科学：从比特币到以太坊——为什么以太坊是区块链2.0

【摘要】以太坊被公认为区块链的代表项目2.0，它为区块链提供了内置成熟的图灵完备语言，使开发者能够快速开发智能合约。实现数字资产在链上的转移。以太坊还提出了ERC20、ERC721代币标准，直接催生了IC0和NFT的繁荣。目前，以太坊2.0正在规划建设中，预计新系统的交易吞吐量、去中心化程度等关键指标将有显着提升。

以太坊创始人Vitalik Buterin（Vitalik Buterin，华人社区常称他为Buterin），几乎符合人们对天才想象的一切。

Vitalik 1994 年出生于俄罗斯，是计算机科学家 Dmitry 的儿子。但在他5岁的时候，维塔利克的父母离异，他跟随父亲移民加拿大。 Vitalik 从小就表现出非凡的编程天赋。 4 岁时，父亲送给他一台电脑作为礼物，他开始沉迷于用 Microsoft Excel 编写计算程序。 12 岁时，Vitalik 开始自己使用它。 C++写了简单的游戏，19岁还考入了加拿大著名的计算机学校滑铁卢大学。

Vitalik 的父亲是区块链孵化器 BlockgeeksLabs 的联合创始人。在父亲的影响下，Vitalik 17 岁接触比特币，被比特币去中心化的美好愿景深深吸引。后来，他开始写比特币相关的博客文章，并创办了信息网站Bitcoin Magazine，担任主编。进入大学仅 8 个月，Vitalik 就辍学了，全身心投入到以太坊项目的开发中。今天，Vitalik 仍然是以太坊团队的灵魂。

以太坊的诞生

比特币是第一个基于区块链的虚拟货币系统，实现了极致的“去中心化”。是有限的。受此启发，Vitalik 决心设计一种新的通用加密货币系统，即后来的以太坊。 2014 年，Vitalik 在比特币杂志上发表了《以太坊：下一代加密货币和去中心化应用平台》。文章首先提出了通用合约等技术，试图从基础协议中创造出更通用的合约。区块链系统。以太坊中的“以太”是一个历史悠久的经典概念。这个概念最早由亚里士多德提出，是古希腊哲学中的五种元素之一，代表天空或大气。此后，现代物理学家借用了这一概念，认为“以太”是电磁波传播的介质。 “以太”被认为存在于各种恒星和行星之间，让人联想到晴朗的夏日天空。

在 2014 年迈阿密比特币大会上，Vitalik 正式宣布了以太坊项目。同年7月，以太坊为募集项目资金，发起了一场专项众筹活动。以太坊项目的众筹持续了42天，只筹集到了比特币。以太坊正式发布后，众筹参与者将获得一定比例的以太坊平台通用货币以太坊。在整个众筹期间，以太坊项目从大约 9,000 个地址收到了 31,531 个比特币，当前价格为 1800 万美元。以太坊的启动众筹非常成功，项目组筹集到足够的开发资金。这个模型后来被称为初始代币发行（IC0）。

2015年，以太坊正式上线发布时，参与众筹的9000个地址共获得以太坊项目组6000万枚ETH，这些交易直接写入以太坊创世区块。此外，以太坊还发行了 1,200 ETH。 10,000 个以太币直接支付给以太坊基金会。以太坊在创世区块的流通量为7200万，此后每年通过挖矿增长。不同于比特币2100万的总供应量有限，以太坊的供应量理论上是无限的。

以太坊和智能合约

在以太坊项目的白皮书中，Buterin 提到了以太坊项目的设计目标：“以太坊的目标是提供一个内置成熟图灵完备语言的区块链，其中可以创建合约以编码任意状态转换函数，用户只需要几行代码实现逻辑，就可以创建上面提到的所有系统以及许多我们还没有想象到的系统。”

简单来说，就是创建一个可以运行智能合约和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。使用这种脚本语言以太坊与比特币的区别，开发者可以创建所谓的“智能合约”来实现数字资产在区块链上的转移。 （这就是 Buterin 所说的“编码任意状态转换函数”。）然后，开发人员可以使用官方工具轻松开发去中心化应用程序，并在以太坊网络上配置的以太坊虚拟机上运行它们。另一方面，以太坊的用户可以使用以太坊作为系统的“gas费”来维持应用的运行。在以太坊中，账户分为两类，一类是普通用户用私钥控制的外部账户（Externally Owned Account），一类是内部存储在合约代码中的合约账户（Contract Account），不属于给任何人，因为没有相应的私钥。合约代码完成后不能自动运行，需要合约账户有外部账户以太坊与比特币的区别，里面的代码只能通过发起交易激活。

比特币和区块链的诞生重新定义了信任，使人类第一次能够实现数字领域的价值转移。以太坊和智能合约的诞生极大地推动了区块链技术的应用。比特币网络是一个分布式数据库，而以太坊可以看成是一台分布式计算机。以太坊的所有节点共同构成系统的CPU，共享链就像一个ROM，智能合约和DAPPs扮演程序的角色.

在智能合约的帮助下，协议条款一旦拟定并发布，将被严格执行，不可修改。这样，以太坊就实现了区块链技术与图灵架构的融合。在白皮书中，Buterin 设想了以太坊技术的三种应用类型：非金融、半金融和金融。非金融应用包括在线投票、去中心化治理等；智能奖励支付等半金融应用。以太坊的金融应用大概是人们最熟悉的。以太坊提供了灵活可靠的合约方式，可以建立子币种、金融衍生品、对冲合约等应用。

ERC20 和 ERC721 代币标准

在以太坊白皮书中，Buterin详细讨论了所谓的“Token system”，而Token一般翻译为“token”或“token”（之前也翻译为“token”），由此诞生以太坊使用智能合约发行代币的一个重要应用。 Token是“Token”的音译，也称“Proof of Equity”，是区块链领域中用来表示区块链上的资产或价值的总称。代币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，以太坊推出了 ERC20 代币标准。开发者可以按照标准编写智能合约，创建基于以太坊的通用代币。如果开发者通过出售这些代币来筹集资金，这种行为称为 IC0。今天，任何人都可以按照教程在半小时内发行加密货币。

2018 年，以太坊社区接受 ERC721 标准作为社区的官方代币标准。在ERC20标准下，代币同质化、可互换，代币可以无限细分。代币就像两个相同的硬币。在 ERC721 标准下，代币的最小单位为 1，不可细分，不可互换（Non-fungible Token Standard）。基于ERC721标准，各种NFT项目应运而生。在现实世界中，专利、数字艺术品等资产都可以在区块链上表现出来。

以太坊的未来：以太坊2.0

以太坊和智能合约，带来IC0、NFT、DeFi等新兴领域的繁荣，也给以太坊本身带来了巨大的挑战。受限于自身架构，以太坊的交易速度不足以支撑其广泛的应用，网络交易费用（Gas fee）依然居高不下。为此，以太坊基金会制定了路线图，计划在 2021 年左右推出以太坊2.0（也称为宁静）。预计在以太坊2.0 推出后，目前Gas费用过高的问题将得到有效缓解，从而促进DeFi的进一步繁荣。共识机制从 PoW 变为 PoS 后，以太坊系统的能耗将大大降低，节点的参与门槛也将降低，从而促进去中心化。此外，由于Staking涉及的代币数量较多，市场上ETH的流通量将下降，预计ETH价格将进一步上涨。

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