区块链2.0——Ethereum以太坊和智能合约详细解析

区块链 2.0 架构 – 可编程区块链区块链 2.0 是可编程金融，是经济、市场和金融领域的区块链应用，例如股票、债券、期货、贷款、抵押、产权、智能财产和智能合约.是数字货币与智能合约相结合，对金融领域更广泛的场景和流程进行优化的应用。最重大的改良之处体现为智能合约. 智能合约是 1995 年由尼克萨博提出的理念，这玩意儿基本上与互联网同龄.但到底是缺少可信的执行环境，智能合约无法应用到实际产业中也就是缺少应用场景. 自比特币诞生以来，人们逐渐认识到比特币的底层技术区块链本身就可以为智能合约提供可信的执行环境 . 所谓智能合约，即 Smart contract 是指以数字化形式定义的一系列承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议.智能合约一旦设立指定后，能够无需中介的参与（不需要第三方）自动执行，这些交易可追踪且不可逆转. 并且具有不可阻止运行的特征.智能合约的目的是提供优于传统合约的安全方法，并减少与合约相关的其他交易成本. 如图所示


以比特币为典型代表的区块链1.0被称为全球账本.区块链2.0旨在通过对共识机制、智能合约、开发组件、交易处理速度、开发语言等进行升级革新，并辅助以分片、跨链、侧链、数字身份、评审和设计等技术进行创新.试图解决区块链商业应用的问题.具体来说就是，区块链2.0不是把区块链作为一个去中心化的虚拟货币和支付平台，而是通过增加链上的扩展性功能把区块链的技术范围扩展到支撑一个去中心化的市场，交易内容可以包括知识产权、房产契约、权益及债务凭证甚至是汽车、艺术品等. 区块链2.0提供一套新的协议即区块链2.0协议支撑新型的去中心化应用.如果用互联网协议来做类比，区块链1.0就相当于TCP/IP，而区块链另2.0就相当于HTTP、SMTP和FTP等高级协议.区块链2.0的典型代表，是以太坊（Ethereum）和超级账本(Hyperledger),两者分别代表了区块链的两个重要的发展方向:应用于公众的公有链和应用于企业的联盟链.以太坊的最上层是dapp（去中心化应用），DAPP通过web3.JS和智能合约层进行数据交换.所有智能合约都运行在EVM（以太坊虚拟机）上，并会涉及RPC（Remote Procedure Call 远程过程调用).在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心，内容包括BlockChain、共识算法、挖矿及网络层，除DAPP外，其他所有部分都在以太坊客户端里，目前最流行的以太坊客户端就是Geth（Go-Ethereum的简称）

2.超级账本( Hyperledger)
2015年12月，由开源世界的旗舰组织 Linux基金会牵头，30家初始企业成员(包括IBM、ccenture、 Intel、J.P. Morgan、R3、DAH、DTCC、 Fujitsu、Hitachi、 Swift、 Cisco等)共同宣布了Hyperledger联合项目成立.超级账本项目为透明、公开、去中心化的企业级分布式账本技术提供开源参考实现，并推动区块链和分布式账本的相关协议、规范和标准的发展.项目官方网站地址为htps:// wwwbyperledger.orge
作为一个联合项目，超级账本的目标是让成员共同合作，共建开放平台，满足来自多个不同行业的各种用户案例，并简化业务流程.由于其具有点对点网络特性，分布式账本技术做到了完全共享、透明和去中心化，所以非常适合于金融行业，以及其他诸如制造、银行、保险、物联网等行业，通过创分有式账本的公开标准，实现虚拟和数字形例如资产合约、能源交易、结婚证书，能够安全、高效和低成本地进行追踪和交易.目前，超级账本主要包括如下顶级项目:（1） Fabric：包括Fabric、 FabricCA、 Fabric SDK(包括Node.js、Python和java等语言)和 fabric-api等，目标是区块链的基础核心平台，支持PBFT(拜占庭容错)等新的共识机制，支持权限管理，最早由IBM和DAH发起.(2) Sawtooth:包括 arcade、core、dev- tools、 validator、 mktplace等.是 Intel主要发起和贡献的区块链平台，支持全新的基于硬件芯片的POET( Proof of Elapsed Time)共识机制.(3) Troha:账本平台项目，基于C++实现，带有不少面向Web和 Mobile的特性，主要由 Soramitsu发起和贡献.(4) Blockchain Explorer:提供Web操作界面，通过界面快速查看查询绑定区块链的状态(区块个数、交易历史)、信息等，由DTCC、IBM、Inte等开发支持.(5)Celo:提供区块链平台的部署和运行时的管理功能.使用Cell管理员可以轻松部署和管理多条区块链;应用开发者无须关心如何搭建和维护区块链，由IBM团队发起.(6)Indy:提供基于分布式账本技术的数字身份管理机制，由 Sorin基金会发起.(7) Composer:提供面向链码开发的高级语言支持、自动生成链码等,由IBM团队发起并维护.(8) Burrow:提供以太坊虚拟机的支持，实现支持高效交易带权限的区块链平台，由 Monax公司发起支持.下图所示为超级账本系统

除构建货币体系之外，区块链在泛金融领域也有众多应用机会.基于区块链可编程的特点，人们尝试将智能合约添加到区块链系统中，形成可编程金融，于是乎诞生了智能合约. 智能合约的核心是利用程序算法替代人执行合同.合约需要自动化的资产、过程、系统的组合与相互协调. 智能合约三要素 1. 要约 2.承诺 3 价值交换. 非常有效的定义了区块链新的应用场景和形式. 智能合约的出现使得区块链从最初的货币体系拓展到金融的其他应用领域，包括在股权众筹、证券交易等领域开始逐渐有应用场景落地. 举例说明：股权、众筹有 2 个方面的体现. 区块链 2.0 技术（智能合约）在股权众筹领域具备三大优势：（1）更公开透明和真实可信，信息对投资、融资各领域更加对称，交易记录无法篡改、伪造、删除；（2）促进了股权流通和资源共享，股权转让和登记更安全便捷，众筹平台之间投资人和项目可以共享（3）股权登记管理.区块链独特的身份账户体系，可作为电子凭证.有非上市股权管理，通常情况下，需要通过人工处理纸质股权凭证、期权发放和可换票据.果出现频繁的股权变更，股东名册的维护将变得烦琐，历史交易的维护和跟踪也变得困难.块链 2.0 技术对这一切实行数字化管理，使其变得更高效和安全.区块链 2.0 众筹股权登记，充分利用了区块链账本的安全透明、不可篡改、易于跟踪等特点，记录公司股权及其变更历史.

      2. 股权转让流通.区块链技术可以有效降低信用风险.统的 OTC 场外股权交易，以交易双方的信用为基础，由交易双方自行承担信用风险，需要建立双边授信后才可进行交易，而交易平台集中承担了市场交易者的信用风险.用区块链技术后，股权的所有权登记在区块链中，股权交易必须要所有者的私钥签名才能验证通过；交易确认后，股权的变更也会记录在区块链中，从而保障了交易双方的利益，安全性也大大提高. 众筹合约方面的体现就是. 区块链可以确保合约履行中不被篡改.在股权众筹发起初期，由发起人、众筹平台、领投人、保荐人等多方共同签署一份众筹合约，来约定各自的责任与义务.份合约可以变成智能合约的形式存入区块链中，由区块链确保保证合约履行中不得被篡改. 下面解析以太坊的组成部分是什么？是数字货币以太币（Ether）用来构建和发布分布式应用的以太脚本即 EtherScript. 以太坊的应用场景是以太坊可以用来创建去中心化的程序、自治组织和智能合约. 以太坊的特点 1 :智能合约 smart contract：存储在区块链上的程序，由各节点运行，需要运行程序的人支付手续费给结点的矿工或权益人.以太坊的特点 2 :叔块（uncle block）：将因为速度较慢而未及时被收入母链的较短区块链并入.用的是有向无环图的相关技术. 孤块(orphan block) 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”.孤立的块是一个块，它也是合法的，但是发现的稍晚，或者是网络传输稍慢，而没有能成为最长的链的一部分.比特币中，孤块没有意义，随后将被抛弃，发现这个孤块的矿工也拿不到采矿相关的奖励. 以太的叔块解决了两个问题 1.以太坊十几秒的出块间隔，大大增加了孤块的产生，并且降低了安全性.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). 2. 比特币中，采矿中心化(大量的集中矿池)成为一个问题.是要给与叔块报酬的哦，这个嘛可以在一定程度上缓解这个问题. 叔块的引用： 1 区块不可以引用，或者最多引用两个叔块 2 叔块必须是区块的前 2 层~前 7 层的祖先的直接的子块 3 被引用过的叔块不能重复引用 4 引用叔块的区块，可以获得挖矿报酬的 1/32 ，也就是 51/32=0.15625 Ether. 最多获得 20.15625=0.3125 Ether. 5 被引用的叔块，其矿工的报酬和叔块与区块之间的间隔层数有关. 以太坊特点 3 权益证明即 proof-of-stake：相较于工作量证明，可节省大量在挖矿时浪费的电脑资源，并避免特殊应用集成电路造成网络中心化. 作为排名第二的加密货币之一，以太坊的任务是解决行业问题，以保持领先地位. 在过去，以太坊交易的有效性一直受到加密猫的削弱.有一款名为加密猫的虚拟游戏人气达到顶峰时，以太坊的整个网络的速度就会放缓.这种网络拥塞在许多方面代表了困扰业界一些最大加密货币的伸缩性和功耗问题. 为了使以太坊成为更快、更健壮的金融服务平台.出的第一个解决方案是就是名为“权益证明”(PoS)的协议. 之前，以太坊只能每秒处理大约 15 次事务.平台有需求的时候这种速度无法满足. 在引用权益证明后，处理事务的速度得到极速提升. 可以说是成指数级增长.以太坊特点 4 :闪电网络即 lightning network：可提升交易速度、降低区块链的负担，提高可扩展性. 以太坊特点 5 :开发的社区相对稳固，可以不断成长，并实行使用 hard fork 即硬分叉. Fork 的意思是开源软件的进一步发展.于开源软件可以免费访问，并且任何人都可以下载，因此每个人都有机会制作自己的软件副本，并根据自己的目的对其进行修改. 软分叉 Soft Fork 软分叉的特点是向下兼容.因此，网络中可能有与新软件一起工作的节点.不会导致兼容性问题：与旧软件兼容的节点也接受现在选择新软件的用户的意见.一方面，用户希望用新软件建立他们的标准，因此对所有块都依赖于他们的新过程.而一旦达到网络中的大多数，所有节点就同意新的区块.节点和新节点可以继续协同工作的完成.硬分叉 Hard Fork 这种类型的分支是不向下兼容的，因此它带来了在网络中保证共识的特殊挑战.有节点必须更新其软件以考虑新块(在软分叉中，由于兼容性，现有节点可以简单地考虑新块).个版本的不兼容性意味着网络可以被分割，也就是说，赞同或反对接受更改的用户可以在不同的区块链上操作.称为区块链分支(与软件分支不可比较).要强调的是，并不是每个硬叉都会创建一个新的、稳定的区块链.太坊现在有五个硬叉，其中只有一个已经与以太坊经典形成了一个新的区块链.旧”节点和“新”节点各司其职，各做其事. 因为可以创建两个区块链. 分叉和区块链的关系. 毕竟，买家就是用户不只是希望将交易写入自己的“预算簿”，并且还需要尽可能多的网络参与者能够识别事务的方式来进行. 在实践中有这样 5 点 1.通常有一个被普遍接受的比特币版本. 2.用户的需求不断增加，即用户需要新的功能.如说增加区块的大小来解决容量的问题 3.任何用户都可复制当前的比特币软件，并修改它的区块大小或者更高. 4.可以将该软件分享给其他也可以使用它的用户.5.现有网络上共有两种版本的比特币软件，用户拥有自行选择权. 值得注意的是，区分区块链分支和软件分支非常重要.后一种情况下，Fork 用于在现有服务的基础上开发新服务或附加服务，而在区块链上下链接中，Fork 更倾向于提供替代服务.确保自己币存储于安全的数字钱包时候. Fork 必须按照其对现有软件或区块链网络的影响进行分类，因此诞生 soft fork / hard fork 即软分叉硬分叉.
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墨墨为了让伙伴们看文章时不再寂寞特意在每篇文章里插入了我喜欢的希望伙伴们边听边看哟明天解析以太坊的技术原理、以太坊模型、智能合约、以太坊的场景应用和生态.敬请关注明日以太币详解,我是新一代区块链解说选手墨墨，想了解更多区块链专业还有喜欢我的话就请关注我，看完文章记得分享到朋友圈哦别忘记在评论区评论哦，墨墨会定期在评论区抽选评论幸运观众随机送出奖品（香水、口红、沐浴露、护肤品哦）