以太幣(bi)(bi)(bi)的(de)系(xi)(xi)統(tong)是(shi)使用(yong)(yong)(yong)最廣泛的(de)支持(chi)完備(bei)(bei)應(ying)用(yong)(yong)(yong)開發(fa)(fa)(fa)的(de)公(gong)有區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)鏈系(xi)(xi)統(tong)。與比(bi)(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)相比(bi)(bi),以太幣(bi)(bi)(bi)的(de)系(xi)(xi)統(tong)以太坊屬于區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)鏈2.0的(de)范疇,是(shi)為了解決比(bi)(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)網絡的(de)一(yi)些(xie)問題而(er)重新設計的(de)一(yi)個(ge)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)鏈系(xi)(xi)統(tong)。比(bi)(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)的(de)設計只適(shi)合(he)加密數(shu)字貨幣(bi)(bi)(bi)場景,不(bu)具(ju)備(bei)(bei)圖(tu)靈完備(bei)(bei)性,也缺乏保存(cun)實時狀態(tai)的(de)賬(zhang)戶(hu)(hu)概念,而(er)且存(cun)在 PoW 機(ji)制帶來的(de)效(xiao)率和(he)資源(yuan)浪(lang)費的(de)問題。比(bi)(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)的(de)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)鏈網絡存(cun)在著擴展(zhan)性不(bu)足的(de)缺陷。隨(sui)著比(bi)(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)吸引越來越多開發(fa)(fa)(fa)者和(he)技術人員的(de)注意,一(yi)些(xie)用(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)嘗試使用(yong)(yong)(yong)比(bi)(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)網絡用(yong)(yong)(yong)于其他數(shu)字貨幣(bi)(bi)(bi)或其他應(ying)用(yong)(yong)(yong)。但互聯(lian)網發(fa)(fa)(fa)展(zhan),獨立開發(fa)(fa)(fa)出(chu)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)鏈應(ying)用(yong)(yong)(yong)的(de)難度比(bi)(bi)較大,用(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)需要掌握非常多的(de)軟硬(ying)件開發(fa)(fa)(fa)能(neng)力和(he)加密算法,這使得(de)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)鏈的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)對于一(yi)些(xie)用(yong)(yong)(yong)戶(hu)(hu)來說(shuo)并沒有那么容易。
以(yi)(yi)太(tai)(tai)幣(bi)系統以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)出現就是(shi)(shi)幫助用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)更為(wei)容易地(di)(di)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)技術進行應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)設計(ji)。按照巴(ba)特(te)(te)林(lin)的(de)(de)(de)(de)說(shuo)法,以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)創(chuang)(chuang)造一(yi)個更為(wei)一(yi)般化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)平(ping)臺(tai)(tai),這(zhe)(zhe)一(yi)平(ping)臺(tai)(tai)可(ke)以(yi)(yi)允(yun)許用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)很容易創(chuang)(chuang)造基于(yu)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong),避(bi)免用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)為(wei)創(chuang)(chuang)建(jian)(jian)一(yi)個新的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)而(er)不(bu)得不(bu)建(jian)(jian)立(li)(li)一(yi)個區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)。通(tong)俗地(di)(di)講,此前的(de)(de)(de)(de)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)(如比特(te)(te)幣(bi))只是(shi)(shi)一(yi)個單一(yi)的(de)(de)(de)(de)工(gong)具或最(zui)多是(shi)(shi)一(yi)個多功能(neng)的(de)(de)(de)(de)工(gong)具組合(he),而(er)以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)則是(shi)(shi)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)(ji)(ji),用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)(yi)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)(ji)(ji)建(jian)(jian)立(li)(li)他所(suo)(suo)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)任(ren)何(he)“應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)” 。因此巴(ba)特(te)(te)林(lin)表示,區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)并不(bu)僅限于(yu)加密貨幣(bi),它(ta)有(you)著巨大(da)的(de)(de)(de)(de)潛力,適用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)各(ge)行各(ge)業,能(neng)為(wei)各(ge)企業和(he)各(ge)種規模的(de)(de)(de)(de)組織帶(dai)來顯(xian)著好(hao)處(chu)。通(tong)過提供這(zhe)(zhe)樣(yang)一(yi)個高(gao)度泛化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)平(ping)臺(tai)(tai),以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)允(yun)許用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)在不(bu)需(xu)要(yao)創(chuang)(chuang)建(jian)(jian)自有(you)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)同時(shi),建(jian)(jian)立(li)(li)使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)廣泛的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)程序。以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)愿景(jing)成為(wei)“世界計(ji)算機(ji)(ji)(ji)”:用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)戶(hu)就像使用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)計(ji)算機(ji)(ji)(ji)一(yi)樣(yang)簡單快捷建(jian)(jian)立(li)(li)基于(yu)區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong),享(xiang)受區(qu)塊(kuai)(kuai)鏈(lian)(lian)所(suo)(suo)帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)分(fen)散(san)化(hua)(hua)和(he)安全(quan)好(hao)處(chu)。這(zhe)(zhe)使得以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)前景(jing)廣闊。理論上,以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)是(shi)(shi)一(yi)個通(tong)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)平(ping)臺(tai)(tai),可(ke)以(yi)(yi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)各(ge)種各(ge)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong),但到為(wei)止大(da)部分(fen)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)都與金融有(you)關(guan)。不(bu)過,除(chu)金融應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)程序之(zhi)外,任(ren)何(he)需(xu)要(yao)信任(ren)、安全(quan)和(he)永久(jiu)存儲的(de)(de)(de)(de)環境都可(ke)能(neng)受到以(yi)(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)平(ping)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)巨大(da)影響,例如資(zi)產注冊、選舉、政府管理以(yi)(yi)及物聯網(wang)等。
相較(jiao)于(yu)較(jiao)大(da)多(duo)數其他(ta)加密(mi)貨幣或區塊鏈技術,以太幣的特點包括下列:
Gavin Wood寫(xie)的(de)《以(yi)(yi)太坊(fang)黃皮書》中定義了(le)以(yi)(yi)太虛(xu)擬機(ji)的(de)運作流(liu)程。智(zhi)能合(he)約可以(yi)(yi)專門為此開發的(de)Solidity編程語言寫(xie)成,或(huo)是Python的(de)一個變體Serpent,或(huo)是LLL。以(yi)(yi)太虛(xu)擬機(ji)也可以(yi)(yi)在(zai)(zai)Mutan上運行。智(zhi)能合(he)約之后(hou)會編譯成字節(jie)碼,然后(hou)發布在(zai)(zai)以(yi)(yi)太坊(fang)區塊鍵上。
將所(suo)有(you)合約存在區塊鏈上每個結(jie)點(dian)(dian)的(de)作法(fa)有(you)好有(you)壞。主要的(de)缺點(dian)(dian)是所(suo)有(you)的(de)結(jie)點(dian)(dian)都同時要運(yun)算(suan)所(suo)有(you)的(de)合約,因此(ci)速度較慢。開發人員正研究(jiu)將數據切分(Sharding)的(de)技術(shu)套用至以太(tai)坊。2016年9月(yue)(yue) Buterin 發表了(le)改(gai)善可擴展性的(de)企畫。截至2016年1月(yue)(yue),以太(tai)坊每秒可以處理25個交(jiao)易。
存在一種區(qu)(qu)塊—叔(shu)塊(uncle block),用于(yu)歸納那些因(yin)為速度較慢而未及時(shi)(shi)被(bei)收入母鏈的(de)(de)(de)(de)較短區(qu)(qu)塊鏈。這個(ge)區(qu)(qu)塊的(de)(de)(de)(de)產生是(shi)因(yin)為以(yi)太(tai)幣的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)塊時(shi)(shi)間是(shi)20秒左右(you),相對于(yu)比特幣,更容易出(chu)(chu)現臨時(shi)(shi)分叉。而且較短的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)塊時(shi)(shi)間,也使得區(qu)(qu)塊在整個(ge)網(wang)(wang)絡中更難以(yi)充(chong)分傳(chuan)播,尤其是(shi)對那些網(wang)(wang)速慢的(de)(de)(de)(de)礦工,這是(shi)一種極大的(de)(de)(de)(de)不公平(ping)。為了(le)(le)平(ping)衡(heng)各(ge)方利益,設計了(le)(le)這樣一個(ge)叔(shu)塊機(ji)制(zhi)。叔(shu)塊在全(quan)部挖掘出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)塊中占的(de)(de)(de)(de)比例叫叔(shu)塊率。
智(zhi)(zhi)能(neng)合約(yue)(yue)賦予(yu)賬本可編(bian)程的(de)特性(xing),區塊(kuai)鏈(lian) 2.0 通過虛擬機(ji)的(de)方式(shi)運行代碼實(shi)現智(zhi)(zhi)能(neng)合約(yue)(yue)的(de)功能(neng),比(bi)如以(yi)(yi)太幣的(de)以(yi)(yi)太坊虛擬機(ji)(EVM)。同時(shi),這一層通過在(zai)智(zhi)(zhi)能(neng)合約(yue)(yue)上添加能(neng)夠與用(yong)(yong)戶(hu)交互的(de)前臺界面,形成去中心化的(de)應(ying)用(yong)(yong)(DAPP)。當然,在(zai)某(mou)些技術(shu)文檔中認為(wei)DAPP 應(ying)該在(zai)智(zhi)(zhi)能(neng)合約(yue)(yue)層之上單獨為(wei)應(ying)用(yong)(yong)層,也(ye)是有一定(ding)道理(li),只要不影(ying)響理(li)解(jie)即(ji)可。
激勵層主要(yao)實現以(yi)太(tai)(tai)(tai)幣(bi)(bi)(bi)的(de)發行(xing)和分配(pei)機制,以(yi)太(tai)(tai)(tai)幣(bi)(bi)(bi)不是數字貨幣(bi)(bi)(bi),而是定(ding)位于平(ping)臺運行(xing)的(de)燃(ran)料,運行(xing)智(zhi)能合約(yue)和發送交(jiao)易(yi)都需要(yao)向礦工支付一定(ding)的(de)以(yi)太(tai)(tai)(tai)幣(bi)(bi)(bi)。以(yi)太(tai)(tai)(tai)幣(bi)(bi)(bi)可以(yi)通(tong)過挖礦獲得(de),礦工每挖到一個區塊固定(ding)獎勵 5 個以(yi)太(tai)(tai)(tai)幣(bi)(bi)(bi)。
共識層主(zhu)要實現全(quan)網(wang)所有(you)節點(dian)對交(jiao)易(yi)和(he)數據(ju)達(da)成(cheng)一(yi)致,以太(tai)坊采用兩種(zhong)共識機制(zhi)(zhi),初期采用工作量證(zheng)(zheng)明機制(zhi)(zhi)(POW),待網(wang)絡(luo)中的(de)以太(tai)幣充分(fen)(fen)流通和(he)分(fen)(fen)散后,改為采用交(jiao)易(yi)速(su)度(du)更快、無資源消耗(hao)的(de)權(quan)益證(zheng)(zheng)明機制(zhi)(zhi)(POS),從而有(you)效地避免(mian)了(le)純 POS 機制(zhi)(zhi)導致的(de)初期權(quan)益分(fen)(fen)配不公平的(de)情況(kuang)。
網(wang)絡(luo)(luo)層主要(yao)實(shi)現網(wang)絡(luo)(luo)節點的(de)(de)(de)連(lian)接和通信,又稱“點對點技術”,是沒(mei)有(you)中(zhong)(zhong)心服務(wu)器、依(yi)靠用戶群(qun)交換信息的(de)(de)(de)互(hu)聯網(wang)體系(xi)。與有(you)中(zhong)(zhong)心服務(wu)器的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)央網(wang)絡(luo)(luo)系(xi)統不同,對等網(wang)絡(luo)(luo)的(de)(de)(de)每(mei)個(ge)用戶端既是一個(ge)節點,也有(you)服務(wu)器的(de)(de)(de)功(gong)能,其具有(you)去(qu)中(zhong)(zhong)心化與健壯性等特點。
數(shu)(shu)據(ju)層最底層的(de)(de)技術(shu),是一(yi)(yi)切的(de)(de)基礎(chu),主(zhu)要(yao)(yao)實(shi)現(xian)(xian)了(le)兩個(ge)功能,一(yi)(yi)個(ge)是相關數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)存(cun)(cun)儲,另一(yi)(yi)個(ge)是賬(zhang)戶(hu)和(he)交易(yi)的(de)(de)實(shi)現(xian)(xian)與(yu)安全(quan)。數(shu)(shu)據(ju)存(cun)(cun)儲主(zhu)要(yao)(yao)基于 Merkle 樹(shu),通過區塊的(de)(de)方(fang)式(shi)和(he)鏈式(shi)結構(gou)實(shi)現(xian)(xian),大多(duo)以 KV 數(shu)(shu)據(ju)庫的(de)(de)方(fang)式(shi)實(shi)現(xian)(xian)持久化(hua),比如以太坊(fang)采用 LevelDB。賬(zhang)號和(he)交易(yi)的(de)(de)實(shi)現(xian)(xian)基于數(shu)(shu)字簽(qian)名(ming)、哈希函(han)數(shu)(shu)和(he)非(fei)對(dui)稱加密技術(shu)等多(duo)種密碼學算法(fa)和(he)技術(shu),保證了(le)交易(yi)在去中心化(hua)的(de)(de)情(qing)況下能夠安全(quan)地進行。