关于区块链和以太坊你想知道的都在这里了

imtoken官网地址 admin 2024-02-02 17:49 68 0

(一)区块链技术介绍

1. 定义

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狭义上,区块链是一种以区块为基本单位的链式数据结构,区块中利用数字摘要对之前的交易历史进行校验,适合分布式记账场景下防篡改和可扩展性的需求。 广义上,区块链还指代基于区块链结构实现的分布式记账技术,包括分布式共识、隐私与安全保护、点对点通信技术、网络协议、智能合约等。

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2. 基本概念

交易():一次对账本(数据库)的操作,导致账本状态的一次改变,如添加一条转账记录;

区块(Block):记录一段时间内发生的所有交易和状态结果等;

链(Chain):由区块按照发生顺序串联而成,是整个账本状态变化的日志记录。 如果把区块链系统作为一个状态机,则每次交易意味着一次状态改变;生成的区块,就是参与者对其中交易导致状态改变结果的共识。

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挖矿()指通过计算形成新的区块,是交易的支持者利用自身的计算机硬件为网络做数学计算进行交易确认和提高安全性的过程。以比特币为例:交易支持者(矿工)在电脑上运行比特币软件不断计算软件提供的复杂的密码学问题(哈希函数)来保证交易的进行。作为对他们服务的奖励,矿工可以得到他们所确认的交易中包含的手续费,以及新创建的比特币。

点对点的网络(Peer-to-Peer )是指通过允许单个节点与其他节点直接交互,从而实现整个系统像有组织的集体一样运作的系统。以比特币为例:网络以这样一种方式构建——每个用户都在传播其他用户的交易。而且重要的是,不需要银行或其他金融机构作为第三方。

哈希散列(Hash)是密码学里的经典技术,把任意长度的字符串输入通过Hash算法,变换成固定长度的由字母和数字组成的输出。对输入值进行最轻微的更改都会产生截然不同的哈希值。

举例:

Hello World! →9069

Hello World? →

d75a

数字签名( )是一个让人可以证明其所有权的数学机制。

私钥( Key)是一个证明你有权从一个特定的钱包消费电子货币的保密数据块,是通过数字签名来实现的。

3. 常见共识机制

i. 工作量证明Proof of Work(PoW)

典型币种:比特币、以太坊、莱特币

矿工拿到一段时间的交易数据(区块),猜一个随机字符串接到区块上,计算加上这个随机字符串的区块的哈希值。若这个哈希值开头的指定位数都为0,那么这个矿工就是第一个算对的人,可以获得上传区块的权力并获取币作为奖励。由于对输入数据进行轻微的更改都会产生截然不同的哈希值,矿工只能逐个尝试不同的字符串。

其中,需要为零的位数是衡量计算难度的指标,以比特币为例,计算难度会随着参与记账的矿工增多而增加,从而将每个区块产出速度控制在10分钟左右。

为了提高获得奖励的机会,比特币矿工们组成了矿池( Pool),他们团结起各自的算力,矿池获得的奖励按算力贡献平分给每个人。其中最大的矿池贡献了超过20%的全网算力,这实际上让网络变得更中心化而不是去中心化了。另外,比特币专门矿机的出现使得普通的CPU无法与之竞争,这也违反了比特币“公平竞争记账”的初衷。

ii. 权益证明Proof of Stake(PoS)

典型币种:EOS、

PoS的发明初衷是,让每个人互相竞争挖矿是很浪费的;因此相反的是,权益证明通过选举的形式,其中任意节点被随机选择来验证下一个区块。在这里有一些小的术语区别,权益证明中没有矿工,但是有验证者()。并不让人们”挖(mine)”新区块 而是"铸造(mint)” 或"制造(forge)”新区块。要成为验证者以太坊和比特币区块链钱包,节点需要在网络中存入一定数量的货币作为权益,可以将这理解为保证金。权益的份额大小决定了被选为验证者的几率,从而得以创建下一个区块,这是线性相关的。若网络发现欺诈行为,欺诈者会收到惩罚。

由于PoS机制不需要节点计算哈希函数来确认区块,PoS机制下的交易处理速度大大高于PoW。

PoW

PoS

硬件需求

高性能计算设备

无需任何设备,仅需质押一定数量的代币

交易处理速度

极快,未来的处理速度可媲美此类传统交易平台

安全性

极高,想要入侵网络需要拥有超过51%的全网算力(入侵51%上的节点)几乎不可能

相对低,记账权力随着拥有货币数量而增大

能耗

极高

可以忽略

4. 交易流程图

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5. 技术特点

i. 去中心化

区块链不再依赖于中心化机构,实现了数据的分布式记录、存储和更新。所有在区块链网络里面的节点,都有记账权,都可以进行记账,这可以规避操作中心化的弊端。

ii. 全球流通

区块链资产首先是基于互联网的,只要有互联网的地方,就可以进行区块链资产的转账流通。相较于中心化的方式,区块链资产在全球流通的转账手续费非常低,比如比特币早期转账手续费为0.,相对于传统转账来说,区块链资产到账也非常快。一般几分钟就能到账。

iii. 公开透明

区块链系统是公开透明的,除了交易各方的私有信息被加密外,数据对全网节点是透明的,即任何人或参与节点都可以通过公开的接口查询区块链数据记录或者开发相关的应用,这也是区块链系统值得信任的基础。区块链数据记录和运行规则可以被全网节点审查、追溯,具有很高的透明度。

iv. 不可篡改

区块链系统的信息一旦经过验证并添加至区块链后,就会得到永久存储,无法更改(具备特殊更改需求的私有区块链等系统除外)。除非能够同时控制系统中超过51%的节点,否则单个节点上对数据库的修改是无效的,因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。哈希算法的单向性是保证区块链网络实现不可篡改性的基础技术之一。

v. 可追溯性

它的机制是设定后面区块拥有前面区块的哈希值,就像挂钩一样,只有识别了前面的哈希值才能挂得上去,从而形成一整条完整可追溯的链。可追溯性还有一个好的的特点就是便于数据的查询,因为这个区块是有唯一标识的。

vi. 自治性

区块链采用基于协商一致的规范和协议(比如一套公开透明的算法)使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据,使得对“人”的信任改成了对机器的信任,任何人为的干预不起作用。

(二)以太坊介绍

1. 代币

以太坊网络的代币是以太币(ETH)。一般“以太坊”特指以太币。

2. 发展历史

i. 诞生

2013年年末,以太坊创始人 发布了以太坊初版白皮书,分析了比特币系统的设计、优点和不足后,描述了以太坊协议的技术设计和基本原理,以及智能合约的结构,提出要建立一条新的区块链,使之成为去中心化应用平台。2014年开始,拿到了早期投资人彼得·蒂尔鼓励辍学创业的10万元蒂尔奖学金后,开始和Gavin Wood博士合作共同创建以太坊。

ii. 网络启动

2015年七月末团队发布了正式的以太坊网络:,这也标志着以太坊区块链正式运行。2015年11月9日—11月13日,以太举行的-1开发者大会,吸引了全世界三百多名开发者参加,参与本次会议的有巨头IBM、微软、软银等。

iii. 以太坊分裂

2016年开始,ETH的价格取得了井喷式的上涨imToken下载,最高时达到了15美元。6月16日,ETH遭受到了黑客的攻击,约6000万美元的ETH被盗。由于他们的智能合约是不可变更的,开发人员无法修复代码。团队中一部分人支持修改代码,一部分人认为代码至上,不支持修改。这最终导致出现了硬分叉,诞生了第二个以太坊链。简而言之,一条链进行“回退”,并将资金返还给了合法的所有者(这是当前以太坊区块链的一部分)。而另一条链决定不受此次攻击影响,坚持区块链上发生的事情永远不可改变(这个链现在称为以太坊经典)

iv. 硬分叉至今

现在人们所说的以太坊多指分叉出来的以太坊而不是以太坊经典。经历了多次升级后,以太坊生态越来越繁荣,基于以太网络上开发的去中心化应用也越来越多。2020年兴起的DeFi(去中心化金融)进一步拓展了以太生态;以太坊价格最高时达到了超过4000美元。

3. (代币货币政策)

i. 发行上限

以太坊没有发行上限,但是每年有固定发行的量。

ii. 矿工奖励

矿工每挖出一个区块可以获得一定数量的ETH(新增发的ETH,类似于中央银行印钞),挖出每个区块的奖励逐年在下降。

iii. 手续费 Gas费用

一辆汽车运转需要汽油(Gas);对于以太坊,使用者运行智能合约(下文会详细介绍)或是转账需要手支付续费,其被称之为Gas fee。Gas费用的单位为gwei,1 gwei等于10^-9 ETH。宏观上讲,全网用户使用网络的需求越高,Gas fee整体越昂贵;微观上讲,用户运行越复杂的智能合约需要越多的Gas,交易者希望更快速处理一笔转账也需要更多的Gas。网络会优先处理愿意支付更高Gas fee的使用者发起的交易。Gas费用会发送给矿工以奖励他们为网络贡献算力。

iv. 通货膨胀率

由于以太坊没有发行上限,以太币呈通胀趋势;目前的通胀率大约为4%。由于每年增发的ETH数量固定,通胀率会随着总流通量的增长而下降,最终会趋于0%。

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4. 与比特币的关键区别

比特币

以太坊

一个点对点的电子现金系统

一个去中心化应用的平台,它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用(包含点对点的电子现金系统)

总量为2100万个

没有发行量上限

延展性差

延展性极佳

完全的去中心化(创始人中本聪不知去处)

比比特币更加中心化(存在维护和更新以太坊的团队)

每秒处理7笔交易

每秒处理30-40笔交易

5. Smart (智能合约)

i. 智能合约是什么

简单来讲,智能合约是运行在区块链网络上的代码。基于区块链的分布式式网络的共识机制,智能合约的确定性,即不同节点执行相同合约,必须产生相同的结果,是智能合约正常有效的前提。运行在区块链上隐含智能合约继承区块链的一切优势:分布式计算、去中心化存储、不可篡改。确定性描述智能合约的特质:对于给定的输入条件,其输出的结果确定,不存在随机性。在以太坊上执行智能合约需要支付手续费(Gas fee)。

ii. (以太坊虚拟机)

1. 虚拟机是什么

它的基本功能是可以对操作系进行一个或多个镜像,镜像出的操作系统和现有本机操作系统共享同样的软硬件资源,权限等,你所有操作都可以在这个全新的独立的虚拟系统里面进行,这对于想要在一台电脑上进行多操作系统操作的用户特别方便,只用在一台电脑上进行切换即可。

2. 以太坊虚拟机

为保持智能合约运行结果的高度确定性,智能合约的运行环境就显得至关重要,为此,以太坊构建了一个以太坊虚拟机,让以太坊节点参与者下载以太坊客户端,在他们自己的机器上通过”以太坊虚拟机“的操作系统来进行运行,这样更好的屏蔽每个计算机节点的底层差异,更好的实现不同节点执行合约的相同结果即确定性。通过运行以太坊虚拟机,你的计算机就变成了网络中的一个“节点”,并与其它节点一样具有同等地位的处理事务。

然而,智能合约的载体区块链与输入数据的载体传统互联网采用不同的网络协议,这就导致智能合约无法直接读取互联网上的数据。为解决数据获取难题,人们探索出现一种方案——预言机。简言之,预言机就是连接区块链与传统互联网的中间件。它可以获取互联网的数据,并将数据主动反馈给区块链上的智能合约。

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6. ERC-20标准

ERC-20是以太坊生态系统中最流行的代币标准,也是整个加密货币行业中最流行的代币标准。ERC-20是由以太坊联合创始人 在2015年6月提出的,它是一个简单的接口,允许开发者在以太坊区块链之上创建他们的代币,并将其与第三方应用程序(如钱包和交易所)集成。除了允许创建者使用简单的功能,比如限制他们的币的总供应量,ERC-20代币、去中心化应用(DApps)和智能合约之间也有直接的互动。ERC-20代币是可以互换的资产。这样一来新的开发商就不需要煞费苦心建立一个新的区块链,只需要依附以太坊发布代币和创建智能合约。

7. ERC-721标准

ERC-721是一个非同质化代币(NFT)标准。这里的每个代币是独一无二的,具有自己的标识符,便于通过区块链进行验证。虽然可互换代币具有类似于标准金条或同值美元钞票的功能,但ERC-721币更像是艺术品或其他(复杂的)手工制作的物品,每件物品都是独一无二的,在某些方面与其他物品不同。

(三)以太坊网络主要应用介绍

1. (去中心化金融)

i. DeFi是什么

DeFi是一个全新的金融服务行业,它是一个由众多金融服务机器人(代码)所组成的全新金融服务网络。DeFi类比到传统世界里就好比一家银行为你提供贷款服务或者基金公司帮你理财,只不过DeFi是完全由代码去中心化运行的。作为DeFi用户,如果我们想使用某种金融服务,就去其中某一个机器人使用其提供的服务,这些机器人形成的市场就叫DeFi。

以为例,是提供抵押借贷的金融服务协议。

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ii. DeFi细分应用

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1. 钱包

钱包是用来储存加密货币资产的,分为连网的热钱包和不联网的冷钱包。

2. 资产管理工具

资产管理工具也可以看成是机器人,你拿着钱包走到机器人面前,递给机器人。机器人就会进行扫描,之后会展现出你的钱包到底做过什么事情,包括总资产,负债有多少,大概挖过哪些矿,收益率怎么样,这些信息资都会提供给你。

3. 借贷

如上述举例的

4. 交易

去中心化交易所(DEX)

我们现在手上有某个资产,给到DEX机器人以后,DEX机器人会自动返还另外一种资产,这就完成了一笔交易服务。去中心化交易所采用了一种所谓的“流动性挖矿”的机制。为了提高流动性,去中心化交易所就需要鼓励用户把他们的闲置资金存到交易所里作为储备金。去中心化交易所一开始的鼓励方式是把所有的交易手续费平均地分配给所有的准备金提供商。比如世界上最大的去中心化交易所,会向所有的兑换者收取千分之三的手续费,平均地支付给准备金提供者。

5. 聚合收益

这类属于理财机器人,帮助用户赚钱。

6. 衍生品

这类机器人种类繁多,期货、期权、杠杆、都可以归为此类。

7. 去中心化保险

区块链世界的机器人都是去中心化治理的,也就是说,没有明确是归属于谁的。这种情况下,如果机器人出故障了,我们应该找谁的责任?应该怎么做?损失谁来负责?这种情况下,就需要保险机器人了,它是专门就是为其他机器人投保了。

8. 跨链资产迁移与创造

此类机器人比较特别,DeFi是基于公链展开的,目前以太坊上的DeFi是最繁荣的,但并不是所有的资产都是在以太坊上。所以,有些机器人是专门想办法把别的地方的资产搬到以太坊上。比如,以太坊跟比特币就是互相不打通的两个公链。这种情况下,这些机器人会专门把比特币公链上的比特币搬到以太坊上来。搬过来之后,就会形成 WBTC,等等。

(WBTC是一种基于以太坊的1:1完全抵押比特币的ERC-20代币,旨在将比特币作为加密数字货币的流动性和稳定性带入以太坊生态中,很直接的目的就是使其拥有于比特币的流动性。

iii. DeFi规模

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上图展示了DeFi用户的爆炸性增长。目前已经有超过两百万参与DeFi的以太坊地址。

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上图展示了DeFi总锁仓额的增长。

截止到2021年7月1日,所以DeFi代币总市值为640亿美金。

2. NFT

i. NFT是什么

代币可分为同质化和非同质化代币两种。同质化代币( token, FT)例如比特币,一个比特币和另一个比特币是一样的;而非同质化代币(Non- token)是独一无二,不可分割的。2017年上线的加密猫()是一款建立在以太坊上的游戏,允许玩家驯养和交易形态各异且独一无二的猫咪。最火爆的时候以太网络因为这款游戏接近崩溃,直到游戏将猫咪的繁育费用翻了倍。最贵的一只猫以的价格成功交易。

ii. 使用场景