通過深入了解比特幣系統(tǒng)我們已經(jīng)知道，區(qū)塊鏈?zhǔn)窃醋员忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)，它讓我們可以無須借助任何第三方中介直接進(jìn)行價(jià)值表示和價(jià)值轉(zhuǎn)移，它還給數(shù)字世界帶來了價(jià)值表示物——通證。區(qū)塊鏈將使互聯(lián)網(wǎng)從“信息互聯(lián)網(wǎng)”階段跨越到“價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)”階段。
但區(qū)塊鏈技術(shù)要應(yīng)用起來，還需要持續(xù)迭代升級(jí)。比特幣系統(tǒng)和它的區(qū)塊鏈都是專為創(chuàng)建一個(gè)去中心化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金而設(shè)計(jì)的。如果把比特幣系統(tǒng)看成區(qū)塊鏈 1.0，則以太坊是當(dāng)之無愧的升級(jí)迭代版，是區(qū)塊鏈 2.0 的典范。
在過去這些年中出現(xiàn)了很多對(duì)比特幣系統(tǒng)的改進(jìn)，如替代幣(altcoin)、替代鏈(alt chain)、側(cè)鏈與跨鏈等。曾被認(rèn)為是替代鏈的以太坊，可能是對(duì)比特幣系統(tǒng)的眾多改進(jìn)中被廣泛接受的一個(gè)。
過去幾年，基于以太坊區(qū)塊鏈、以太坊的智能合約和通證標(biāo)準(zhǔn)，大量的通證涌現(xiàn)，這使以太坊變成僅次于比特幣系統(tǒng)的熱門生態(tài)。在軟件層面，以太坊新加入的是智能合約，但在實(shí)際應(yīng)用中，它真正帶來巨變的是通證。
現(xiàn)在，有不少新項(xiàng)目在認(rèn)可以太坊是區(qū)塊鏈 2.0 的前提下，試圖競爭成為所謂的區(qū)塊鏈 3.0，試圖成為應(yīng)用開發(fā)的新一代平臺(tái)，競爭才剛剛開始。
當(dāng)下，對(duì)于區(qū)塊鏈的發(fā)展階段劃分，一個(gè)被普遍接受的分類來自區(qū)塊鏈研究者梅蘭妮·斯萬，在《區(qū)塊鏈：新經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》一書中，她將區(qū)塊鏈分為：區(qū)塊鏈1.0，貨幣;區(qū)塊鏈2.0，合約;區(qū)塊鏈3.0，應(yīng)用。從貨幣到合約、再到應(yīng)用是一種階段分類，以太坊白皮書的題目即宣稱，它試圖成為智能合約和去中心化應(yīng)用的平臺(tái)。
以太坊也在持續(xù)發(fā)展，隨著它的自身技術(shù)與功能的優(yōu)化，它被開發(fā)者選用于更廣泛的應(yīng)用開發(fā)，它或許可能往前進(jìn)一步演化，成為用于應(yīng)用的區(qū)塊鏈 3.0 中的一員，畢竟以太坊最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是成為智能合約和去中心化應(yīng)用的平臺(tái)。
接下來，我們就來深入了解以太坊，并將之與比特幣系統(tǒng)對(duì)比，以了解它的特點(diǎn)。以太坊的創(chuàng)始人叫維塔利克·布特林，常被昵稱為“V神”。
詳解以太坊之一：智能合約與去中心化應(yīng)用的平臺(tái)
維塔利克是如何逐步把以太坊發(fā)展起來的?從以太坊白皮書開始，我們來看看他的最初設(shè)想和之后一步步的歷程。
在以太坊白皮書中，維塔利克在分析了比特幣區(qū)塊鏈之后認(rèn)為，在比特幣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)高級(jí)應(yīng)用有三種可行路徑：
建立一個(gè)新的區(qū)塊鏈。
在比特幣區(qū)塊鏈上使用腳本。
在比特幣區(qū)塊鏈上建立元協(xié)議(meta-protocol)。
維塔利克認(rèn)為，比特幣系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì) UTXO(未使用的交易輸出)和其對(duì)應(yīng)的腳本語言有缺陷，他總結(jié)認(rèn)為它有以下四點(diǎn)不足(見圖1)：
缺少圖靈完備性(lack of turing-completeness)。盡管比特幣的腳本語言可以支持多種計(jì)算，但是它不能支持所有的計(jì)算。
價(jià)值盲(value-blindness)。UTXO 腳本不能為賬戶的取款額度提供精細(xì)的控制。
缺少狀態(tài)(lack of state)。UTXO 只能是已花費(fèi)或者未花費(fèi)狀態(tài)，這意味著 UTXO 只能用于建立簡單的、一次性的合約。
區(qū)塊鏈盲(blockchain-blindness)。UTXO 看不到區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)，比如區(qū)塊頭部的隨機(jī)數(shù)、時(shí)間戳和上一個(gè)區(qū)塊數(shù)據(jù)的哈希值。
維塔利克得出了自己的結(jié)論，他認(rèn)為應(yīng)當(dāng)開發(fā)一個(gè)“下一代智能合約和去中心化應(yīng)用平臺(tái)”。他把自己將要開發(fā)的系統(tǒng)命名為“以太坊”。
圖1：一張圖看清以太坊
在白皮書摘要部分，他這樣描述以太坊的目標(biāo)：
以太坊的目標(biāo)是，提供一個(gè)區(qū)塊鏈，內(nèi)置有成熟的圖靈完備的編程語言，用這種語言可以創(chuàng)建合約來編碼，實(shí)現(xiàn)任意狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能。
“狀態(tài)轉(zhuǎn)換”反映了維塔利克對(duì)比特幣系統(tǒng)和區(qū)塊鏈的認(rèn)識(shí)。在白皮書中他認(rèn)為，比特幣是一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，而他為以太坊設(shè)計(jì)了一個(gè)更靈活的狀態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
以太坊的目標(biāo)描述可以細(xì)分成以下三個(gè)部分：
1、維塔利克要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的區(qū)塊鏈。
2、這個(gè)區(qū)塊鏈的特色是，有一個(gè)能實(shí)現(xiàn)所有計(jì)算，即所謂的圖靈完備的腳本編程語言。
3、這個(gè)腳本語言可以用來創(chuàng)建復(fù)雜的“智能合約”，用以控制區(qū)塊鏈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，也即進(jìn)行鏈上數(shù)字資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移。
關(guān)于智能合約，在以太坊白皮書中，維塔利克用的詞匯是“實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定規(guī)則的一段代碼”(implementing arbitrary rules)。在區(qū)塊鏈上，這些代碼的用途是控制鏈上的數(shù)字資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移。關(guān)于智能合約的更多介紹見相關(guān)冷知識(shí)專欄討論。
在以太坊白皮書中，維塔利克認(rèn)為，在以太坊上可以開發(fā)三大類應(yīng)用(見圖1)：
1、金融應(yīng)用(financial)：為用戶提供更強(qiáng)大的的方法，用他們的錢去管理和參與合約。這些應(yīng)用包括子貨幣、金融衍生品、對(duì)沖合約、儲(chǔ)蓄錢包、遺囑，甚至雇用合約。
2、半金融應(yīng)用(semi-financial)：這里有錢的存在，但非金錢的方面所占的比例也很重。一個(gè)好例子是為了解決計(jì)算問題而設(shè)的自動(dòng)執(zhí)行的懸賞。
3、非金融應(yīng)用(non-financial)：如在線投票和去中心化治理等。
以太坊的最初設(shè)計(jì)目標(biāo)是建立一個(gè)智能合約和去中心化應(yīng)用平臺(tái)，它和比特幣區(qū)塊鏈的最大不同是，它包括了一個(gè)圖靈完備的編程語言(Solidity)。利用 Solidity，我們可以在以太坊上更方便地編寫“智能合約”，以太坊也提供了一個(gè)代碼運(yùn)行環(huán)境——以太坊虛擬機(jī)(EVM)。有了這些，在以太坊區(qū)塊鏈上，邏輯上我們就可以開發(fā)去中心化應(yīng)用(decentralized application)了。去中心化應(yīng)用常被簡寫為 DAPP，現(xiàn)在它通常指利用了區(qū)塊鏈技術(shù)的網(wǎng)站或移動(dòng) App 應(yīng)用(見圖2)。
圖2：從比特幣區(qū)塊鏈到以太坊區(qū)塊鏈
詳解以太坊之二：用智能合約管理數(shù)字資產(chǎn)與 ERC20 通證標(biāo)準(zhǔn)
我們現(xiàn)在看到，以太坊并沒有像最初設(shè)想的那樣，從比特幣區(qū)塊鏈的加密數(shù)字貨幣功能跨出兩大步，成為應(yīng)用的平臺(tái)。按梅蘭妮·斯萬的區(qū)分，區(qū)塊鏈 1.0 是貨幣，區(qū)塊鏈 2.0 是合約，區(qū)塊鏈 3.0 是應(yīng)用，而以太坊的初始目標(biāo)是建立智能合約和去中心化應(yīng)用平臺(tái)。在實(shí)踐中，它跨出了一步或者說半步：以太坊區(qū)塊鏈上最常用的功能并非去中心化應(yīng)用，而是編寫智能合約，更符合實(shí)際情況的說法是，編寫智能合約以管理用通證表示的數(shù)字資產(chǎn)。
這可能是區(qū)塊鏈這個(gè)新興技術(shù)在發(fā)展和應(yīng)用過程中的必然階段，一個(gè)新技術(shù)總會(huì)首先被用于當(dāng)前條件下最適用的領(lǐng)域。
為了理解通證與數(shù)字資產(chǎn)，我們?cè)賮韺?duì)比一下比特幣和以太坊。
在比特幣的二次開發(fā)或應(yīng)用中，最廣為人知的是眾多的替代幣。人們簡單修改比特幣開源代碼的參數(shù)，然后就可以用這個(gè)代碼運(yùn)行一個(gè)新的區(qū)塊鏈，創(chuàng)建新的替代幣。
在以太坊的二次開發(fā)或應(yīng)用中，最為廣泛的是基于它的智能合約創(chuàng)建符合ERC20標(biāo)準(zhǔn)的通證。以太坊的智能合約將創(chuàng)建通證的門檻降到了很低(見圖3)。
圖3：從比特幣到以太坊：智能合約與通證
以太坊還將進(jìn)行代幣眾籌的門檻降到了很低。在以太坊區(qū)塊鏈上，代幣眾籌的流程是，一個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)用項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)在以太坊上創(chuàng)建一種通證，然后投資者可以用自己的以太幣按照規(guī)則兌換項(xiàng)目的通證。代幣眾籌與后來的名字(首次代幣發(fā)行(ICO))在2017年大為盛行后又陷入巨大爭議，這個(gè)機(jī)制被濫用了。
2017年9月4日，中國人民銀行等七部委發(fā)布公告叫停首次代幣發(fā)行(ICO)，本書這里提及 ICO 僅為對(duì)以太坊區(qū)塊鏈的技術(shù)進(jìn)行探討。
公告指出，“近期，國內(nèi)通過發(fā)行代幣形式包括首次代幣發(fā)行(ICO)進(jìn)行融資的活動(dòng)大量涌現(xiàn)，投機(jī)炒作盛行，涉嫌從事非法金融活動(dòng)，嚴(yán)重?cái)_亂了經(jīng)濟(jì)金融秩序”。
公告認(rèn)為，“代幣發(fā)行融資是指融資主體通過代幣的違規(guī)發(fā)售、流通，向投資者籌集比特幣、以太幣等所謂‘虛擬貨幣’，本質(zhì)上是一種未經(jīng)批準(zhǔn)非法公開融資的行為，涉嫌非法發(fā)售代幣票券、非法發(fā)行證券以及非法集資、金融詐騙、傳銷等違法犯罪活動(dòng)”。
公告要求，“本公告發(fā)布之日起，各類代幣發(fā)行融資活動(dòng)應(yīng)當(dāng)立即停止。已完成代幣發(fā)行融資的組織和個(gè)人應(yīng)當(dāng)做出清退等安排，合理保護(hù)投資者權(quán)益，妥善處置風(fēng)險(xiǎn)”。“本公告發(fā)布之日起，任何所謂的代幣融資交易平臺(tái)不得從事法定貨幣與代幣、‘虛擬貨幣’相互之間的兌換業(yè)務(wù)，不得買賣或作為中央對(duì)手方買賣代幣或‘虛擬貨幣’，不得為代幣或‘虛擬貨幣’提供定價(jià)、信息中介等服務(wù)”。
要真正了解代幣眾籌，我們可以回到以太坊的開始時(shí)刻。匿名的中本聰幾乎靠自己一個(gè)人設(shè)計(jì)和開發(fā)了比特幣系統(tǒng)，規(guī)劃它的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)模型，然后讓它在互聯(lián)網(wǎng)上自由生長。在比特幣項(xiàng)目中，他花費(fèi)了多少開發(fā)資金，資金來源于何處，現(xiàn)在我們都再也無從了解，但合理的猜測是，總投入并不大。
但是，當(dāng)維塔利克和團(tuán)隊(duì)開發(fā)與運(yùn)營以太坊時(shí)，它已經(jīng)不太可能是一個(gè)宿舍里的作品，以太坊團(tuán)隊(duì)需要資金來運(yùn)轉(zhuǎn)。
在發(fā)布白皮書后，維塔利克吸引合伙人加入，建立了一個(gè)項(xiàng)目所需的商業(yè)和法律架構(gòu)(一個(gè)瑞士公司以及后續(xù)的一個(gè)瑞士的非營利性基金會(huì))。他和團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)。在2014年4月，以太坊發(fā)布了由聯(lián)合創(chuàng)始人加文·伍德(Gavin Wood)撰寫的技術(shù)白皮書。
以太坊技術(shù)白皮書見：https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf。
為了獲得所需的資金，在 2014 年 7 月到 8 月，以太坊進(jìn)行了為期 42 天的在線眾籌：參與者可以用比特幣換取以太坊的通證——以太幣(當(dāng)時(shí)叫ether)。
這個(gè)代幣眾籌可以看成是，面向比特幣持有者進(jìn)行了一次以太幣的預(yù)售。在 2008 年前后，KickStarter、Indigogo 等產(chǎn)品眾籌網(wǎng)站開始逐漸建立，后來還出現(xiàn)了股權(quán)眾籌等各種形式。以太坊的眾籌可以說是這種產(chǎn)品眾籌方式的延續(xù)，不同的是：
它所籌集的不是法幣(法定貨幣)，而是比特幣。
人們獲得的不是明確的商品或股權(quán)，而是換得了以太幣。
這個(gè)以太幣有什么用，代表什么權(quán)益，當(dāng)時(shí)參與者均沒有對(duì)此進(jìn)行多少探討。畢竟，這次代幣眾籌是在當(dāng)時(shí)非常小的比特幣社區(qū)中進(jìn)行的，帶有強(qiáng)烈的理想主義，很像是比特幣社區(qū)的成員們用自己手上的比特幣贊助了一個(gè)新區(qū)塊鏈的開發(fā)。
通過這次代幣眾籌，以太坊獲得了 31531 個(gè)比特幣，按當(dāng)時(shí)的比特幣價(jià)格換算，它獲得了 1843 萬美元，這是當(dāng)時(shí)排名第二的眾籌項(xiàng)目。
2015 年 6 月 30 日，以太坊的首個(gè)版本正式上線，預(yù)挖的 7200 萬枚以太幣被分配給眾籌參與者與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)(見圖4)。在之前的眾籌中，以太坊共售出了 6010 萬枚以太幣。到此，以太坊的代幣眾籌過程就完成了。
圖4：以太幣的供給：從7200萬枚到1億枚
由于之后比特幣的價(jià)格大幅波動(dòng)，眾籌獲得大量比特幣的以太坊項(xiàng)目還經(jīng)歷了幾個(gè)插曲。比如，由于比特幣價(jià)格暴跌，而以太坊基金會(huì)沒有在高點(diǎn)把手中的比特幣換成法幣，它用以支付各項(xiàng)費(fèi)用的法幣資金短缺，不得不大幅度削減預(yù)算。
2015 年 9 月，中國萬向集團(tuán)旗下的基金用 50 萬美元向以太坊基金會(huì)“購買”了41.6萬枚以太幣。按2018年5月以太幣處于較低點(diǎn)的價(jià)格計(jì)算，這批以太幣的價(jià)值仍超過2億美元。這常被認(rèn)為是一次“贊助”，是對(duì)當(dāng)時(shí)資金困難的以太坊基金會(huì)的支持。
在發(fā)展的一開始，以太坊有了這樣一個(gè)成功的代幣眾籌，這一思路很自然地被發(fā)揚(yáng)光大。
在 2015 年 11 月 19 日，以太坊的主要開發(fā)者費(fèi)邊·沃格爾斯特勒(Fabian Vogelsteller)向社區(qū)提議了 ERC20 標(biāo)準(zhǔn)。
ERC 是 Ethereum Request for Comment 的縮寫，除了 ERC20 這個(gè)可互換通證標(biāo)準(zhǔn)之外，主要采用的標(biāo)準(zhǔn)還有 ERC721 不可互換通證標(biāo)準(zhǔn)(non-fungible tokens)，它也被稱為契約(deeds)。在 2018 年年底大為流行的加密貓(CryptoKitty)是基于 ERC721 通證標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行的。
ERC20 最初的建議見：https://github.com/ethereum/eips/issues/20，最終標(biāo)準(zhǔn)文件見：https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-20.md。ERC721標(biāo)準(zhǔn)地址見：https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-721.md。
這是一個(gè)用以太坊區(qū)塊鏈智能合約發(fā)行可互換通證(fungible token)的方案。所謂可互換通證，指的是每一個(gè)通證都是一模一樣的，比如任何兩張 100 美元的價(jià)值是完全相同的，又比如你持有的一家上市公司的1萬股普通股股票和我持有的 1 萬股普通股是可互換的。
另一種方案是在 2018 年 6 月正式獲得以太坊社區(qū)認(rèn)可的 ERC721 通證標(biāo)準(zhǔn)，它是不可互換通證(non-fungible token)。不可互換通證的參照物是棒球卡、郵票等收藏品等，比如我的一本專門題名給我的簽名書和你的同一本書是不同的，二者不可互換。
有了 ERC20 通證標(biāo)準(zhǔn)，我們可以在以太坊上很簡單地編寫一個(gè)智能合約，創(chuàng)建表示價(jià)值的通證。雖然這些通證所表示的價(jià)值是什么仍不明確，但大量的通證已經(jīng)被創(chuàng)建出來。截至 2018 年 5 月，在以太坊上有 8 萬多種創(chuàng)建 ERC20 標(biāo)準(zhǔn)通證的智能合約。
在 2017 年，這些符合 ERC20 標(biāo)準(zhǔn)的通證的重要用途是被用于首次代幣發(fā)行的籌資，人們可以用以太幣按照項(xiàng)目方設(shè)定的兌換率來換取這些通證，而項(xiàng)目方獲得以太幣形式的資金。
以太坊區(qū)塊鏈及其智能合約、ERC20 通證標(biāo)準(zhǔn)提供了簡單地創(chuàng)建代表價(jià)值的通證的技術(shù)方案，最終在 2017 年造成了通證的大爆發(fā)。這些通證在各個(gè)國家或地區(qū)的合規(guī)是一個(gè)引起激烈爭論的議題。但不管怎樣，從技術(shù)上講，以太坊的實(shí)際功能是數(shù)字資產(chǎn)系統(tǒng)，因而從區(qū)塊鏈 1.0 到區(qū)塊鏈 2.0，是從“數(shù)字現(xiàn)金”到“數(shù)字資產(chǎn)”(見圖5)。
圖5：以太坊及其通證讓區(qū)塊鏈從數(shù)字現(xiàn)金系統(tǒng)演變?yōu)閿?shù)字資產(chǎn)系統(tǒng)
以太坊是什么
從本質(zhì)上來說，以太坊是一個(gè)共享數(shù)據(jù)庫，可以在其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或信息，具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開透明”“集體維護(hù)”等特征。
基于這些特征，區(qū)塊鏈技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的“信任”基礎(chǔ)，創(chuàng)造了可靠的“合作”機(jī)制，具有廣闊的運(yùn)用前景。
“區(qū)塊鏈”已走進(jìn)大眾視野，成為社會(huì)的關(guān)注焦點(diǎn)。
以太坊（Ethereum）是一個(gè)建立在區(qū)塊鏈技術(shù)之上，去中心化應(yīng)用平臺(tái)。它允許任何人在平臺(tái)中建立和使用通過區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)行的去中心化應(yīng)用。
對(duì)這句話不理解的同學(xué)，姑且可以理解為以太坊是區(qū)塊鏈里的 Android，它是一個(gè)開發(fā)平臺(tái)，讓我們就可以像基于 Android Framework 一樣基于區(qū)塊鏈技術(shù)寫應(yīng)用。
在沒有以太坊之前，寫區(qū)塊鏈應(yīng)用是這樣的：拷貝一份比特幣代碼，然后去改底層代碼如加密算法，共識(shí)機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等等（很多山寨幣就是這樣，改改就出來一個(gè)新幣）。
以太坊平臺(tái)對(duì)底層區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了封裝，讓區(qū)塊鏈應(yīng)用開發(fā)者可以直接基于以太坊平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，只要專注于開發(fā)應(yīng)用本身邏輯的智能合約，這樣就可以大大降低開發(fā)難度。
目前圍繞以太坊已經(jīng)形成了一個(gè)最為完善的開發(fā)生態(tài)：有很多經(jīng)過測試和驗(yàn)證的開發(fā)庫、有完善的開發(fā)者文檔（中文的也很多）及開發(fā)測試工具。
而我們所熟知的以太坊就是以太網(wǎng)絡(luò)的代幣，而其他智能合約的運(yùn)行需要以太坊作為gas燃料。而我們則可以通過顯卡的專業(yè)礦機(jī)可以獲得以太坊，以太坊目前市場價(jià)格在10600人民幣左右。
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