以太坊究竟是什麼?跟比特幣有什麼關係?

lee
BeReal
Published in
Sep 14, 2021

這篇也是獻給加密網絡初心者的入門文章,看完你會了解什麼是以太坊,他在整個區塊鏈網絡中扮演什麼角色。

最具潛力的加密貨幣與去中心化應用平台

以太坊(Ethereum)是一個有智慧型合約功能的去中心化開源公共區塊鏈平台。以太幣(ETH)是以太坊的原生加密貨幣。截止 2021 年 8 月,以太幣是市值第二高的加密貨幣,僅次於比特幣

以太坊是使用最多的區塊鏈,因為他開源的技術資訊讓全世界的開發者可以參與新的應用提議。

延伸:什麼是去中心化?什麼是開源?什麼是區塊鏈?公共 vs. 私有區塊鏈?

以太坊的概念首次在2013至2014年間由程式設計師維塔利克·布特林受比特幣啟發後提出,大意為「下一代加密貨幣與去中心化應用平台」,在2014年透過ICO眾籌得以開始發展。

截至2018年6月,以太幣是市值第二高的加密貨幣,以太坊亦被稱為「第二代的區塊鏈平台」,僅次於比特幣

以太坊的特點

相較於較大多數其他加密貨幣或區塊鏈技術(沒錯還有其他的),以太坊的特點包括下列:

  • 智慧型合約(smart contract):儲存在區塊鏈上的程式,由各節點執行,需要執行程式的人支付手續費給節點的礦工或權益人。(延伸:什麼是節點?什麼是礦工?什麼叫智慧型合約?)
  • 分散式應用程式:以太坊上的分散式應用程式不會停機,也不能被關掉。
  • 代幣(tokens):智慧型合約可以創造代幣供分散式應用程式使用。分散式應用程式的代幣化讓使用者、投資者以及管理者的利益一致。代幣也可以用來進行首次代幣發行
  • 叔塊(uncle block):將因為速度較慢而未及時被收入母鏈的較短區塊鏈併入,以提升交易量。使用的是有向無環圖的相關技術。
  • 權益證明(proof-of-stake):相較於工作量證明更有效率,可節省大量在挖礦時浪費的電腦資源,並避免特殊應用積體電路造成網路中心化。(測試中)
  • 燃料(gas):由交易手續費的概念擴充,在執行各種運算(computation)時需計算燃料消耗量,並繳交燃料費,包括傳送以太幣或者其他代幣也被視為一種運算動作。

第二層功能

除了在主鏈上執行的各種功能,為了支援智慧型合約所需的高運算量以及資料容量,以太坊也積極開發第二層功能來減輕主鏈的負擔,擴展其實用規模。目前的主要方案包括以下:

  • 支鏈:用較小的分支區塊鏈運算,只將最後結果寫入主鏈,可提升供單位時間的工作量。
  • Plasma支鏈:2020年6月起由OMG測試中。
  • Rollup支鏈:2019年開發團隊將重心由Plasma轉移至Rollup,目前正在開發中。
  • 狀態通道(state channels):原理類似比特幣的閃雷網路,可提升交易速度、降低區塊鏈的負擔,並提高可擴展性。尚未實作,開發團隊包括雷電網路(Raiden Network)和行動性網路(Liquidity Network)。
  • 分片(sharding):減少每個節點所需紀錄的資料量,並透過平行運算提升效率(尚未實作)。

智慧型合約

以太坊最重要的技術貢獻就是智慧型合約。智慧型合約是儲存在區塊鏈上的程式,可以協助和驗證合約的談判和執行。以太坊的智慧型合約可以數種用圖靈完備的程式語言寫成。紐約時報稱以太坊平臺是一台由眾多使用者構成的網路來運轉的公用電腦,並用以太幣來分配和支付這台電腦的使用權。經濟學人則說明智慧型合約可以讓眾多組織的資料庫得以用低廉的成本互動,並且讓使用者寫下精密的合約,功能之一是產生去中心化自治組織,也就是一間只是由以太坊合約構成的虛擬公司。

因為合約內容公開,合約可以證明其宣稱的功能是真實的,例如虛擬賭場可以證明它是公平的。另一方面,合約的公開性也表示如果合約中有漏洞,任何人都可以立刻看到,而修正程式可能會需要一些時間。The DAO 就是一個例子,無法即時阻止。

智慧型合約的許多細節仍在研究中,包括如何驗證合約的功能。微軟研究院的報告指出要寫出完善的合約可能非常困難,討論了微軟開發的一些可以用來驗證合約的工具,並提到如果大規模分析各個已發布的合約,可能發現找出大量的漏洞。報告也說可以證明Solidity程式和以太虛擬機編碼的等同性。

程式語言

Gavin Wood 寫的《以太坊黃皮書》中定義了以太虛擬機的運作流程。智慧型合約可以專門為此開發的 Solidity 程式語言寫成,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。智慧型合約之後會編譯成位元組碼,然後發布在以太坊區塊鏈上。

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。開發人員正研究將資料切分(Sharding)的技術套用至以太坊。2016 年 9 月布特林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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