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以太坊（Ethereum）是一个用于去中心化应用（DApps）的全球性开源区块链平台，由智能合约提供支持并嵌入本地数字货币Ether（ETH）。在以太坊上，可以编写代码根据编程条件控制数字价值的传输。以太坊主要用于三个目的：一是将价值存储在ETH中，二是用户以ETH发送或接收付款来结算交易，三是通过以ETH支付的交易费用促进网络运营（即赋能DApp） ，这些费用基于执行代码计算出成本。

Etheeum is a global open-source block chain platform for decentralizing applications (DApps), supported by smart contracts and embedded in local digital currency (Ether (ETH). In Ether, codes can be developed to control the transmission of numerical values according to programming conditions. The Tails are used mainly for three purposes: first, to store values in ETH, second, to settle transactions by the user sending or receiving payments from ETH, and third, to facilitate network operations (i.e. enabling DApp) through transaction costs paid by ETH, which are based on implementation codes.

2013年11月，Vitalik Buterin发布了一份白皮书，将以太坊概念化，在七位联合创始人和其他开发人员的贡献下，网络于2015年6月启动。最初的开发是由Ethereum Switzerland GmbH (EthSuisse)领导的，目前由以太坊基金会（Ethereum Foundation）监管，这是一家总部位于瑞士的非盈利组织。

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，来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共同努力推动的，以太坊的全球开发者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发展阶段，称为Serenity或以太坊2.0，将分几个阶段推出，预计在2022年后完成。

表1：以太坊汇总统计（截至2020年2月12日）

以太坊简史

在下一节中，我们将简要介绍以太坊历史上的三个主要时期：一是网络启动前的事件；二是2016年6月臭名昭著的DAO黑客攻击；三是以太坊近期和未来发展的四个计划阶段。

第1部分：网络启动前（2013年初至2015年7月30日）

2013年，早期比特币撰稿人、比特币杂志（BitcoinMagazine）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提出了这样一种观点，即数字货币及其相关的区块链可以比简单的P2P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提供支持。

通过将编程功能直接集成到以太坊协议中，全世界的开发人员将能够使用以太坊ETH自动支付，设计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在动态条件下自动传输信息和价值，从而为新的互联网经济（即Web3.0）提供定制的商业模式

2013年末和2014年初，Buterin与Mihai Alisie、Amir Chetrit、Charles Hoskinson、Anthony Di Iorio、Gavin Wood博士、Joseph Lubin和Jeffrey Wilke联手创立了以太坊。此后不久，Gavin Wood在黄皮书中对以太坊的第一个功能实现进行了编码，并详细介绍了协议的技术细节，包括以太坊虚拟机（EVM）和智能合约编程语言Solidity。在平行的路径上，成立了两个实体并负责监督以太坊的发展：2014年2月成立的盈利性机构EthSuisse和2014年7月成立的非盈利性机构以太坊基金会。

在2015年7月30日网络启动时，根据2014年7月至8月期间进行的首次众筹中筹集的约1800万美元，创建并分配了7200万ETH。在网络启动的同时，决定解散EthSuisse，并将以太坊基金会指定为致力于加速采用和使用的唯一组织。

图1:ETH初期供应分配

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”。DAO的定位是去中心化风险投资基金，在28天的众筹窗口期内筹集了超过1.5亿美元。DAO根据成员的投资比例，授予成员投票权，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。

但是，DAO并未按计划工作。2016年6月17日，一位匿名黑客利用构建DAO的智能合约代码中的错误，向隔离的钱包地址中提取了约6000万美元的ETH。因此，ETH市场经历了大规模抛售，投资者纷纷抛售手中的份额。

鉴于无法追回被盗资金，数字货币社区内部就如何更好地纠正这种情况展开争论。最终，决定于2016年7月20日进行一次硬分叉，并创建一个新版本的以太坊区块链。该版本将被称为以太坊，删除所有盗窃记录并将被盗的ETH恢复给原始所有者。最初的以太坊协议被更名为Ethereum Classic，其原始代币被更名为ETC。以太坊经典（Ethereum Classic）保留了交易历史，包括DAO盗窃，以保持去中心化管理和不可篡改性的基本原则。

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程序功能上相似，但自硬分叉以来，它们之间的底层分离已导致在技术架构、开发理念和治理原则上产生了重大差异。

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，其中一些细分为多个阶段。每个阶段都像硬分叉一样集成到主协议中，并在测试网中对功能进行全面测试。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为了达到其最后阶段Serenity，在该阶段的目标是成为一个全球可扩展的支付网络和智能合约平台，抵抗集中治理。

第1阶段：Frontier-2015年7月30日，以太坊网络成立，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并增加了几个参数的维度，包括天然气价格和成本。

第3阶段：Metropolis - Byzantium-2017年10月16日，通过添加zk-SNARK和难度炸弹（作为通货膨胀ETH发行的基础），提高了隐私和安全性。

阶段3.5：Metropolis - Constantinople-2019年2月28日改进了智能合约并使用状态通道探索了可扩展性解决方案。

阶段4：Serenity-以太坊2.0-预计于2022年以后?将分几个阶段实施，将以太坊转换为权益证明（PoS）协议，包括以太坊Web组件（eWASM），用于提高网络性能和扩展支持的智能合约编程语言。

有关四个阶段中每个阶段引入的功能的全面说明，请参阅EthHub。

定义以太坊的特征

以太坊网络旨在扩展比特币的使用案例，并作为一个去中心化的世界计算机。虽然比特币使用了一种有限的脚本语言，只允许P2P价值传输，但Ethereum被设计成计算通用的，图灵完备的，便于与ETH进行更高级类型的可编程数据交互。

尽管如此，以太坊和比特币仍具有以下一些特征，尽管它们各自程度有所不同：

1.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的网络运营的需要。Buterin声称，区块链在政治上和架构上是去中心化的，但在逻辑上是集中的，其中节点在网络中拥有同等的权力，并且必须协作来验证交易。值得警告的是，虽然治理设计是去中心化的，以太坊网络中的矿池分散程度可能存在相关风险。截至2020年2月12日，最大的两个矿池控制了超过50%的网络哈希率

2.无需授权：任何人都可以参与网络。

3.安全性：在PoW协议中，网络“只要诚实的节点比集体攻击者节点控制更多的[能量]就安全”。试图在区块链上进行欺诈交易的攻击者必须找到所需的块，更改交易数据，然后挖出每个连续的块，直到欺诈的块被网络确认，这就是所谓的51%的攻击。这些攻击的主要门槛在于，它们的计算成本高，收益不确定，因此不太可能发生。尽管2016年的DAO黑客攻击引发了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，而不是网络本身的漏洞。然而，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，任何未能正确实施这种变更的行为都可能对以太坊的价值产生重大不利影响。

4.开源：以太坊项目的源代码可以在互联网上获得，任何人都可以免费访问、贡献或分叉。这是建立信任和积累用户的一个重要特征，以太坊项目在所有数字货币社区中拥有最多的活跃开发人员就证明了这一点。用户可以提出以太坊改进建议（EIP），这是一种旨在改进网络并遵循严格技术指南的功能建议。

5.透明：所有交易都记录在以太坊区块链上，可在世界任何地方公开查看。

6.伪匿名：公共钱包地址与任何可识别的个人信息没有直接联系。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和公开可见的。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身份。

7.通货紧缩供应：一开始，创造了7200万个以太坊。ETH的供应根据通货紧缩机制而增加，该机制将随着网络的成熟而继续调整。但是，没有指定的最大供应上限。建立一个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结合起来的数字资产。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是以太坊特有的数字货币。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”）促进网络运行（赋能DApps），这些费用基于执行代码计算成本。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在ETH中收取交易费用。Gas价格的最小单位是Wei，其中1018 Wei等于1ETH。

智能合约

智能合约是一行代码，可以方便交换任何有价值的东西，如金钱、信息、财产或投票权。它们被上传到区块链上，执行的交易无法篡改。使用智能合约，用户可以发送或接收ETH，创建市场，存储注册债务或承诺，代表财产或公司的所有权，在一组逻辑指令下转移资金，并在合规的发售或发行中形成新的数字资产。智能合约的概念最早是由尼克·萨博（Nick Szabo）提出的，他是一位专门研究数字货币的著名计算机科学家，也是BitGold的创始人，并在1997年的白皮书中进行了探讨。

Solidity

Solidity是以太坊的主要编程语言。它被用来编写智能合约、开发DApps、构建DAOs和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现在还存在，而其他语言，如Serpent和Mutan，已经被弃用。

去中心化应用程序（DApps）

DApps是利用在以太坊网络中的智能合约构建的App、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。一些在以太坊区块链上构建的流行DApps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，它有可能实现金融服务的民主化。截至2020年2月12日，约有310万ETH被锁定作为DeFi的抵押品。

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。与传统的公司所有权在股东之间分配不同，DAO是由那些提供代币的人拥有的，他们也获得了投票权。此外，DAO的规则由其附带的智能合约确定。

Ethash算法

尽管Ethereum的Ethash和比特币的SHA-256都使用PoW，但这两个协议在处理ASICs（专用矿机）的方式上有所不同。在Ethash中，GPUs（图形处理单元）是首选设备，与针对SHA-256的ASICs相比，GPUs相对便宜。因此，以太坊挖矿过程更加平等，进入成本壁垒更低。它还降低了挖矿集中化的可能性，减少了网络被攻击的风险。然而，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是由Gavin Wood博士于2014年创建的，详细内容见原以太坊黄皮书，即白皮书的技术版本。虚拟机（VM）是模拟计算机行为的软件，本质上是一个运行环境，用于在普通计算机上执行任何活动。它允许用户测试功能，并消除在托管虚拟机的主计算机上受攻击和失败的风险。如果虚拟机受到攻击，并且某些功能受损，用户只需退出虚拟机即可。

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，这意味着只要有足够的时间和内存，程序将一直运行到完成。这是区块链技术的重大创新，因为它允许复杂的条件逻辑，并为更复杂的程序提供了基础。其他虚拟机，如SputnikVM，正在开发中，并在以太坊区块链项目中得到越来越多的利用。

挖矿奖励

一开始，7200万ETH被创建并分发给公众、以太坊基金会和开发商。以太坊配备了抑制通胀的机制，以控制新ETH发行率，目前的上限是每年新增1600万ETH。这背后的考虑是防止任意创造货币，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将因其努力而获得区块奖励，从而提供激励，这促进了网络使用量的指数增长。区块奖励从5 ETH开始，在拜占庭硬叉之后减少到3 ETH，在君士坦丁堡硬分叉之后减少到当前的2 ETH。与比特币一样，以太坊矿工也可能会获得额外的ETH交易费用。

图2：以太坊提案的挖矿奖励时间表

自成立以来，区块奖励的历史如下：

1.区块＃0至区块＃4,369,999：5 ETH

2.区块＃4,370,000至区块＃7,280,000：3 ETH（通过EIP-649更改）

3.区块＃7,280,000至今：2 ETH （通过EIP-1234进行了更改）

以太坊的潜在优势

与传统的金融机构，支付渠道和其他数字货币网络相比，以太坊协议的设计具有三个潜在的优势：

1.开创性的智能合约功能：以太坊是第一个整合智能合约平台的数字货币网络。因为此功能，开始出现现实世界的用例并维持价值（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，必须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Github活动所有指标中最流行的数字货币网络之一，包括提交数量、贡献者总数、项目观察者总数和星标总数

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。它还努力构建企业区块链解决方案和以太坊区块链的潜在私有链、联盟链版本，以满足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。越来越多的公司加入EEA是一种趋势，在这种趋势下，成熟的公司正在探索区块链技术的价值，并投入大量时间和资源用于相关的计划。

以太坊的潜在风险

在选择使用和投资的不同数字货币网络时，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，以太坊在可扩展性方面面临限制。目前，该网络平均每秒只能处理15笔交易，而传统的支付渠道，如VISA，每秒大约处理1700笔交易。以太坊已经进行了几次调整，以适应其最初设计带来的扩展性挑战。然而，可扩展性仍然是以太坊网络面临的最大挑战之一，并且仍然是开发者研究的一个活跃领域。

目前正在研究两种方法来解决以太坊的可扩展性问题：一是链上，或第1层（指主区块链）。二是链下，或第2层（指主区块链以外的功能实现，如Plasma、侧链、支付渠道和状态通道）。

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。

去中心化程度

以太坊网络的去中心化程度可能存在风险，特别是在矿池方面。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

以太坊面临很多通用平台数字货币网络的激烈竞争，包括以太坊经典、Horizen、Eos和Tezos等。其中每一个都可能被视为以太坊的直接或间接竞争对手，而DApps、智能合约功能或其他用例在其中一个或某些用例上的服务是否更好，还有待观察。这些网络也有可能集体失败，或者由于市场竞争的力量，它们的某种组合会同时成功。然而，与上述（及其他）竞争性网络相比，以太坊具有更高的采用率，并扩展到开发者、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。

智能合约的不稳定性

由于智能合约产生的交易可能难以停止或逆转，底层代码中的任何漏洞都可能削弱网络。例如，2016年DAO中的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中。这一事件引发了以太坊的争议，导致它分叉成两个网络：以太坊和以太坊经典。2017年， Parity Technologies开发的多签钱包软件Parity受到两起黑客攻击的影响。第一次是在2017年7月，导致3,000万美元的ETH被盗，第二次是在2017年11月，导致约1.6亿美元的ETH被无限期冻结。智能合约技术相对较新，仍在开源开发中。

货币政策担忧

ETH没有最高供应上限，货币政策路线图似乎有些模棱两可。已经提出了一些提案，建议以太坊网络设置一个供应上限，以引入货币稀缺性，防止任意创造货币。特别是，在EIP960中，Buterin提出了1.2亿ETH的供应上限，但这并没有被社区所接受。

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”。迄今为止，美国证券交易委员会只确定了比特币和以太坊这两种数字资产，它并不打算将它们视为证券。然而，在开源以太坊网络上建立的代币、产品和业务有许多监管方面的考量，可能对以太坊价格构成进一步的风险。

总结

以太坊开创了区块链技术的第二次创新浪潮，扩展了比特币提供的用例，巩固了自己在数字货币生态系统中的独特地位。以太坊最终的目标是成为领先的智能合约兼容数字货币平台。尽管2016年DAO黑客攻击导致以太坊以太坊经典硬分叉备受争议，以太坊仍保持其作为数字货币生态系统中市值第二大网络的地位，并在众多支持者的支持下证明了其韧性。以太坊拥有遍布全球的用户、开发者和企业网络，在技术和社区方面有巨大的发展势头，竞争平台很难复制。