以太坊 英语: Ethereum )是一个 開源 的有 智能合约 功能的公共 区块链 平台 [2] [3] 。通过其專用 加密货币 以太币 (Ether,又稱「以太幣」)提供 去中心化 虚拟机 (稱為「以太虛擬機」Ethereum Virtual Machine)来处理 点对点 合约。

以太坊的概念首次在2013至2014年间由程序员 維塔利克·布特林 受比特币启发后提出,大意为“下一代加密货币与去中心化应用平台” [4] ,在2014年透過 ICO众筹 得以開始發展 [5]

截至2018年6月,以太幣是市值第二高的加密貨幣,僅次於 比特币 [6]

特點

相較於較大多數其他加密貨幣或區塊鏈技術,以太坊的特點包括下列:

  • 智能合約 (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。 [7]
  • 代幣(tokens):智能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。 [7]
  • 权益證明 (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) [7]
  • 支鏈(Plasma):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。(尚未實作)
  • 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)和流動性網路(Liquidity Network)。 [7]
  • 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)。

歷史

起源

以太坊最初由 Vitalik Buterin 在2013年提出。Vitalik 本是一名參與比特幣社群的程式設計師,曾向比特幣核心開發人員主張比特幣平臺應該要有個更完善的程式語言讓人開發程式,但未得到他們的同意,因此決定開發一個新的平臺作此用途 :88 。Buterin 認為很多程式都可以用類似比特幣的原理來達成進一步的發展 [8] 。Buterin 在2013年寫下了《以太坊白皮書》,說明了建造去中心化程式的目標 [8] [9] 。然後2014年透過網路公開募資得到開發的資金,投資人用比特幣向基金會購買以太幣 [5]

最初以太坊程式是由一間位在瑞士的公司 Ethereum Switzerland GmbH 開發 [10] [11] ,之後轉移至一個非營利機構「以太坊基金會」(Ethereum Foundation) [5]

在平臺開始發展的最初,有人稱讚以太坊的科技創新,但也有人質疑其安全和可擴展性。 [8]

啟用:邊境

以太坊的公共區塊鏈在2015年7月30日啟動 [12] 。最初的以太坊版本稱為邊境(Frontier,也有「前鋒」的意思),用的是 工作量證明 (proof-of-work)的演算法,但未來預期會轉換成 权益證明 (proof-of-stake) :32

硬分叉

自最初版本以來,以太坊網路成功進行了數次硬分叉。第一次分叉調整了未來 挖礦 的難度,確保未來的使用者會有轉換至权益證明的動機。目前第五個分叉正在開發中。 [13]

第二次分叉:家園

2016年春季進行了第二次分叉,釋出了第一個穩定版本,稱作「家園」(Homestead)。

第三次分叉:DAO和區塊鏈分叉

2016年六月,以太坊上的一個去中心化自治組織 The DAO 被駭,造成市值五千萬美元的以太幣被移動到只有該駭客可以控制的「分身DAO」 [14] [15] 。因為程式不允許駭客立即提取這些以太幣,以太坊使用者有時間討論如何處理此事 [16] ,考慮的方案包括取回以太幣和關閉DAO,而DAO去中心化的本質也表示沒有中央權力可以立即反應,而需要使用者的共識 [16] [15] 。最後在2016年7月20日,以太坊進行硬分叉,作出一個向後不兼容的改變, [17] 讓所有的以太幣(包括被移動的)回歸原處,而不接受此改變的區塊鏈則成為古典以太坊(Ethereum Classic) [18] 。這是第一次有主流區塊鏈為了補償投資人,而透過分叉來更動交易记录 [17]

在這次分叉之後,造成了在兩個區塊鏈之間進行 重放攻击 的可能,加上其他網路攻擊,讓以太坊和古典以太坊又各自進行了數次分叉來避免攻擊。 [19] [20]

第四次分叉:減重和防DDoS

2016年11月底進行了第四次的分叉。這次分叉為區塊鏈減重(de-bloat),並加入一些避免網路攻擊的設計 [21] 。因為溝通疏失,這次分叉短暫造成以太坊的兩個主要用戶端程序 Parity 和 Geth 失去共識而產生意外的分叉,但問題在數小時內即被找出並修正 [22]

以太幣

以太坊區塊鏈上的代幣稱為以太幣(Ether),代碼為ETH,可在許多加密貨幣的 外匯市場 上交易 [24] ,它也是以太坊上用來支付交易手續費和運算服務的媒介 [25]

以太幣對其他實體貨幣的匯率可能在短時間內大幅變化,例如 The DAO 被駭時,對美元的匯率從 $21.50 跌至 $15。 [15]

Buterin 在 2016 年 4 月售出手上持有的四分之一以太幣,造成一些人質疑,而他本人則說這是理財上很合理的分散風險,並引用前比特幣開發員 Gavin Andresen 說這一切都還只是一場實驗,仍有失敗的可能。 [26] [4]

智慧合約

以太坊最重要的技術貢獻就是 智慧合約 。智慧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。以太坊的智慧合約可以數種用圖靈完備的程式語言寫成 [4] 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。 [29]

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 [4] 。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 [32] 。The DAO 就是一個例子,無法即時阻止 [14]

智慧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佈的合約,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。 [4]

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 [4] 。智慧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 [35] ,或是LLL [37] 。以太虛擬機也可以在Mutan上運行 [38] 。智慧合約之後會編譯成 位元組碼 ,然後發佈在以太坊區塊鏈上 [37] [39]

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 [40] 。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 [40] 。開發人員正研究將資料切分(Sharding)的技術套用至以太坊 [40] 。2016年9月 Buterin 發表了改善可擴展性的企畫 [41] 。截至2016年1月,以太坊每秒可以處理25個交易 [40]

實作

智慧合約的潛在應用很多。彭博社商業週刊稱它是「所有人共享但無法篡改的軟體」 [42] 。更高階的軟體有可能用以太坊建立網路商店 [5]

區塊鏈程式

以太坊可以用來建立去中心化的程式、自治組織和智慧合約,據紐約時報的報導,在2016年5月已經有數十個可用的程式 [25] 。預期的應用目標涵蓋金融、 物聯網 、農田到餐桌(farm-to-table)、 智慧電網 體育賭博 等。去中心化自治組織有潛力讓許多原本無法執行或成本過高的營運模型成為可能 [43] 。目前較知名的應用有:

  • 遊戲: CryptoKitties 讓玩家繁殖及交易虛擬貓 [44]
  • 龐氏騙局 的賭局遊戲:Fomo 3D,不同於傳統的龐氏騙局,最後一位加入賭局中的人可獲得總資金盤中的48%
  • 虛擬寶物 交易平臺:FreeMyVunk [45]
  • 去中心化創業投資:The DAO用以太幣資金創立,目標是為商企業和非營利機構建立新的去中心化營業模式 [46] [47] [48] [47] 、The Rudimental讓獨立藝術家在區塊鏈上進行群眾募資 [49]
  • 社會經濟平臺:Backfeed [50]
  • 去中心化預測市場:Augur [51]
  • 物聯網 :Ethcore(一間以太坊公司)研發的客戶端 [52] 、Chronicled(一間區塊鏈公司)發表了以太坊區塊鏈的實物資產驗證平臺;晶片公司、物理IP創建者和生產者可以用植入的 藍牙 近場通訊 進行驗證 [53] 。Slock.It開發的智慧鎖可以在付費後自動開啟,讓使用者在付費後可以幫電動車充電、或是打開租屋的房門 [54]
  • 版權授權:Ujo Music平臺讓創作人用智慧合約發佈音樂,消費者可以直接付費給創作人。 伊莫珍·希普 用此平臺發布了一首單曲 [55]
  • 智慧電網:TransActive Grid讓使用者可以和鄰居買賣能源 [56]
  • 去中心化 期權 市場:Etheropt [57]
  • 釘住匯率的代幣:DigixDAO提供與黃金掛鈎的代幣,在2016年四月正式營運 [5] [58] [59] 。Decentralized Capital提供和各種貨幣掛鈎的代幣 [60]
  • 行動支付 :Everex讓 外勞 匯款回家鄉 [61]

客戶端軟體

以太坊的2個主要的客戶端軟體是Geth和Parity,以及PC端交易所Bitrue。

企業軟體

企業軟體公司也正測試用以太坊作為各種用途。已知有興趣的公司包括 微軟 IBM 摩根大通

  • 德勤 ConsenSys 在2016年宣佈成立數位銀行Project ConsenSys [62]
  • R3公司在Microsoft Azure上執行私人以太坊區塊鏈,將11間銀行連接至一本分散式帳薄(distributed ledger) [25]
  • Microsoft Visual Studio 提供程式開發者使用Solidity程式語言 [63]
  • 英國政府中負責推動創新的機構Innovate UK提供了近25萬英鎊給Tramonex用以太坊發展跨國支付系統 [64] [65]

認許制記帳

目前有許多方案正在研究使用以太坊建立認許制的區塊鏈。

  • 摩根大通 打算用以太坊上建立一個私人區塊鏈「Quorum」。其功能是洗亂衍生性金融產品及其交易紀錄來保護交易者的隱私,但同時符合金融管制單位在資訊公開上的要求,以期在保障隱私和資訊公開之間找到平衡。 [66]
  • 蘇格蘭皇家銀行 用以太坊的分散式記帳和智慧合約平臺建立了一個結算交割機制(Clearing and Settlement Mechanism, CSM),可以達成每秒100筆交易、模擬六間銀行,平均每個trip在3到8秒間完成,這些數值用在於全國的支付系統是可接受的 [67]

採用

2016年五月,紐約時報指出以太坊的採用仍在初期階段,並可能遇到讓成長率減緩的技術或法律問題。許多比特幣支持者認為以太坊比比特幣複雜,所以可能需要面對更多的安全問題。報導也指出這個系統複雜到熟知這個系統的人也很難用普通人的語言來描述它。

微軟和 ConsenSys(一間以太坊公司)合作,在 Microsoft Azure (一個雲端服務平臺)上提供第三方開發的區塊鏈工具,包括交易股票和跨境支付等用途。 [3]

盧森堡交易所 在2016年10月開始提供用以太坊產生的 數位簽章 來證明文件的真實性 [69]

新加坡金融管理局 使用以太坊將 新加坡元 數位化。 [70]

古典以太坊

2016年6月,在第三次硬分叉時,拒絕修改交易紀錄的區塊鏈分支成了「古典以太坊」(Ethereum Classic)。在分叉以前就持有以太幣的人會同時持有以太幣和古典以太幣(Classic Ether, ETC),存在交易所或線上錢包中的以太幣也不例外。這些線上服務大多選擇只支持其中一種以太幣,並讓使用者領回另一種以太幣 [71] 。截至2016年8月,兩種以太幣都可以在匯市上交易 [72]

之後古典以太坊在2016年10月進行了硬分叉,調整以太虛擬機的一些操作碼(op code),以提高濫發 垃圾訊息 或進行 阻斷服務攻擊 的成本。當時以太坊和古典以太坊都已遭受了一個月的阻斷服務攻擊。 [73]

匯率

ETH當前的匯率

参考资料

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