以太坊和區塊鏈的關系(科普:從比特幣到以太坊-為什么說以太坊是區塊鏈2.0)
【摘要】以太坊被公認為是區塊鏈2.0的代表項目，它提供了一個內置成熟圖靈完備語言的區塊鏈，使得開發者能夠快速開發出智能合約，從而實現鏈上數字資產的轉移。以太坊還提出了ERC20、ERC721通證標準，直接催生了IC0和NFT的繁榮。現在，以太坊2.0正在規劃建設中，預期新系統的交易吞吐能力、去中心化水平等關鍵指標都會有顯著提升。
以太坊創始人維塔利克·布特林（Vitalik Buterin，中文社區常稱他V神），幾乎符合人們對于天才的一切想象。
維塔利克1994年出生于俄羅斯，他的父親德米特里（Dmitry）是一名計算機科學家。但在他5歲時，維塔利克父母離婚，之后他也隨父親移民加拿大。維塔利克從小就表現出了異于常人的編程天賦，4歲時父親贈送了他一臺電腦作為禮物，他便沉迷于用微軟Excel編寫計算程序，12歲時，維塔利克就開始自己用C++編寫簡單的游戲了，19歲時，他還進入了加拿大計算機名校滑鐵盧大學。
維塔利克的父親是區塊鏈孵化器BlockgeeksLabs的聯合創始人，受到父親影響，維塔利克17歲便接觸到了比特幣，并被比特幣去中心化的優美愿景深深吸引，后來，他開始寫作比特幣相關的博客文章，創立了資訊網站比特幣雜志成為其首席撰稿人。進入大學后僅8個月，維塔利克便休學，全身心投入到以太坊項目的開發之中。如今，維塔利克仍是以太坊團隊的靈魂人物。
以太坊的誕生
比特幣是首個基于區塊鏈的虛擬貨幣系統，實現了極致的“去中心化”，但在應用上，比特幣卻是有所局限的。受其啟發，維塔利克決心設計一個全新的通用型加密貨幣體系，這也就是后來的以太坊。2014年，維塔利克在比特幣雜志上發表了《以太坊：一個下一代加密貨幣和去中心化應用平臺》，文中首次提出了通用型合約等技術，試圖從基礎協議出發創造一個更為通用的區塊鏈系統。以太坊（Ethereum）中的“以太（Ether）”是一個具有悠久歷史的古典概念。這一概念最早由亞里士多德提出，是古希臘哲學中的五大元素之一，代表天空或大氣。此后近代物理學家借用此概念，認為“以太”是電磁波傳播的介質。“以太”被認為存在于各個恒星與行星之間，使人聯想到夏季明朗的天空。
在2014年的邁阿密比特幣會議中，維塔利克正式宣布了以太坊項目，同年7月，以太坊為了募集項目資金，發起了一次特殊的眾籌。以太坊項目眾籌共持續42天，只籌集比特幣，而在以太坊正式發布后，眾籌參與人會按一定比例收到以太坊平臺的通用貨幣以太幣。整個眾籌期間，以太坊項目收到了來自約九千個地址的31,531個比特幣，時價達1800萬美元。以太坊的啟動眾籌極為成功，項目組籌得了足夠的開發資金，這種模式后來也被稱為首次代幣發行（IC0）。
2015年，以太坊正式發布時，參與眾籌的九千個地址總共獲得了來自以太坊項目組的6000萬枚以太幣，這些交易被直接寫入到了以太坊的創世區塊中。另外，以太坊還發行了1200萬枚以太幣直接支付給以太坊基金會（Ethereum Foundation）。以太坊在創世區塊中便有7200萬枚發行量，此后每年通過挖礦增長。區別于比特幣有限的2100萬枚總供應量，以太坊的供應量在理論上是無限的。
以太坊與智能合約
在以太坊項目白皮書中，V神提到了以太坊項目的設計目標：“以太坊的目標就是提供一個帶有內置的成熟的圖靈完備語言的區塊鏈，用這種語言可以創建合約來編碼任意狀態轉換功能，用戶只要簡單地用幾行代碼來實現邏輯，就能夠創建以上提及的所有系統以及許多我們還想象不到的的其它系統。”
簡單來說，這也就是打造一個能夠運行智能合約以及去中心化應用的平臺（Platform for Smart Contract and Decentralized Application）。為此，以太坊內置了圖靈完備的專用編程語言Solidity，運用此腳本語言，開發者能夠創建所謂“智能合約”，從而實現區塊鏈上數字資產的轉移（也就是V神所說的“編碼任意狀態轉換功能”）。接著，開發者們可以使用官方工具輕松開發去中心化應用，并運行于以太坊網絡配置的虛擬機（Ethereum Virtual Machine）上。而以太坊用戶則能夠以以太幣作為系統的“燃料”（Gas fee），維持應用的運行。在以太坊中，賬戶被分為兩類，一類是由普通用戶用私鑰控制的外部賬戶（Externally Owned Account），一類則是內部儲存在合約代碼（Contract Account），沒有對應私鑰故而不屬于任何人的合約賬戶。合約代碼完成后，無法自動運行，而是需要外部賬戶對合約賬戶發起交易才能啟動其中的代碼。
比特幣和區塊鏈的誕生重新定義了信任，使得人類首次無須借助第三方中介，便可以實現數字領域的價值轉移。而以太坊以及智能合約的誕生，則大大推進了區塊鏈技術的應用。比特幣網絡是一套分布式數據庫，而以太坊則可看作一臺分布式計算機。以太坊的所有節點共同構成了系統的CPU，共有鏈如同ROM，而智能合約和DAPPs則擔任了其中程序的角色。
借助智能合約，協議條款一經擬定發布，便會被嚴格執行，無法修改。如此以太坊便實現了區塊鏈技術與圖靈架構的融合。在白皮書中，V神設想了以太坊技術的三類應用：非金融應用（Non-financial），半金融應用（Semi-financial）以及金融應用（Financial）。非金融應用包括在線投票，去中心化治理等；半金融應用如智能懸賞支付等等。而以太坊的金融應用則可能是人們最為熟悉的，以太坊提供了靈活可靠的合約方法，能夠建立子貨幣、金融衍生品、對沖合約等等應用。
ERC20和ERC721通證標準
在以太坊白皮書中，V神詳細論述了所謂“Token系統”，Token一般翻譯為“令牌”或“通證”（早前也被翻譯為“代幣”），這催生了以太坊的一個重要應用利用智能合約發行通證。通證是“Token”的音譯，又稱“權益證明”，在區塊鏈領域是一種一般性的說法，用以在區塊鏈上表示資產或價值。通證在機器與機器的交互中尤為重要，被認為是區塊鏈應用的核心，甚至被稱為開啟未來“共識經濟”的鑰匙。
2015年11月，以太坊推出ERC20通證標準，開發者遵循標準編寫智能合約，便可以創建基于以太坊的通用通證。若是開發者通過發售這些代幣來募集資金，這種行為就被稱為IC0。如今，人人都可以按照教程，在半小時內發行一種加密貨幣。
2018年，以太坊社區接受ERC721標準為社區正式的通證標準。ERC20標準下，通證之間是同質、可互換的，并且通證可以無限細分，通證與通證之間，如同兩枚完全相同的硬幣。而在ERC721標準下，通證的最小單位是1，不可細分，并且是不可互換的（Non-fungible Token Standard），基于ERC721標準，各式各樣的NFT項目營運而生，現實世界中的資產如專利、數字藝術品等都得以在區塊鏈上表示出來。
以太坊的未來：以太坊2.0
以太坊和智能合約，帶來了IC0、NFT、DeFi等新興領域的繁榮，但也給以太坊本身帶來了巨大的挑戰。受到自身架構限制，以太坊的交易速度不足以支持其廣泛的應用，網絡交易費（Gas fee）更是居高不下。為此，以太坊基金會設立了路線圖，計劃在2021年前后推出以太坊2.0（又稱serenity，寧靜）。預期在以太坊2.0推出后，當前Gas fee過高的問題將會得到有效緩解，從而推動DeFi的進一步繁榮。而共識機制由PoW轉向PoS后，以太坊系統能耗將大大降低，節點的參與門檻也將下降，從而推動去中心化。此外，由于大量代幣參與質押，市場上的ETH流通量將會下降，預期以太幣價格將會進一步上升。
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