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科普：从比特币到以太坊-为什么说以太坊是区块链2.0
06月20日 17:30
【摘要】以太坊被公认为是区块链2.0的代表项目，它提供了一个内置成熟图灵完备语言的区块链，使得开发者能够快速开发出智能合约，从而实现链上数字资产的转移。以太坊还提出了ERC20、ERC721通证标准，直接催生了IC0和NFT的繁荣。现在，以太坊2.0正在规划建设中，预期新系统的交易吞吐能力、去中心化水平等关键指标都会有显著提升。
【关键词】以太坊, 区块链2.0, 比特币, 维塔利克·布特林, 智能合约
以太坊创始人维塔利克·布特林（Vitalik Buterin，中文社区常称他V神），几乎符合人们对于天才的一切想象。
维塔利克1994年出生于俄罗斯，他的父亲德米特里（Dmitry）是一名计算机科学家。但在他5岁时，维塔利克父母离婚，之后他也随父亲移民加拿大。维塔利克从小就表现出了异于常人的编程天赋，4岁时父亲赠送了他一台电脑作为礼物，他便沉迷于用微软Excel编写计算程序，12岁时，维塔利克就开始自己用C++编写简单的游戏了，19岁时，他还进入了加拿大计算机名校滑铁卢大学。
维塔利克的父亲是区块链孵化器BlockgeeksLabs的联合创始人，受到父亲影响，维塔利克17岁便接触到了比特币，并被比特币去中心化的优美愿景深深吸引，后来，他开始写作比特币相关的博客文章，创立了资讯网站比特币杂志（Bitcoin Magazine）成为其首席撰稿人。进入大学后仅8个月，维塔利克便休学，全身心投入到以太坊项目的开发之中。如今，维塔利克仍是以太坊团队的灵魂人物。
以太坊的诞生
比特币是首个基于区块链的虚拟货币系统，实现了极致的“去中心化”，但在应用上，比特币却是有所局限的。受其启发，维塔利克决心设计一个全新的通用型加密货币体系，这也就是后来的以太坊。2014年，维塔利克在比特币杂志上发表了《以太坊：一个下一代加密货币和去中心化应用平台》(Ethereum: A Next-Generation Cryptocurrency and Decentralized Application Platform)，文中首次提出了通用型合约等技术，试图从基础协议出发创造一个更为通用的区块链系统。以太坊（Ethereum）中的“以太（Ether）”是一个具有悠久历史的古典概念。这一概念最早由亚里士多德提出，是古希腊哲学中的五大元素之一，代表天空或大气。此后近代物理学家借用此概念，认为“以太”是电磁波传播的介质。“以太”被认为存在于各个恒星与行星之间，使人联想到夏季明朗的天空。
在2014年的迈阿密比特币会议中，维塔利克正式宣布了以太坊项目，同年7月，以太坊为了募集项目资金，发起了一次特殊的众筹。以太坊项目众筹共持续42天，只筹集比特币，而在以太坊正式发布后，众筹参与人会按一定比例收到以太坊平台的通用货币以太币。整个众筹期间，以太坊项目收到了来自约九千个地址的31,531个比特币，时价达1800万美元。以太坊的启动众筹极为成功，项目组筹得了足够的开发资金，这种模式后来也被称为首次代币发行（IC0）。
2015年，以太坊正式发布时，参与众筹的九千个地址总共获得了来自以太坊项目组的6000万枚以太币，这些交易被直接写入到了以太坊的创世区块中。另外，以太坊还发行了1200万枚以太币直接支付给以太坊基金会（Ethereum Foundation）。以太坊在创世区块中便有7200万枚发行量，此后每年通过挖矿增长。区别于比特币有限的2100万枚总供应量，以太坊的供应量在理论上是无限的。
以太坊与智能合约
在以太坊项目白皮书中，V神提到了以太坊项目的设计目标：“以太坊的目标就是提供一个带有内置的成熟的图灵完备语言的区块链，用这种语言可以创建合约来编码任意状态转换功能，用户只要简单地用几行代码来实现逻辑，就能够创建以上提及的所有系统以及许多我们还想象不到的的其它系统。”
简单来说，这也就是打造一个能够运行智能合约以及去中心化应用的平台（Platform for Smart Contract and Decentralized Application）。为此，以太坊内置了图灵完备的专用编程语言Solidity，运用此脚本语言，开发者能够创建所谓“智能合约”，从而实现区块链上数字资产的转移（也就是V神所说的“编码任意状态转换功能”）。接着，开发者们可以使用官方工具轻松开发去中心化应用，并运行于以太坊网络配置的虚拟机（Ethereum Virtual Machine）上。而以太坊用户则能够以以太币作为系统的“燃料”（Gas fee），维持应用的运行。在以太坊中，账户被分为两类，一类是由普通用户用私钥控制的外部账户（Externally Owned Account），一类则是内部储存在合约代码（Contract Account），没有对应私钥故而不属于任何人的合约账户。合约代码完成后，无法自动运行，而是需要外部账户对合约账户发起交易才能启动其中的代码。
比特币和区块链的诞生重新定义了信任，使得人类首次无须借助第三方中介，便可以实现数字领域的价值转移。而以太坊以及智能合约的诞生，则大大推进了区块链技术的应用。比特币网络是一套分布式数据库，而以太坊则可看作一台分布式计算机。以太坊的所有节点共同构成了系统的CPU，共有链如同ROM，而智能合约和DAPPs则担任了其中程序的角色。
借助智能合约，协议条款一经拟定发布，便会被严格执行，无法修改。如此以太坊便实现了区块链技术与图灵架构的融合。在白皮书中，V神设想了以太坊技术的三类应用：非金融应用（Non-financial），半金融应用（Semi-financial）以及金融应用（Financial）。非金融应用包括在线投票，去中心化治理等；半金融应用如智能悬赏支付等等。而以太坊的金融应用则可能是人们最为熟悉的，以太坊提供了灵活可靠的合约方法，能够建立子货币、金融衍生品、对冲合约等等应用。
ERC20和ERC721通证标准
在以太坊白皮书中，V神详细论述了所谓“Token系统”，Token一般翻译为“令牌”或“通证”（早前也被翻译为“代币”），这催生了以太坊的一个重要应用利用智能合约发行通证。通证是“Token”的音译，又称“权益证明”，在区块链领域是一种一般性的说法，用以在区块链上表示资产或价值。通证在机器与机器的交互中尤为重要，被认为是区块链应用的核心，甚至被称为开启未来“共识经济”的钥匙。
2015年11月，以太坊推出ERC20通证标准，开发者遵循标准编写智能合约，便可以创建基于以太坊的通用通证。若是开发者通过发售这些代币来募集资金，这种行为就被称为IC0。如今，人人都可以按照教程，在半小时内发行一种加密货币。
2018年，以太坊社区接受ERC721标准为社区正式的通证标准。ERC20标准下，通证之间是同质、可互换的，并且通证可以无限细分，通证与通证之间，如同两枚完全相同的硬币。而在ERC721标准下，通证的最小单位是1，不可细分，并且是不可互换的（Non-fungible Token Standard），基于ERC721标准，各式各样的NFT项目营运而生，现实世界中的资产如专利、数字艺术品等都得以在区块链上表示出来。
（关于NFT的更多知识，请见Gate.io比特百科：人人皆可NFT。）
以太坊的未来：以太坊2.0
以太坊和智能合约，带来了IC0、NFT、DeFi等新兴领域的繁荣，但也给以太坊本身带来了巨大的挑战。受到自身架构限制，以太坊的交易速度不足以支持其广泛的应用，网络交易费（Gas fee）更是居高不下。为此，以太坊基金会设立了路线图，计划在2021年前后推出以太坊2.0（又称serenity，宁静）。预期在以太坊2.0推出后，当前Gas fee过高的问题将会得到有效缓解，从而推动DeFi的进一步繁荣。而共识机制由PoW转向PoS后，以太坊系统能耗将大大降低，节点的参与门槛也将下降，从而推动去中心化。此外，由于大量代币参与质押，市场上的ETH流通量将会下降，预期以太币价格将会进一步上升。
作者：Gate.io 研究员Edward. H
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