以太坊引入什么机制

A. 以太坊是什么丨以太坊开发入门指南

以太坊是什么丨以太坊开发入门指南
很多同学已经跃跃欲试投入到区块链开发队伍当中来，可是又感觉无从下手，本文将基于以太坊平台，以通俗的方式介绍以太坊开发中涉及的各晦涩的概念，轻松带大家入门。
以太坊是什么
以太坊（Ethereum）是一个建立在区块链技术之上， 去中心化应用平台。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。
对这句话不理解的同学，姑且可以理解为以太坊是区块链里的Android，它是一个开发平台，让我们就可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。
在没有以太坊之前，写区块链应用是这样的：拷贝一份比特币代码，然后去改底层代码如加密算法，共识机制，网络协议等等（很多山寨币就是这样，改改就出来一个新币）。
以太坊平台对底层区块链技术进行了封装，让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发，开发者只要专注于应用本身的开发，从而大大降低了难度。
目前围绕以太坊已经形成了一个较为完善的开发生态圈：有社区的支持，有很多开发框架、工具可以选择。
智能合约
什么是智能合约
以太坊上的程序称之为智能合约， 它是代码和数据(状态)的集合。
智能合约可以理解为在区块链上可以自动执行的（由事件驱动的）、以代码形式编写的合同（特殊的交易）。
在比特币脚本中，我们讲到过比特币的交易是可以编程的，但是比特币脚本有很多的限制，能够编写的程序也有限，而以太坊则更加完备（在计算机科学术语中，称它为是“图灵完备的”），让我们就像使用任何高级语言一样来编写几乎可以做任何事情的程序（智能合约）。
智能合约非常适合对信任、安全和持久性要求较高的应用场景，比如：数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权所有权管理、物联网、点对点交易等等。
目前除数字货币之外，真正落地的应用还不多（就像移动平台刚开始出来一样），相信1到3年内，各种杀手级会慢慢出现。
编程语言：Solidity
智能合约的默认的编程语言是Solidity，文件扩展名以.sol结尾。
Solidity是和JavaScript相似的语言，用它来开发合约并编译成以太坊虚拟机字节代码。
还有长像Python的智能合约开发语言：Serpent，不过建议大家还是使用Solidity。
Browser-Solidity是一个浏览器的Solidity IDE, 大家可以点进去看看，以后我们更多文章介绍Solidity这个语言。
运行环境：EVM
EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虚拟机是以太坊中智能合约的运行环境。
Solidity之于EVM，就像之于跟JVM的关系一样，这样大家就容易理解了。
以太坊虚拟机是一个隔离的环境，在EVM内部运行的代码不能跟外部有联系。
而EVM运行在以太坊节点上，当我们把合约部署到以太坊网络上之后，合约就可以在以太坊网络中运行了。
合约的编译
以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码形式，需要我们在部署之前先对合约进行编译，可以选择Browser-Solidity Web IDE或solc编译器。
合约的部署
在以太坊上开发应用时，常常要使用到以太坊客户端（钱包）。平时我们在开发中，一般不接触到客户端或钱包的概念，它是什么呢？
以太坊客户端（钱包）
以太坊客户端，其实我们可以把它理解为一个开发者工具，它提供账户管理、挖矿、转账、智能合约的部署和执行等等功能。
EVM是由以太坊客户端提供的。
Geth是典型的开发以太坊时使用的客户端，基于Go语言开发。 Geth提供了一个交互式命令控制台，通过命令控制台中包含了以太坊的各种功能（API）。Geth的使用我们之后会有文章介绍，这里大家先有个概念。
Geth控制台和Chrome浏览器开发者工具里的面的控制台是类似，不过是跑在终端里。
相对于Geth，Mist则是图形化操作界面的以太坊客户端。
如何部署
智能合约的部署是指把合约字节码发布到区块链上，并使用一个特定的地址来标示这个合约，这个地址称为合约账户。
以太坊中有两类账户：
· 外部账户
该类账户被私钥控制（由人控制），没有关联任何代码。
· 合约账户
该类账户被它们的合约代码控制且有代码与之关联。
和比特币使用UTXO的设计不一样，以太坊使用更为简单的账户概念。
两类账户对于EVM来说是一样的。
外部账户与合约账户的区别和关系是这样的：一个外部账户可以通过创建和用自己的私钥来对交易进行签名，来发送消息给另一个外部账户或合约账户。
在两个外部账户之间传送消息是价值转移的过程。但从外部账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码，允许它执行各种动作（比如转移代币，写入内部存储，挖出一个新代币，执行一些运算，创建一个新的合约等等）。
只有当外部账户发出指令时，合同账户才会执行相应的操作。
合约部署就是将编译好的合约字节码通过外部账号发送交易的形式部署到以太坊区块链上（由实际矿工出块之后，才真正部署成功）。
运行
合约部署之后，当需要调用这个智能合约的方法时只需要向这个合约账户发送消息（交易）即可，通过消息触发后智能合约的代码就会在EVM中执行了。
Gas
和云计算相似，占用区块链的资源（不管是简单的转账交易，还是合约的部署和执行）同样需要付出相应的费用（天下没有免费的午餐对不对!）。
以太坊上用Gas机制来计费，Gas也可以认为是一个工作量单位，智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型，占用的内存等），用来完成运行就需要越多Gas。
任何特定的合约所需的运行合约的Gas数量是固定的，由合约的复杂度决定。
而Gas价格由运行合约的人在提交运行合约请求的时候规定，以确定他愿意为这次交易愿意付出的费用：Gas价格（用以太币计价） * Gas数量。
Gas的目的是限制执行交易所需的工作量，同时为执行支付费用。当EVM执行交易时，Gas将按照特定规则被逐渐消耗，无论执行到什么位置，一旦Gas被耗尽，将会触发异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚， 如果执行结束还有Gas剩余，这些Gas将被返还给发送账户。
如果没有这个限制，就会有人写出无法停止（如：死循环）的合约来阻塞网络。
因此实际上（把前面的内容串起来），我们需要一个有以太币余额的外部账户，来发起一个交易（普通交易或部署、运行一个合约），运行时，矿工收取相应的工作量费用。
以太坊网络
有些着急的同学要问了，没有以太币，要怎么进行智能合约的开发？可以选择以下方式：
选择以太坊官网测试网络Testnet
测试网络中，我们可以很容易获得免费的以太币，缺点是需要发很长时间初始化节点。
使用私有链
创建自己的以太币私有测试网络，通常也称为私有链，我们可以用它来作为一个测试环境来开发、调试和测试智能合约。
通过上面提到的Geth很容易就可以创建一个属于自己的测试网络，以太币想挖多少挖多少，也免去了同步正式网络的整个区块链数据。
使用开发者网络(模式)
相比私有链，开发者网络(模式)下，会自动分配一个有大量余额的开发者账户给我们使用。
使用模拟环境
另一个创建测试网络的方法是使用testrpc，testrpc是在本地使用内存模拟的一个以太坊环境，对于开发调试来说，更方便快捷。而且testrpc可以在启动时帮我们创建10个存有资金的测试账户。
进行合约开发时，可以在testrpc中测试通过后，再部署到Geth节点中去。
更新：testrpc 现在已经并入到Truffle 开发框架中，现在名字是Ganache CLI。
Dapp：去中心化的应用程序
以太坊社区把基于智能合约的应用称为去中心化的应用程序(DecentralizedApp)。如果我们把区块链理解为一个不可篡改的数据库，智能合约理解为和数据库打交道的程序，那就很容易理解Dapp了，一个Dapp不单单有智能合约，比如还需要有一个友好的用户界面和其他的东西。
Truffle
Truffle是Dapp开发框架，他可以帮我们处理掉大量无关紧要的小事情，让我们可以迅速开始写代码-编译-部署-测试-打包DApp这个流程。
总结
我们现在来总结一下，以太坊是平台，它让我们方便的使用区块链技术开发去中心化的应用，在这个应用中，使用Solidity来编写和区块链交互的智能合约，合约编写好后之后，我们需要用以太坊客户端用一个有余额的账户去部署及运行合约（使用Truffle框架可以更好的帮助我们做这些事情了）。为了开发方便，我们可以用Geth或testrpc来搭建一个测试网络。
注：本文中为了方便大家理解，对一些概念做了类比，有些严格来不是准确，不过我也认为对于初学者，也没有必要把每一个概念掌握的很细致和准确，学习是一个逐步深入的过程，很多时候我们会发现，过一段后，我们会对同一个东西有不一样的理解。

B. 如何简单理解以太坊的POS机制

不再通过挖矿提供算力争夺记账权获得奖励的eth，而是通过持有eth派息，类似于银行存款的利息。

C. 以太坊架构是怎么样的

以太坊最上层的是DApp。它通过Web3.js和智能合约层进行交换。所有的智能合约都运行在EVM（以太坊虚拟机）上，并会用到RPC的调用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心内容，包括：blockChain, 共识算法，挖矿以及网络层。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客户端里，目前最流行的以太坊客户端就是Geth（Go-Ethereum）

D. eth挖矿是什么原理

凡是涉及到币，就一定离不开挖矿。以太坊网络中，想要获得以太坊，也要通过挖矿来实现。说到挖矿，就一定离不开共识机制。
不知道大家还记得比特币的共识机制是什么吗？比特币的共识机制是 PoW (这是英文 Proof of Work 的缩写，意思是“工作量证明机制”）。简单来说，就是多劳多得，你付出的计算工作越高，那么你就越有可能第一个找到正确的哈希值，就越有可能得到比特币奖励。
但是，比特币的PoW存在着一定的缺陷，就是它处理交易的速度太慢，矿工们需要不断地通过计算来碰撞哈希值，这是劳民伤财且效率低下的。对区块链知识有涉猎的朋友们应该看到这样一种说法：
以太坊为了弥补比特币的不足，提出了新的共识机制，名叫 PoS(这是英文的缩写，意思是“权益证明”，也有翻译成“股权证明”的）。
PoS 简单来讲，其实就跟它的字面意思一样：权益嘛，股权嘛，你持有的币越多相当于你的股权越多，你的权益越高。
以太坊的PoS就是说：你持币越多，你持有币的时间越久，你的计算难度就会降低，挖矿会容易一些。
在以太坊最初的设定中，以太坊希望能够通过阶段性的升级，在前期依旧采用PoW来构建一个相对稳定的系统，之后逐渐采用 PoW+PoS，最后完全过渡到 PoS。所以，说以太坊的共识机制是PoS，没错，但是PoS只是以太坊发布之初的一个计划或者说目标，目前以太坊还没有过渡到 PoS，以太坊采用的共识机制仍是 PoW，就是比特币那个 PoW，但是又和比特币的PoW稍稍不同。
这里的信息量有点大，
第一个信息点是：以太坊目前采用的共识机制也是PoW，但是和比特币的PoW稍稍不同。那么，和比特币的PoW到底有什么不同呢：简单来说，就是以太坊挖矿难度可以调节，比特币挖矿难度不能调节。就好比咱们高考，因为各个省份的教学情况、生源人数都不一样，所以高考分为全国卷和各省自主命题。
以太坊说我赞成这样分地区出题，比特币说：不行，必须全国同一卷，大家难度都一样！
通俗解释，就是，比特币是利用计算机算力做大量的哈希碰撞，列举出各种可能性，来找到一个正确哈希值。而以太坊系统呢，它有一个特殊的公式用来计算之后的每个块的难度。如果某个区块比前一个区块验证的更快，以太坊协议就会增加区块的难度。通过调整区块难度，就可以调整验证区块所需的时间。
以太坊协议规定，难度的动态调整方式是使全网创建新区块的时间间隔为 15 秒，网络用 15 秒时间创建区块链，这样一来，因为时间太快，系统的同步性就大大提升，恶意参与者很难在如此短的时间发动51%（也就是半数以上）的算力去修改历史数据。
第二个信息点是：以太坊最初的设定中，希望通过阶段性升级来最终实现由 PoW 向
PoS过渡的。
时间追溯到 2014 年，在以太坊发布之初，团队宣布将项目的发布分为四个阶段，即 Froniter（前沿）、Homestead（家园）、Metropolis（大都会）和 Serenity（宁静）。前三个阶段共识机制采用 PoW（工作量证明机制），第四个阶段切换到 PoS（权益证明机制）。
2015年7月30号，以太坊第一个阶段“前沿”正式发布，这个阶段只适用于开发者使用，开发人员可于在以太坊网络上编写智能合约和去中心化应用程序 DAPP，矿工开始进入以太坊网络维护网络安全并挖矿得到以太币。前沿版本类似于测试版，证明以太坊网络到底是不是可靠的。
2016年3月14日，以太坊进入到第二个阶段“家园”，这一阶段，以太坊提供了钱包功能，让普通用户也可以方便体验和使用以太坊。其他方面没有什么明显的技术提升，只是表明以太坊网络已经可以平稳运行。
2017 年 9 月，以太坊已经进行到第三个阶段“大都会”。“大都会”由拜占庭和君士坦丁堡两次升级组成，这个阶段的的目标是希望能够引入 PoW 和 PoS 的混合链模式，为 PoW向PoS的顺滑过渡做准备。最近比较热门的“以太坊君士坦丁堡升级”升级的就是这个，在君士坦丁堡升级中呢，以太坊将对底层协议和算法做一些改变，来为实现 PoW 和
PoS奠定良好的基础。
以太坊挖矿会得到对多少奖励呢？赢得区块创建竞争成功的矿工会得到这么几项收入：
1、 静态奖励，5个以太坊；
2、 区块内所花费的燃料成本，也就是Gas，这部分我们上一期内容讲过;
3、 作为区块组成部分，包含“叔区块”的额外奖励，叔就是叔叔的叔，每个叔区块可以得到挖矿报酬的1/32作为奖励，也就是5乘以1/32，等于0.15625 个以太坊。这里我们简单解释一下“叔区块”，“叔区块”这个概念是以太坊提出来的，为什么要引进叔块的概念？这还要从比特币说起。在比特币协议中，最长的链被认为是绝对的正确。如果一个块不是最长链的一部分，那么它被称为是“孤块”。一个孤立的块是一个块，它也是合法的，但是可能发现的稍晚，或者是网络传输稍慢，而没有能成为最长的链的一部分。在比特币中，孤块没有意义，随后将被抛弃掉，发现这个孤块的矿工也拿不到采矿相关的奖励。
但是，以太坊不认为孤块是没有价值的，以太坊系统也会给与发现孤块的矿工回报。在以太坊中，孤块被称为“叔块”(uncle block)，它们可以为主链的安全作出贡献。 以太坊十几秒的出块间隔太快了，会降低安全性，通过鼓励引用叔块，使引用主链获得更多的安全保证(因为孤块本身也是合法的) ，而且，支付报酬给叔块，还能激发矿工积极挖矿，积极引用叔块，所以，以太坊认为，它是有价值的。

E. 以太坊，以太币是啥玩意

Ethereum（以太坊）是一个平台和一种编程语言，使开发人员能够建立和发布下一代分布式应用。
Ethereum可以用来编程，分散，担保和交易任何事物：投票，域名，金融交易所，众筹，公司管理，
合同和大部分的协议，知识产权，还有得益于硬件集成的智能资产。
以太坊将使用混合型的安全协议，前期使用工作量证明机制（POW），用于分发以太币，然后会切换到权益证明机制（POS）。自上线时起，每年都将有0.26x，即每年有60102216
*
0.26
=
15626576个以太币被矿工挖出。转成POS后，每年产出的以太币将减少
英文名：Ethereum/ETH
中文名：以太坊
上架交易所：156家
发行时间：2014-07-24

F. 如何看待以太坊ETH2.0

对于1559引入gas费燃烧模式，固然会迎合某些人追逐所谓通缩的口味，但是其背后的动机，却不得不说，是Vitalik和以太坊基金会进一步推进PoS以至ETH 2.0的战略思维。

现在以太坊引入燃烧机制，对冲了区块奖励的发行，因此我们会觉得这个机制让以太坊变得更硬了。但是，以太坊燃烧销毁的是存量S。存量S的持续消耗会减少硬度（类似于电子工业消耗黄金储量），让增量的冲击变大，不利于币值的稳定。

介绍

众所周知，以太坊是没有固定可预期的货币政策的，这是一种最糟糕的货币政策（从博弈论的角度讲）。在1559实施后，增量F假设为固定的区块奖励，除非Vitalik和基金会决定变更它。

那么，恒定增量的情况下持续消耗存量，将使得以太坊的抗冲击能力下降，币值更不稳定，波动性更大，从而更加不适合于作为价值存储。

G. 以太坊存在的问题

1．扩展性不足：

以太坊社区的主要开发人员和研究人员始终认为区块链技术要实现大规模采用，可扩展性是区块链应用程序需要解决的唯一最重要的关键。

以太坊的底层设计，最大的问题是以太坊只有一条链，没有侧链，它把所有的程序对等的跑在全球所有节点的矿机上。这样一个很耗资源的程序，会导致问题越来越严重。

2．合约程序漏洞，无法抵御DDOS攻击

据相关研究表明，在基于以太坊的近100万个智能合约上，发现有34,200(约3%)个含有安全漏洞，将允许黑客窃取ETH、冻结资产或删除合约。这几年，以太坊面对合约程序漏洞和DDOS攻击的问题，也一直无法找到很好的解决办法。（更好用的数字货币交易平台“币汇”）

3.对于ICO泡沫和项目方砸盘

目前的ETH下跌，很大程度上来自于项目方的砸盘套现，这个问题可以在ICO代币融资上进行规则限制，不能像现在这样毫无成本的就能发一个币，而且还没有任何监督惩罚机制。任何事情都需要有一套合理的演进规则，大家按规则办事，所谓无规矩不成方圆。在规则的基础上，各类ICO项目有效监督，有序进出，才是一个正常的市场，这样才可能维系着代币生态的持续、稳定发展。

4.智能合约费用过高

在以太坊上现在还是POW的挖矿模式，交易是有手续费的，用来激励矿工来处理交易和保护网络，不同的是以太坊是以“gas”的形式来收费的。

在以太坊协议中规定，交易手续费=Gas 数量 x Gas 价格，其中 Gas 数量由智能合约的复杂程度决定，而 Gas 价格则由合约发起人决定。这对开发者和用户意味着什么呢？虽然读取本地区块链是免费的，但写入和运算是花钱的，储存更是尤其昂贵，因为任何写入的信息都会被永久的储存着。

5．社区对共识协议改变的分歧

以太坊计划实现将 POW 机制改为 POW/POS 混合共识机制。但这个涉及到技术开发和矿工双方能否达到利益共识的问题了。如果协议发生了变化，社区意见不合时，就会导致分叉，大家各自玩各自的。

H. 以太坊的核心概念

基于比特币网络的核心思想，以太坊项目提出了许多创新的技术概念，包括智能合约，基于账户的交易，以太币和燃料等。

I. 以太坊是什么以太坊与区块链有什么关系

以太坊是什么：

以太坊是一项基于比特币中技术和概念运用到计算机的创新。以太坊本身仿制了很多比特币的技术，以此来维护计算机平台。区块链技术就是其中之一。
以太坊平台可以安全的运行用户想要的任何程序。

以太坊和其余竞争币比的优势

以太坊出现之前，已经有一些数字货币模仿比特币出现了。但是，这些项目本身有一定的缺点，仅仅可以同时支持一种或几种特定应用。（更好的数字货币交易平台尽在“币汇”）

然而以太坊之所以能超越以往这些项目的局限性，是因为以太坊的核心思想。

以太坊要实现的是一个内置了编程语言的区块链协议，由于支持了编程语言，那么理论上任何区块链应用都可以用这门语言进行定义，进而作为一种应用，运行于以太坊的区块链协议之上。

以太坊的设计十分灵活，极具适应性。

以太坊目标集区块链技术之长，为了把区块链优点，如去中心化、开放和安全等特点都加入到近乎所有的计算领域。

以太坊的区块链应用

以太坊有很多区块链应用，如黄金和股票的数字化应用、金融衍生品应用、DNS 和数字认证等等。

以太坊被很多创业公司实现出的区块链应用就已经达到100多种。

以太坊也被一些金融机构、银行财团（比如 R3），以及类似三星、Deloitte、RWE 和 IBM 这类的大公司所密切关注，由此也催生出了一批诸如简化和自动化金融交易、商户忠诚指数追踪、旨在实现电子交易去中心化的礼品卡等等区块链应用。

以太坊与区块链的关系：

以太坊是可编程的区块链。

以太坊是并不是给用户一系列预先设定好的操作（例如比特币交易），而是允许用户按照自己的意愿创建复杂的操作。

这样一来，以太坊是就可以作为多种类型去中心化区块链应用的平台，包括加密货币在内但并不仅限于此。

和其他区块链一样，以太坊也有一个点对点网络协议。以太坊区块链数据库由众多连接到网络的节点来维护和更新。每个网络节点都运行着以太坊模拟机并执行相同的指令。因此，人们有时形象地称以太坊为“世界电脑”。

J. 以太坊区块链ETH目前存在哪些问题

以太坊区块链目前暴露出三大问题，长时间以来其创始人Vitalik Buterin一直无力解读。第一是以太坊区块链整体很低的性能和TPS；第二是资源不隔离，CryptoKitties虚拟猫咪的事件，一度占据了整个以太坊 20% 的流量，直接造成以太坊网络用户无法展开及时的交易，就是资源不隔离最大的痛点；第三个问题在于以太坊治理结构的体现，区块链作为去中心化的分布式账本，以太坊过去以来，创始人团队主导了其网络发展，过于中心化的治理模式，让目前的以太坊出现了ETH、ETC、ETF等分叉，以太坊社区目前进入四分五裂的治理状态。而以太坊网络目前出现的各种弊病，在「aelf」创始人与CEO马昊伯看来，这是无法接受的。于是，「aelf」定位，就是为对标以太坊的下一代去中心化底层计算平台，重点解决目前以太坊存在的性能不足、资源不隔离、治理结构三方面的问题而诞生的。