第二代区块链技术——以太坊的生存之路

以太坊的建设背景和历程

比特币开创了去中心化加密货币的先河，经过近五年的技术沉淀，也充分验证了区块链的可行性和安全性；在去中心化领域，比特币网络的建立和运行也验证了其可行性。

然而，比特币也并不完美，其缺点也非常明显，在前面我们也谈过，比特币总量稀少，且在比特币网络中只能存在比特币，但是全世界的业务繁多，单靠少量的比特币无法解决现实中的诸多问题，因此，比特币网络只有比特币，比特币也只存在于比特币自己的世界中。

2013年末，俄罗斯程序员Vitalik Buterin受比特币的启发，提出以太坊的理念，以太坊建设的目的是为了解决比特币扩展性不足的问题，并且以太坊币是无限量，其中的智能合约理念至今仍被广泛使用。

举个简单的例子：比特币就像是一个人在战斗，无法有第二个比特币网络与比特币网络共存；但是以太坊不同，他是在一个平台上，通过自定义的符号来区分网络，这样在一个区块链平台上可以建立多个实例出来，就像一个印章的模板，你可以自己设定印章的大小、形状，每个人都按照印章的要求来设定自己想要的印章。由此看来，以太坊更像是一群人在战斗，每个人都有不同的样貌、能力。

以太坊的这种特性其意义非常深刻，比如有了以太坊，各个企业单位都可以在以太坊上建立自己的虚拟货币（自己取名、自己设定总量、自己管理发行），同样是基于区块链技术，但是此时的理念已经能支持更高级的需求。

2014年7月24日开始，以太坊进行了为期42天的以太币预售。

2015年7月，以太坊发行初期试验版本，此时以太坊只有命令行界面，开发者可以在上面进行智能合约和去中心化应用（Dapp）的开发。

2016年3月14日，以太坊发行了图形化界面的钱包，易用性得到很大改善。

2016年初，由于虚拟币的火爆，市场的需求越来越多，很多国内外企业的区块链技术还未落地就开始发行货币，以便能及时跟进区块链热潮，因此都愿意使用以太坊作为代币发行平台，因此在2016年间，以太坊得到了市场的高度认可，价格开始暴涨。

因此，以太坊被认定为“第二代区块链技术”。

2017年10月16日，以太坊完成拜占庭（Byzantium）硬分叉，以太坊虚拟机里加入了EVM指令，更方便开发者编写智能合约。同时，以太坊的区块奖励从5ETH减少到3ETH（奖励减半）。

以太坊的特性

以太坊有两点特性：智能合约、以太坊虚拟机。

智能合约可以理解为分散在区块链上的应用程序，智能合约具有高度安全性、完全数字历史记录、可审计、去信任化、不可拦截等特点。因此只要开发出智能合约后，应用程序的运行将有区块链网络开承载。

以太坊在其中作为数据交互燃料来使用，这也是为了促进以太坊网络的稳定性（促进矿工保持网络稳定运行）。

为了避免垃圾应用程序（智能合约）的产生，在以太坊上网络上建立和运行智能合约，均需要支付一定量的以太坊作为合约费用。

以太坊虚拟机可以理解为开发环境，就像java虚拟机一样，其中封装了很多功能，因此在以太坊上开发程序，不会像在BTC网络上开发代码那样，需要把整个BTC代码下载下来并理解其代码，然后再进行二次改进及开发。在以太坊虚拟中开发时可以直接调用它的封装函数，因此极大的简化了开发过程。

以太坊的技术线路

以太坊从设计之初就定下了四个阶段的规划：

Frontier（前沿）

该阶段时期以太坊发行初期，在这个阶段里，以太坊是以POW模式挖矿运行，在这个时期开发者可以在上面开发智能合约和去中心化应用（Dapp）,该阶段以2015年7月发布的命令行实验版本为开端。

Homestead（家园）

该阶段时期以太坊仍以100%采用POW挖矿模式运行，但是在这个时期加入了一个额外的难度因子，并且难度因子将呈指数增加，这就是以太坊网络的难度炸弹（Difficulty Bomb）。

加入难度炸弹的原因是由于POS模式的挖矿方式门槛太低，一次性从POW转向POS模式将会引起矿工的联合抵制，从而可能导致以太坊分叉出两条链网络，因此难度炸弹出现的目的是为了缓和这一过程，给矿工一个平滑过渡的目的。

此处需要普及一下什么是POW和POS模式：

POW：即算力挖矿，矿工通过运算实现多劳多得、不劳不得。

POS：即投入挖矿，矿工通过占有资产越多从而获取越多、没有占有就没有获得（类似于分红）。

因此在POW时期，矿工可能会购买大量硬件作为付出，而专项POS时期时，这些硬件将无用武之地，因此肯定会引起款公告的不满，这就是可预见的矛盾产生。

那难度炸弹是什么？

难度炸弹是指在计算难度时，除了根据出块时间和上一个区块难度进行调整外，加上了一个每十万个区块就呈指数型增长的难度因子，从而增加挖矿难度。

该阶段于2016年3月份发布的以太坊钱包时同期进入，这也是第一个稳定版的以太坊网络，被成为以太坊1.0版本。在此阶段，以太坊受到了广泛认同，矿工数量不断增加，这是一个令人兴奋也令人担忧的事情。令人兴奋是因为以太坊得到了更多的共识，令人担忧的是过多的矿工将影响以太坊从POW模式向POS模式的转型，在POS模式下以太坊网络将不在需要挖矿的矿工。

Metropolis（大都会）

大都会阶段被分成两个部分：Byzantium（拜占庭）和Constantinople（君士坦丁堡）。

Byzantium（拜占庭）

拜占庭时期，难度炸弹延迟和区块奖励减少将被执行，该阶段自2017年10月16日以太坊网络硬分叉完成时正式进入。在此时期，以太坊为开发者提供了一个新的隐私工具——链上高效验证zk-SNARK（零知识证明）的能力，同时增加可预测gas的收费能力，另外提高了挖矿难度，减低了出块奖励（每个区块奖励从5个ETH减少为3个ETH）

Constantinople（君士坦丁堡）

君士坦丁堡时期主要引入POW和POS的混合链模式（两种模式共存），来完成POW向POS模式转型的目的，同时，POW挖矿奖励将减少到每个区块2ETH。

君士坦丁堡时期从2019年2月份正式升级进入，目前以太坊正处于该阶段。

Serenity（宁静）

在此阶段，以太坊已完成POW向POS的转型过程，以太坊网络将完全采用POS模式挖矿，并且将算法更改为Casper，解决POW挖矿模式对能源的浪费，但同时预计此时以太坊币币数量将大幅减少，该时期将成为以太坊2.0版本的开端。

在该时期，以太坊可能通过分片（Sharding）和子母链（Plasma）等方式增强网络的可扩展性。

但遗憾的是，以太坊的进化之路明显不那么顺利，由于各方面的原因，以太坊从2018年6月被“完全重写”，这个重大转变的原因是由于以太坊进化的过程过于缓慢，无法赶上Casper和分片的速度，当然，这个转变过程发生从过往的经验来看，在许多系统中都有发生，因此只有找到比原有团队更有能力和经验的团队来执行才能成功，因此目前以太坊2.0还尚未达到开发和改进的开始阶段，所以这一过程如何推进尚不可知。

以太坊的优缺点

优点：

1.去中心化，以太坊仍然保持去中心化理念，由全网共同记账，账本公开透明且不可篡改

2.智能合约，以太坊提出智能合约理念，通过简单的设定即可发行自己的数字资产。

3.以太坊虚拟机，虚拟机可以看作是开发环境，以太坊平台对底层区块链技术进行了封装，让区块链开发者可以在以太坊虚拟机中进行开发，而开发者只需关注应用本身的业务需求，而无序过多关注区块链的实现，这样极大程度降低了区块链应用程序的开发难度，也促进了以太坊的生态落地。

4.支持扩容

5.总量无限制

6.第一条被认可的公链

缺点：

1.性能不足，交易速度慢，TPS仅为15/S左右

2.交易费高

3.代码安全难保障，因为所有的Dapp均需在以太坊网络上开发，因此不利于企业代码资产保护。

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