以太坊是什么？為什么說它是區(qū)塊鏈2.0的代表

2019-09-13 16:35:14

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供稿：網(wǎng)友

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行價值表示和價值轉(zhuǎn)移，它還給數(shù)字世界帶來了價值表示物——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。比特幣系統(tǒng)和它的區(qū)塊鏈都是專為創(chuàng)建一個去中心化的點對點電子現(xiàn)金而設(shè)計的。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)了很多對比特幣系統(tǒng)的改進，如替代幣（altcoin）、替代鏈（alt chain）、側(cè)鏈與跨鏈等。曾被認為是替代鏈的以太坊，可能是對比特幣系統(tǒng)的眾多改進中被廣泛接受的一個。

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，但在實際應(yīng)用中，它真正帶來巨變的是通證。

現(xiàn)在，有不少新項目在認可以太坊是區(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，競爭才剛剛開始。

當(dāng)下，對于區(qū)塊鏈的發(fā)展階段劃分，一個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)濟藍圖》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。

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)計目標(biāo)就是成為智能合約和去中心化應(yīng)用的平臺。

接下來，我們就來深入了解以太坊，并將之與比特幣系統(tǒng)對比，以了解它的特點。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

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)塊鏈之后認為，在比特幣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)高級應(yīng)用有三種可行路徑：

建立一個新的區(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）。

維塔利克認為，比特幣系統(tǒng)的主要設(shè)計 UTXO（未使用的交易輸出）和其對應(yīng)的腳本語言有缺陷，他總結(jié)認為它有以下四點不足（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算，但是它不能支持所有的計算。
價值盲（value-blindness）。UTXO 腳本不能為賬戶的取款額度提供精細的控制。
缺少狀態(tài)（lack of state）。UTXO 只能是已花費或者未花費狀態(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)塊頭部的隨機數(shù)、時間戳和上一個區(qū)塊數(shù)據(jù)的哈希值。

維塔利克得出了自己的結(jié)論，他認為應(yīng)當(dāng)開發(fā)一個“下一代智能合約和去中心化應(yīng)用平臺”。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”反映了維塔利克對比特幣系統(tǒng)和區(qū)塊鏈的認識。在白皮書中他認為，比特幣是一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，而他為以太坊設(shè)計了一個更靈活的狀態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

以太坊的目標(biāo)描述可以細分成以下三個部分：

維塔利克要創(chuàng)建一個新的區(qū)塊鏈。
這個區(qū)塊鏈的特色是，有一個能實現(xiàn)所有計算，即所謂的圖靈完備的腳本編程語言。
這個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)冷知識專欄討論。

在以太坊白皮書中，維塔利克認為，在以太坊上可以開發(fā)三大類應(yīng)用（見圖1）：

金融應(yīng)用（financial）：為用戶提供更強大的的方法，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、對沖合約、儲蓄錢包、遺囑，甚至雇用合約。
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。一個好例子是為了解決計算問題而設(shè)的自動執(zhí)行的懸賞。
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)計目標(biāo)是建立一個智能合約和去中心化應(yīng)用平臺，它和比特幣區(qū)塊鏈的最大不同是，它包括了一個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代碼運行環(huán)境——以太坊虛擬機（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 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。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。在實踐中，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)塊鏈這個新興技術(shù)在發(fā)展和應(yīng)用過程中的必然階段，一個新技術(shù)總會首先被用于當(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)，我們再來對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)，然后就可以用這個代碼運行一個新的區(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，一個區(qū)塊鏈應(yīng)用項目的團隊在以太坊上創(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，這個機制被濫用了。

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 僅為對以太坊區(qū)塊鏈的技術(shù)進行探討。

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）進行融資的活動大量涌現(xiàn)，投機炒作盛行，涉嫌從事非法金融活動，嚴重擾亂了經(jīng)濟金融秩序”。

公告認為，“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”。

公告要求，“本公告發(fā)布之日起，各類代幣發(fā)行融資活動應(yīng)當(dāng)立即停止。已完成代幣發(fā)行融資的組織和個人應(yīng)當(dāng)做出清退等安排，合理保護投資者權(quán)益，妥善處置風(fēng)險”。“本公告發(fā)布之日起，任何所謂的代幣融資交易平臺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、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刻。匿名的中本聰幾乎靠自己一個人設(shè)計和開發(fā)了比特幣系統(tǒng)，規(guī)劃它的經(jīng)濟激勵模型，然后讓它在互聯(lián)網(wǎng)上自由生長。在比特幣項目中，他花費了多少開發(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)維塔利克和團隊開發(fā)與運營以太坊時，它已經(jīng)不太可能是一個宿舍里的作品，以太坊團隊需要資金來運轉(zhuǎn)。

在發(fā)布白皮書后，維塔利克吸引合伙人加入，建立了一個項目所需的商業(yè)和法律架構(gòu)（一個瑞士公司以及后續(xù)的一個瑞士的非營利性基金會）。他和團隊一起進行項目的設(shè)計與開發(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)時叫ether）。

這個代幣眾籌可以看成是，面向比特幣持有者進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。

這個以太幣有什么用，代表什么權(quán)益，當(dāng)時參與者均沒有對此進行多少探討。畢竟，這次代幣眾籌是在當(dāng)時非常小的比特幣社區(qū)中進行的，帶有強烈的理想主義，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 個比特幣，按當(dāng)時的比特幣價格換算，它獲得了 1843 萬美元，這是當(dāng)時排名第二的眾籌項目。

2015 年 6 月 30 日，以太坊的首個版本正式上線，預(yù)挖的 7200 萬枚以太幣被分配給眾籌參與者與項目團隊（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

資料來源：https://www.etherchain.org/charts/totalEtherSupply。

由于之后比特幣的價格大幅波動，眾籌獲得大量比特幣的以太坊項目還經(jīng)歷了幾個插曲。比如，由于比特幣價格暴跌，而以太坊基金會沒有在高點把手中的比特幣換成法幣，它用以支付各項費用的法幣資金短缺，不得不大幅度削減預(yù)算。

2015 年 9 月，中國萬向集團旗下的基金用 50 萬美元向以太坊基金會“購買”了41.6萬枚以太幣。按2018年5月以太幣處于較低點的價格計算，這批以太幣的價值仍超過2億美元。這常被認為是一次“贊助”，是對當(dāng)時資金困難的以太坊基金會的支持。

在發(fā)展的一開始，以太坊有了這樣一個成功的代幣眾籌，這一思路很自然地被發(fā)揚光大。

在 2015 年 11 月 19 日，以太坊的主要開發(fā)者費邊·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，指的是每一個通證都是一模一樣的，比如任何兩張 100 美元的價值是完全相同的，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智能合約，創(chuàng)建表示價值的通證。雖然這些通證所表示的價值是什么仍不明確，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目方設(shè)定的兌換率來換取這些通證，而項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)。這些通證在各個國家或地區(qū)的合規(guī)是一個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）。