輕松看懂什么是以太坊

雖然"比特幣"和"以太坊"這兩個(gè)術(shù)語常常一起出現(xiàn)，但實(shí)際上這兩者有很大的區(qū)別。以太坊與比特幣的唯一聯(lián)系在于，兩者均為成功的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用。

以太坊不像比特幣僅僅是作為加密貨幣，它還具備一些特性，從而讓其具有大型去中心化計(jì)算機(jī)的功能。

要了解以太坊，首先必須了解區(qū)塊鏈的工作原理。

區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁?

簡單地說，區(qū)塊鏈就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫。它是包含特定數(shù)據(jù)，并不斷增長的數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈具有很強(qiáng)大的性能：

1. 一旦數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，就永遠(yuǎn)不會(huì)被修改或刪除。區(qū)塊鏈上的每條記錄都是永久不變的。

2. 維護(hù)該數(shù)據(jù)庫的不是個(gè)人或組織; 而是數(shù)千人在維護(hù)，并且每個(gè)人都有自己的數(shù)據(jù)庫副本。

那么，怎樣保持每個(gè)人的數(shù)據(jù)庫副本同步呢? 假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有十個(gè)人，每個(gè)人都有空文件夾和一個(gè)空白頁面。每當(dāng)有人在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了重要操作，比如轉(zhuǎn)移資金等，他們就會(huì)將此廣播給網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)人。

每個(gè)人都在頁面上進(jìn)行記錄，直到頁面填滿。當(dāng)填滿時(shí)，每個(gè)人需要通過解決數(shù)學(xué)難題來對(duì)頁面內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)。解決數(shù)學(xué)難題可以確保每個(gè)人的頁面都具有相同的內(nèi)容，并且永遠(yuǎn)不會(huì)被修改。率先完成的人將獲得一定數(shù)量的加密貨幣。

一旦頁面被確認(rèn)就會(huì)被添加到文件夾中，接著出現(xiàn)新的頁面，繼續(xù)持續(xù)這個(gè)過程。

區(qū)塊鏈

隨著時(shí)間的推移，包含著重要記錄(交易)的頁面(塊)會(huì)被添加到文件夾(鏈)，從而形成數(shù)據(jù)庫(區(qū)塊鏈)。

區(qū)塊鏈存儲(chǔ)著什么

區(qū)塊鏈可用于存儲(chǔ)任何類型的數(shù)據(jù)，當(dāng)中的數(shù)據(jù)具有一定價(jià)值。比特幣的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)著金融交易記錄，比特幣的作用和美元等貨幣類似，而以太坊就不同了。

以太坊不僅僅是美元、英鎊、比特幣之類的貨幣。

可以把以太坊視為大型計(jì)算機(jī)。但是其運(yùn)行速度特別慢，大約比普通計(jì)算機(jī)慢5到100倍，而且成本非常昂貴?！耙蕴挥?jì)算機(jī)"與90年代罕見的智能手機(jī)的功能差不多，因此它的能力是有限的。

這聽起來似乎并不理想，那么為什么以太坊受到大量的關(guān)注呢？作為全球性的去中心化計(jì)算機(jī)，以太坊正在席卷全球。

為什么說以太坊是全球性計(jì)算機(jī)呢？讓我們來看到它的運(yùn)行原理。

以太坊如何運(yùn)作

像其他區(qū)塊鏈一樣，以太坊需要數(shù)千人在他們的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)(計(jì)算機(jī))都運(yùn)行著以太坊虛擬機(jī)(EVM)?？梢园袳VM視為一種操作系統(tǒng)，用于理解并執(zhí)行以太坊特定編程語言編寫的軟件。以太坊虛擬機(jī)執(zhí)行的軟件或應(yīng)用被稱為“智能合約"。

要在這臺(tái)全球性計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，你需要付費(fèi)。但是，并不是使用美元、英鎊等常規(guī)貨幣進(jìn)行支付。而是使用網(wǎng)絡(luò)原生的加密貨幣進(jìn)行支付，即以太幣(ether)。以太幣與比特幣幾乎完全相同，除了前者還可以用于在以太坊執(zhí)行智能合約的支付。

個(gè)人和智能合約都被視為以太坊的用戶。無論人類用戶做什么，智能合約也可以做。

智能合約與網(wǎng)絡(luò)中的其他人類用戶一樣，兩者都能發(fā)送或接受以太幣。

但是與人類用戶不同的是，智能合約還可以執(zhí)行預(yù)定義的計(jì)算機(jī)程序，從而進(jìn)行各種操作。下面讓我們看到智能合約能做些什么。

智能合約能做些什么

假設(shè)我們對(duì)明天的天氣打賭。我打賭明天是晴天，你打賭是雨天。我們約定輸?shù)娜吮仨毥o贏家100美元。那么我們?nèi)绾未_保失敗者會(huì)遵守諾言呢？常見的有以下三種方式：

1. 相互信任

最簡單方法是相互信任。如果我們是多年的好友，彼此間十分了解，那么相互信任是很容易的。但如果我們是陌生人，那就麻煩了，我們間難以互相信任。

2. 簽訂法律協(xié)議

另一種方法是針對(duì)我們的賭注簽訂相關(guān)協(xié)議。當(dāng)中詳細(xì)規(guī)定賭注條款，包括如果失敗方違反協(xié)議會(huì)怎么樣。

該協(xié)議能夠確保失敗方對(duì)贏家進(jìn)行支付，但這是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)橥ㄟ^法律途徑達(dá)成協(xié)議比賭注的成本更高。

3. 求助共同的朋友

我們還可以找到一個(gè)彼此都信任的朋友，讓朋友代為保管100美元。在答案揭曉時(shí)將100美元支付給贏家。但是如果這個(gè)朋友拿著錢跑了怎么辦？

現(xiàn)在我們有三種不同的方法，但各有缺點(diǎn)。陌生人難以相互信任；法律協(xié)議成本昂貴；求助共同朋友還可能存在信任方面的問題等。

這時(shí)，以太坊的智能合約就派上用場了。智能合約相當(dāng)于雙方的共同朋友，而且是用代碼編寫的。以太坊能讓我們編寫相關(guān)軟件，讓雙方支付價(jià)值100美元的以太幣，并在第二天用天氣API檢查天氣，接著將價(jià)值200美元的以太幣轉(zhuǎn)交給獲勝者。

一旦編寫好智能合約，就無法進(jìn)行編輯或修改。因此，無論合約中制定了什么內(nèi)容，它都將被執(zhí)行。

但是，智能合約是如何執(zhí)行的呢？它與區(qū)塊鏈有什么關(guān)系？

智能合約與區(qū)塊鏈有什么關(guān)系

當(dāng)執(zhí)行智能合約時(shí)，它會(huì)將執(zhí)行信息作為交易記錄到區(qū)塊上。以太坊上的交易就像這樣：

當(dāng)中，“數(shù)據(jù)"用于記錄智能合約的創(chuàng)建和執(zhí)行，這被稱為交易。以太坊區(qū)塊鏈上的任何區(qū)塊都可以包含以下三種交易：

1. 用戶間的以太幣交易

這是網(wǎng)絡(luò)中的常規(guī)比特幣式交易。如果你將以太幣發(fā)送給你的朋友，數(shù)據(jù)字段將被清空。

2. 沒有接收方的以太幣交易

如果交易中沒有接收方，這意味著交易的目的是，使用"數(shù)據(jù)"字段的內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建智能合約?！皵?shù)據(jù)"字段包含的軟件代碼將與網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶一致。

3. 用戶與智能合約間的以太幣交易

當(dāng)用戶或智能合約想要執(zhí)行智能合約時(shí)，都必須與智能合約進(jìn)行交易，并將執(zhí)行指令放在'數(shù)據(jù)'字段中。

就像其他區(qū)塊鏈一樣，只要發(fā)送以上任何一種交易均會(huì)廣播給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從而讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行記錄。除此之外，每個(gè)節(jié)點(diǎn)還會(huì)執(zhí)行指示的智能合約，從而讓其EVM狀態(tài)與網(wǎng)絡(luò)的保持同步。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一個(gè)軟件，從而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成為大型(但速度很慢)的分布式計(jì)算機(jī)。然后，每次執(zhí)行都會(huì)永久存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。

Gas 是什么

在上文我提到過，用戶在執(zhí)行智能合約時(shí)必須支付一定費(fèi)用。該部分費(fèi)用將支付給消耗內(nèi)存、電力，進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，成本的單位稱為Gas。最終，根據(jù)交換率將gas轉(zhuǎn)換成以太幣。

當(dāng)你執(zhí)行智能合約，你都必須定義要消耗的最大gas量。當(dāng)完成執(zhí)行或達(dá)到gas值時(shí)，執(zhí)行將停止。這樣是為了避免智能合約中的無限循環(huán)，防止程序被卡住而無法繼續(xù)執(zhí)行。

程序員的粗心會(huì)導(dǎo)致這種情況。每次重復(fù)將使用指定的gas，從而讓無限循環(huán)成為有限循環(huán)。gas的概念有效地解決了這個(gè)問題。

結(jié)語

以太坊不僅僅是一種可交易的加密貨幣，其真正的價(jià)值在于它的目的。以太坊的目的是讓所有者能夠使用由數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的全球分布式計(jì)算機(jī)。

當(dāng)然，因?yàn)槊總€(gè)操作都必須由網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，從而也導(dǎo)致去中心化計(jì)算機(jī)運(yùn)行緩慢且成本昂貴。

相比起來，集中式計(jì)算機(jī)成本更低，但是一旦集中式計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)發(fā)生故障或遭到黑客入侵，那么所有連接的客戶端都會(huì)受到影響。去中心化計(jì)算機(jī)就不同了，只有當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都出現(xiàn)故障才會(huì)崩潰，因此讓其一直都可以使用。只要有網(wǎng)絡(luò)，就有以太坊。