认交易并将其上传到区块链的矿工通过为他们的努力获得区块奖励来提供激励以太坊eth最新消息，这促进了网络使用的指数增长。 区块奖励从 5 ETH 开始，在拜占庭硬分叉后减少到 3 ETH，在君士坦丁堡硬分叉后减少到现在的 2 ETH。 与比特币一样，以太坊矿工也可能赚取额外的 ETH 交易费用。

图 2：以太坊提案的挖矿奖励计划

自成立以来，区块奖励的历史如下：

• 区块#0 到区块#4,369,999：5 ETH

• Block #4,370,000 到 Block #7,280,000：3 ETH（由 EIP-649 更改）

• 迄今为止第 7,280,000 个区块：2 ETH（通过 EIP-1234 更改）

以太坊的潜在优势

以太坊协议旨在与传统金融机构、支付渠道和其他数字货币网络相比具有三个潜在优势：

1. 突破性的智能合约功能：以太坊是第一个集成智能合约平台的数字货币网络。 由于此功能，现实世界的用例开始出现并维持价值（例如 DeFi）。 考虑到以太坊在过去几年中作为第二大数字货币网络的地位，重要的是要认识到以太坊在数字资产类别和传统金融领域的影响。

2. 活跃的开发者社区：以太坊是最受欢迎的数字货币网络之一，涵盖 Github 活动的所有指标，包括提交数量、贡献者总数、项目观察者总数和星星总数

3. 机构和企业支持：企业以太坊联盟（EEA）是一个致力于促进企业和个人采用和使用以太坊的组织。 它还致力于构建企业区块链解决方案和以太坊区块链的潜在私有联盟版本，以解决以前未满足的业务需求。 它由 450 多家跨国公司组成，包括微软、摩根大通、丰田和英特尔。 越来越多的企业加入EEA是一种趋势，在这种趋势下，老牌企业都在探索区块链技术的价值，并在相关计划上投入大量时间和资源。

以太坊的潜在风险

在不同的数字货币网络之间进行选择以使用和投资时，需要考虑一些重要的权衡。选择通常取决于最能满足用户需求的数字货币。 下面我们概述了与投资以太坊相关的四个主要风险：

可扩展性问题

与许多数字货币一样，以太坊面临着可扩展性的限制。 目前，该网络平均每秒只能处理 15 笔交易，而 VISA 等传统支付渠道每秒处理大约 1,700 笔交易。 以太坊进行了多项调整，以适应其原始设计带来的扩展挑战。 然而，可扩展性仍然是以太坊网络面临的最大挑战之一，并且仍然是开发人员积极研究的领域。

目前正在研究两种方法来解决以太坊的可扩展性问题：一种是链上，或第 1 层（指主区块链）。 二是链下，即layer 2（指在主链之外实现功能，如Plasma、侧链、支付通道、状态通道等）。

有关以太坊 2.0 计划的可扩展性功能的更多信息，请参阅以太坊 Github。

权力下放程度

以太坊网络的去中心化程度可能存在风险，尤其是涉及矿池时。 例如，截至 2020 年 2 月 12 日，前两大矿池控制了超过 50% 的网络哈希率。

竞争

以太坊面临来自许多通用平台数字货币网络的激烈竞争，包括 Ethereum Classic、Horizen、Eos 和 Tezos 等。 这些中的每一个都可以被视为以太坊的直接或间接竞争对手，并且这些用例中的一个或某些用例是否更好地服务于 DApps、智能合约功能或其他用例还有待观察。 也有可能这些网络集体失败，或者由于市场竞争的力量，它们的某些组合同时成功。 然而，与上述（和其他）竞争网络相比，以太坊对开发人员、交易所上市、应用程序和底层网络基础设施（如钱包和前端支付处理软件）的采用和扩展率更高。

智能合约不稳定

由于智能合约生成的交易很难停止或逆转，因此底层代码中的任何错误都可能削弱网络。 例如，2016 年 The DAO 中的一个漏洞允许未知攻击者将价值约 6000 万美元的 ETH 转移到隔离的钱包地址。 该事件引发了关于以太坊的争议，导致以太坊分叉为两个网络：以太坊和以太坊经典。 2017 年，Parity Technologies 开发的多重签名钱包软件 Parity 受到两次黑客攻击。 第一次是在 2017 年 7 月，导致 3000 万美元的 ETH 被盗，第二次是在 2017 年 11 月，导致大约 1.6 亿美元的 ETH 被无限期冻结。 智能合约技术相对较新，仍处于开源开发阶段。

货币政策担忧

ETH 没有最大供应上限，货币政策路线图似乎有些模棱两可。 已经提出了几项建议，建议对以太坊网络设置供应上限，以引入货币稀缺性并防止任意创造货币。 特别是在 EIP960 中，Buterin 提出了 1.2 亿个 ETH 的供应上限，但这并没有被社区接受。

监管不确定性

美国证券交易委员会 (SEC) 表示，根据联邦证券法，某些数字资产可能被视为“证券”。 到目前为止，SEC 只确定了两种数字资产，即比特币和以太坊，它不打算将其视为证券。 然而，建立在开源以太坊网络上的代币、产品和企业有许多监管方面的考虑，可能会对以太坊的价格构成进一步的风险。

总结

以太坊迎来了区块链技术的第二波创新浪潮，扩展了比特币提供的用例，并巩固了自己在数字货币生态系统中的独特地位。 以太坊的最终目标是成为领先的智能合约兼容数字货币平台。 尽管 2016 年因 DAO 黑客攻击引发了以太坊经典硬分叉的争议，但以太坊在众多支持者的支持下保持了其在数字货币生态系统中第二大网络的市值地位，并证明了其韧性。 以太坊拥有遍布全球的用户、开发者和企业网络，在技术和社区方面拥有巨大的发展势头，这是竞争平台难以复制的。