以太坊智能合約

這一節(jié)課，我們將學(xué)習(xí)第二類區(qū)塊鏈項目一一智能合約平臺，它的代表項目是「以太坊」。由于以太坊的知識很豐富，所以我們把它拆成了上、下兩部分來學(xué)習(xí)通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你將了解到以太坊的起源、版本規(guī)劃以及和以太坊相關(guān)的基本概念。2013年由俄羅斯天才開發(fā)者維塔利克?布特林(VitalikButerin)發(fā)布白皮書至今，以太坊在智能合約領(lǐng)域里面一直處于非常領(lǐng)先地位，到目前為止，它也是全球最知名、應(yīng)用最廣泛的區(qū)塊鏈智能合約底層平臺。我們之前學(xué)習(xí)過，比特幣的協(xié)議雖然做出了巨大創(chuàng)新，但是也有很多不足。比如比特幣區(qū)塊鏈因為缺少圖靈完備，還記得什么是圖靈完備嗎？是指一切可計算的問題都能計算，這樣的虛擬機或者編程語言就叫圖靈完備的。比特幣不能支持所有種類的計算，無法為賬戶的取款額度提供精細的控制，缺少更豐富的狀態(tài)記錄，導(dǎo)致比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)的擴展性比較差，不能廣泛應(yīng)用在除比特幣以外的其他應(yīng)用上，所以它就更無法支持復(fù)雜的智能合約。所以以太坊建立了一個可編程的、圖靈完備的區(qū)塊鏈。在這個區(qū)塊鏈之上，你可以通過簡單的程序?qū)崿F(xiàn)各類數(shù)字資產(chǎn)的生產(chǎn)，也可以通過編寫程序?qū)σ蕴簧狭魍ǖ膮^(qū)塊鏈資產(chǎn)的狀態(tài)進行精確地控制，比如這個資產(chǎn)是待支付還是被鎖定還是有額度限制、這個賬戶是黑名單還是白名單、以太坊和其他數(shù)字資產(chǎn)的自動兌換等等。同時，以太坊是一個可以編程、圖靈完備的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，在這個基礎(chǔ)上，我們能夠?qū)崿F(xiàn)更多的非區(qū)塊鏈資產(chǎn)的功能產(chǎn)品。比如說我用以太坊建立智能合約，應(yīng)用在個人日常經(jīng)濟生活和企業(yè)經(jīng)濟活動中，這樣的運用也是可以被實現(xiàn)的。以太坊是建立在區(qū)塊鏈和區(qū)塊鏈資產(chǎn)的概念之上的一個全新開放的區(qū)塊鏈平臺。它允許任何人在平臺上通過使用區(qū)塊鏈技術(shù)建立和運行去中心化的應(yīng)用。簡單地說，以太坊技術(shù)就是區(qū)塊鏈技術(shù)加上智能合約。以太坊在創(chuàng)立之初就規(guī)劃了比較詳盡的發(fā)展路徑和迭代版本，以太坊一共規(guī)劃了四個迭代版本：第一個版本Frontier（前沿），第二個版本Homestead（家園），第三個版本Metropolis（大都會），第四個版本Serenity（寧靜）。那么，我們就來細數(shù)一下以太坊的大事記吧：2013年末，創(chuàng)始人維塔利克?布特林發(fā)布了最初版的白皮書，啟動了這個項目。2014年7月，以太坊進行第一批以太幣的預(yù)售。通過為期42天的預(yù)售，以太坊團隊募集了3萬多個比特幣，預(yù)售了6000萬個以太幣。2014年10月，以太坊將區(qū)塊的出塊時間從60秒縮減到了12秒，目前是基本穩(wěn)定在15秒。2015年7月30日，以太坊的第一個版本Frontire（前沿）發(fā)布，這也是以太坊的最初版本，只有命令行界面，沒有圖形界面，主要適用于開發(fā)者。2016年3月14日圓周率節(jié)，以太坊發(fā)布了第二個版本HomeStead（家園）的版本，這也是目前正在運行的版本，易用性上得到了極大改善，有了圖形界面，從此以后普通用戶也可以體驗以太坊的功能和開發(fā)了。2016年7月，以太坊進行硬分叉，分為以太坊ETH和以太坊經(jīng)典ETC。這個后面我們會詳說。近期，以太坊想要發(fā)布第三個版本大都會，在第三個版本Metropolis（大都會）里，以太坊創(chuàng)始團隊將會發(fā)布一個為非技術(shù)用戶設(shè)計的瀏覽器，它的名字叫Mist瀏覽器。你可以把它想象成Chrome谷歌瀏覽器，在使用上非常便捷，還有強大完善的應(yīng)用商店。Mist瀏覽器也將包含去中心化應(yīng)用商店、基礎(chǔ)性應(yīng)用，如果這樣的瀏覽器能夠被發(fā)布，將會十分有利于廣大的互聯(lián)網(wǎng)用戶的參與并體驗去中心化應(yīng)用。根據(jù)目前以太坊團隊公布的進度，第三個版本有望在2017年年底發(fā)布出來。最后一個階段Serenity（寧靜）的發(fā)布時間還沒有確定。在前三個階段，以太坊的共識機制采用工作量證明（PoW）共識機制，在第四階段會切換到混合的共識機制?；旌瞎沧R機制是將比特幣式的工作量證明PoW和布特林創(chuàng)建的權(quán)益證明機制Casper結(jié)合起來，使得礦工和持幣者的權(quán)利和利益得到平衡。說完版本迭代，我再列出來一些以太坊所涉及的名詞，這樣可以幫助你理解以太坊整個體系。第一個名詞是以太幣。以太坊系統(tǒng)中的代幣，簡稱ETH。以太幣（Ether）是以太坊內(nèi)部的主要燃料，為在這個體系上運行各種數(shù)字資產(chǎn)交易提供主要的流動性，同時也是用于智能合約費用的的支付。它是以太坊內(nèi)置的區(qū)塊鏈資產(chǎn)，用來支付智能合約運行的。這個概念理解相對簡單，我們之前學(xué)習(xí)了HashCash和工作量證明，不知道大家是否還記得。我們了解了，為了不讓網(wǎng)絡(luò)被垃圾郵件充斥，因此要求發(fā)送郵件的計算機要進行一些工作量計算。這樣對于發(fā)送大量垃圾郵件的計算機就是一個巨大的負擔(dān)。同樣的道理，在以太坊網(wǎng)絡(luò)上要進行智能合約的建立和運行，也需要一個小小的門檻，這個門檻對于認真想做開發(fā)的人員來說成本比較低，但是對于大量運行垃圾項目的發(fā)起者或者對于攻擊者來說就是比較大的負擔(dān)。不過以太坊的這個門檻不是工作量，而是燃料，我們叫「Gas」，Gas用以太幣來兌換。試想下，如果運行一個智能合約不需要花一些費用的話，在這條區(qū)塊鏈上就會出現(xiàn)很多的垃圾合約或者垃圾應(yīng)用，這個區(qū)塊鏈會遭到攻擊，使整個網(wǎng)絡(luò)陷入無法使用的而狀態(tài)。所以呢，以太坊的區(qū)塊鏈要求每次運行智能合約的時候，需要支付一定數(shù)量的Gas，Gas可以以太幣來支付，來確保這個區(qū)塊鏈的穩(wěn)定和安全。關(guān)于以太幣的面值。我們熟悉的比特幣的最小面值是一聰，是一億分之一比特幣。以太坊也一樣，有自己的最小面值，命名為1「wei」，它有多小呢？一枚以太坊代幣分割到小數(shù)點后18位，就是1wei。還有，在2016年7月，以太坊區(qū)塊鏈發(fā)生硬分叉，這次硬分叉將以太坊分成了兩條區(qū)塊鏈。由創(chuàng)始人布特林主導(dǎo)的、升級以后的以太坊叫Ethereum，代幣代號為ETH。不接受這次升級的鏈稱為「EthereumClassic」原鏈上的以太坊代幣代號為ETC。第二個概念就是以太坊虛擬機EVM。在一個編程系統(tǒng)之上，通常會有一些編譯和執(zhí)行的虛擬機來去做支撐。Java有JVM，那么在以太坊里，也會有以太坊的虛擬機，可以執(zhí)行任意復(fù)雜的算法代碼。開發(fā)者可以使用現(xiàn)有的JavaScript或Python以及其他友好的編程語言，在以太坊上創(chuàng)造出自己想要的應(yīng)用。第三個概念是智能合約(SmartContract)。智能合約的理念并不新鮮，最早是由密碼學(xué)家尼克?薩博(NickSzabo)在1995年時候提出的，幾乎與互聯(lián)網(wǎng)同時出現(xiàn)，指的是由計算機程序定義并自動執(zhí)行的承諾協(xié)議。雖然說它的理念提出已經(jīng)由來已久，但是，直到以太坊的出現(xiàn)，智能合約才被廣泛應(yīng)用。一個重要原因是因為之前缺乏能夠一個友好的、可編程的基礎(chǔ)系統(tǒng)。有了智能合約，任何人都能夠在以太坊上創(chuàng)建自己想要做的去中心化的應(yīng)用了。智能合約在以太坊上一旦被創(chuàng)建之后，就無需中間機構(gòu)參與，就能自動執(zhí)行，并且沒有人能夠阻止其運行。在以太坊上的智能合約，能夠控制區(qū)塊鏈上各種數(shù)字資產(chǎn)，進行復(fù)雜的算法和操作。舉個例子：我們經(jīng)常乘坐飛機會購買飛機延誤險，但是真正延誤之后，你可能還要撥打客服電話了解流程、在線下開證明、找保險公司，才能執(zhí)行完你的延誤險賠付。這時候，如果有了智能合約，輸入條件，連線航班數(shù)據(jù)，就能夠確保保險公司在航班延誤之后就自動為你打款了。合約的執(zhí)行不需要第三方參與，是自動執(zhí)行，是不是大大提高了社會經(jīng)濟活動的效率了呢？在以太坊區(qū)塊鏈上，你可以編寫資產(chǎn)的代碼，創(chuàng)建新的區(qū)塊鏈資產(chǎn)，簡單地說，你可以發(fā)行你自己的區(qū)塊鏈代幣，你使用什么樣的發(fā)行機制、代幣叫什么名字、發(fā)行多少數(shù)量、怎么樣去發(fā)行都由你來決定，聽起來是不是很有意思呢？同時，你也可以通過編寫智能合約的代碼，來創(chuàng)造非區(qū)塊鏈資產(chǎn)的功能，比如投票、對賭、條件合同等等。因為要支持智能合約，所以以太坊上有兩種類型的賬戶地址：一種叫普通賬戶，一種叫合約賬戶。普通賬戶和比特幣網(wǎng)絡(luò)的賬戶差不多，合約賬戶主要用于智能合約。好了，我們回顧一下這節(jié)課。我們介紹了第二類區(qū)塊鏈項目智能合約平臺，代表項目以太坊，我?guī)銓W(xué)習(xí)了以太坊的起源、版本迭代、重要的名詞。以太坊由俄羅斯開發(fā)者布特林在2013年創(chuàng)建的，它針對比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)缺少圖靈完備等缺點，以太坊建立了一個可編程、圖靈完備的區(qū)塊鏈，它幫助人們更方便地實現(xiàn)生產(chǎn)各類數(shù)字資產(chǎn)，更精確地控制區(qū)塊鏈資產(chǎn)的狀態(tài)。以太坊的發(fā)展規(guī)劃了4個階段，分別是：前沿、家園、大都會、寧靜：「前沿」是以太坊的最初版本，只有命令行界面，主要使用者是開發(fā)者；第二個版本「家園」增加了類似Windows系統(tǒng)那樣的圖形界面，普通用戶也可以方便地體驗以太坊的功能；第三版本「大都會」加入了一個像谷歌瀏覽器那樣的瀏覽器，除了使用方便之外，它還擁有一個強大的應(yīng)用商店，可以安裝插件實現(xiàn)更多功能。第三個版本有望在2017年年底發(fā)布出來；第四個版本「寧靜」目前還沒有確定發(fā)布時間，