以(yi)太幣(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)系(xi)統是使用(yong)(yong)最廣泛的(de)(de)(de)支(zhi)持完備(bei)(bei)應(ying)(ying)用(yong)(yong)開(kai)(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)公有區(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(lian)系(xi)統。與比(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)(bi)相比(bi),以(yi)太幣(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)系(xi)統以(yi)太坊屬于區(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(lian)2.0的(de)(de)(de)范疇,是為了解決比(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)(bi)網(wang)(wang)絡的(de)(de)(de)一些(xie)問(wen)題而重新設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)一個區(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(lian)系(xi)統。比(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)只適合(he)加密數(shu)字貨幣(bi)(bi)(bi)(bi)場(chang)景,不具備(bei)(bei)圖(tu)靈完備(bei)(bei)性(xing),也缺(que)乏保存實(shi)時狀態(tai)的(de)(de)(de)賬戶(hu)概(gai)念,而且存在 PoW 機制帶(dai)來(lai)的(de)(de)(de)效(xiao)率和資源浪(lang)費的(de)(de)(de)問(wen)題。比(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)區(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(lian)網(wang)(wang)絡存在著(zhu)擴展(zhan)性(xing)不足的(de)(de)(de)缺(que)陷。隨(sui)著(zhu)比(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)(bi)吸(xi)引越來(lai)越多(duo)開(kai)(kai)發(fa)(fa)者和技(ji)術人(ren)員的(de)(de)(de)注意,一些(xie)用(yong)(yong)戶(hu)嘗試(shi)使用(yong)(yong)比(bi)特(te)(te)幣(bi)(bi)(bi)(bi)網(wang)(wang)絡用(yong)(yong)于其(qi)他數(shu)字貨幣(bi)(bi)(bi)(bi)或(huo)其(qi)他應(ying)(ying)用(yong)(yong)。但(dan)互(hu)聯網(wang)(wang)發(fa)(fa)展(zhan),獨(du)立開(kai)(kai)發(fa)(fa)出區(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(lian)應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)難度比(bi)較大,用(yong)(yong)戶(hu)需(xu)要掌握非常多(duo)的(de)(de)(de)軟硬件(jian)開(kai)(kai)發(fa)(fa)能力和加密算法,這使得區(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(lian)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)對于一些(xie)用(yong)(yong)戶(hu)來(lai)說并沒有那么容易。
以(yi)太(tai)(tai)幣(bi)系統以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現就是幫助用(yong)(yong)(yong)戶(hu)更為容易(yi)地利用(yong)(yong)(yong)區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)技(ji)術(shu)進行應用(yong)(yong)(yong)設(she)計(ji)。按照巴(ba)特(te)林的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)說法,以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是創(chuang)造一(yi)個(ge)更為一(yi)般化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)平(ping)臺,這一(yi)平(ping)臺可(ke)以(yi)允許用(yong)(yong)(yong)戶(hu)很容易(yi)創(chuang)造基(ji)于區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),避免(mian)用(yong)(yong)(yong)戶(hu)為創(chuang)建(jian)(jian)一(yi)個(ge)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)而不得(de)(de)不建(jian)(jian)立(li)一(yi)個(ge)區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)。通(tong)俗地講,此(ci)前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)(如比特(te)幣(bi))只是一(yi)個(ge)單一(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)具或(huo)最多(duo)是一(yi)個(ge)多(duo)功能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)具組合,而以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)則(ze)是區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)智能(neng)手(shou)機,用(yong)(yong)(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)利用(yong)(yong)(yong)智能(neng)手(shou)機建(jian)(jian)立(li)他所需要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)何(he)“應用(yong)(yong)(yong)” 。因此(ci)巴(ba)特(te)林表示,區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)并不僅限于加密貨幣(bi),它有(you)著巨大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潛力,適用(yong)(yong)(yong)于各(ge)行各(ge)業(ye),能(neng)為各(ge)企業(ye)和(he)各(ge)種(zhong)規模的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組織帶來顯著好處(chu)。通(tong)過提供這樣一(yi)個(ge)高度泛(fan)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)臺,以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)允許用(yong)(yong)(yong)戶(hu)在(zai)不需要(yao)(yao)創(chuang)建(jian)(jian)自有(you)區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時,建(jian)(jian)立(li)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)程序。以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)愿景(jing)成為“世界計(ji)算(suan)(suan)機”:用(yong)(yong)(yong)戶(hu)就像使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)計(ji)算(suan)(suan)機一(yi)樣簡單快捷建(jian)(jian)立(li)基(ji)于區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),享受(shou)區(qu)(qu)(qu)(qu)塊(kuai)鏈(lian)所帶來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)散化和(he)安(an)全(quan)好處(chu)。這使(shi)(shi)得(de)(de)以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)前景(jing)廣闊。理論(lun)上,以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)是一(yi)個(ge)通(tong)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)臺,可(ke)以(yi)用(yong)(yong)(yong)于各(ge)種(zhong)各(ge)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),但到為止大(da)(da)部分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)都與金融有(you)關。不過,除(chu)金融應用(yong)(yong)(yong)程序之外,任(ren)何(he)需要(yao)(yao)信任(ren)、安(an)全(quan)和(he)永(yong)久存儲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)都可(ke)能(neng)受(shou)到以(yi)太(tai)(tai)坊(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)平(ping)臺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)(da)影(ying)響,例如資產(chan)注(zhu)冊、選(xuan)舉、政府(fu)管理以(yi)及物聯網等。
相較(jiao)于較(jiao)大多數其他加(jia)密貨幣或區塊鏈技術,以太幣的特點包括下列:
Gavin Wood寫的《以(yi)(yi)太(tai)坊(fang)黃皮書》中定義(yi)了以(yi)(yi)太(tai)虛(xu)(xu)擬機的運作流(liu)程。智能合約可以(yi)(yi)專門為此開發的Solidity編程語言寫成,或是Python的一個(ge)變體Serpent,或是LLL。以(yi)(yi)太(tai)虛(xu)(xu)擬機也可以(yi)(yi)在(zai)Mutan上運行(xing)。智能合約之后(hou)會編譯成字(zi)節(jie)碼,然后(hou)發布在(zai)以(yi)(yi)太(tai)坊(fang)區塊鍵上。
將所(suo)(suo)有(you)(you)合約(yue)(yue)存(cun)在區塊(kuai)鏈上每(mei)個(ge)結點的(de)(de)作法有(you)(you)好有(you)(you)壞。主(zhu)要的(de)(de)缺點是(shi)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)結點都同時(shi)要運算(suan)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)合約(yue)(yue),因(yin)此速度較慢。開發人員正研究將數據切分(Sharding)的(de)(de)技術套用至以(yi)太(tai)坊。2016年9月 Buterin 發表(biao)了(le)改善可擴展性(xing)的(de)(de)企畫。截至2016年1月,以(yi)太(tai)坊每(mei)秒可以(yi)處理25個(ge)交易。
存在一(yi)種區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)—叔塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(uncle block),用于(yu)歸(gui)納那(nei)些因為(wei)速度較慢(man)而未(wei)及時被(bei)收入母鏈的(de)較短(duan)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)鏈。這個(ge)(ge)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)的(de)產(chan)生(sheng)是(shi)因為(wei)以太幣(bi)的(de)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)時間(jian)是(shi)20秒左右,相對于(yu)比(bi)特幣(bi),更容易出現臨時分叉。而且(qie)較短(duan)的(de)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)時間(jian),也使(shi)得(de)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)在整(zheng)個(ge)(ge)網絡中(zhong)更難(nan)以充分傳播,尤其(qi)是(shi)對那(nei)些網速慢(man)的(de)礦工(gong),這是(shi)一(yi)種極大的(de)不公(gong)平。為(wei)了平衡各方利益,設計了這樣一(yi)個(ge)(ge)叔塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)機制。叔塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)在全部挖掘出來(lai)的(de)區(qu)(qu)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)占的(de)比(bi)例叫叔塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)率。
智能(neng)(neng)合約賦予賬本可編程的(de)(de)特性,區(qu)塊鏈 2.0 通過(guo)虛擬(ni)機(ji)的(de)(de)方(fang)式運行(xing)代碼實現(xian)智能(neng)(neng)合約的(de)(de)功(gong)能(neng)(neng),比如以太幣的(de)(de)以太坊虛擬(ni)機(ji)(EVM)。同時,這一層通過(guo)在(zai)(zai)智能(neng)(neng)合約上添(tian)加能(neng)(neng)夠與用戶交互的(de)(de)前臺(tai)界面(mian),形成去中(zhong)心化的(de)(de)應(ying)用(DAPP)。當然,在(zai)(zai)某些技術文檔中(zhong)認為DAPP 應(ying)該在(zai)(zai)智能(neng)(neng)合約層之上單獨(du)為應(ying)用層,也(ye)是有一定道理,只要不影響理解即可。
激勵層(ceng)主要(yao)實現(xian)以(yi)(yi)太(tai)(tai)幣的(de)發行和分(fen)配機(ji)制,以(yi)(yi)太(tai)(tai)幣不是數字貨(huo)幣,而(er)是定(ding)位(wei)于平臺運行的(de)燃料,運行智(zhi)能合約(yue)和發送交易(yi)都需要(yao)向礦(kuang)工(gong)支付一定(ding)的(de)以(yi)(yi)太(tai)(tai)幣。以(yi)(yi)太(tai)(tai)幣可以(yi)(yi)通過挖礦(kuang)獲得,礦(kuang)工(gong)每(mei)挖到一個區塊固定(ding)獎勵 5 個以(yi)(yi)太(tai)(tai)幣。
共識層主要實現(xian)全網(wang)所有(you)節點對(dui)交易和(he)數據達成一致,以(yi)太(tai)坊采(cai)用兩種共識機制(zhi),初(chu)期(qi)采(cai)用工作量(liang)證(zheng)明機制(zhi)(POW),待(dai)網(wang)絡中的以(yi)太(tai)幣充分(fen)流通(tong)和(he)分(fen)散后,改(gai)為采(cai)用交易速度(du)更快、無資(zi)源消耗的權益(yi)證(zheng)明機制(zhi)(POS),從而(er)有(you)效地避(bi)免了純 POS 機制(zhi)導(dao)致的初(chu)期(qi)權益(yi)分(fen)配不(bu)公平的情況。
網(wang)絡層主要(yao)實現網(wang)絡節點(dian)的(de)連接和通信,又稱“點(dian)對點(dian)技術”,是沒有中心服(fu)務器(qi)、依靠用戶群交換(huan)信息的(de)互(hu)聯網(wang)體(ti)系(xi)。與有中心服(fu)務器(qi)的(de)中央(yang)網(wang)絡系(xi)統不同,對等(deng)(deng)網(wang)絡的(de)每(mei)個用戶端既是一個節點(dian),也有服(fu)務器(qi)的(de)功能,其具有去中心化與健壯性等(deng)(deng)特點(dian)。
數據(ju)(ju)層(ceng)最底層(ceng)的(de)(de)技術(shu)(shu),是一切的(de)(de)基礎,主(zhu)要實(shi)現(xian)了(le)兩個功能,一個是相關數據(ju)(ju)的(de)(de)存儲(chu),另一個是賬戶(hu)和交(jiao)易(yi)的(de)(de)實(shi)現(xian)與安(an)全(quan)(quan)。數據(ju)(ju)存儲(chu)主(zhu)要基于 Merkle 樹(shu),通過區塊的(de)(de)方(fang)式(shi)和鏈式(shi)結構實(shi)現(xian),大多以 KV 數據(ju)(ju)庫的(de)(de)方(fang)式(shi)實(shi)現(xian)持久化(hua),比如以太坊采用(yong) LevelDB。賬號和交(jiao)易(yi)的(de)(de)實(shi)現(xian)基于數字簽名、哈希函(han)數和非對(dui)稱(cheng)加密技術(shu)(shu)等(deng)多種密碼學算法和技術(shu)(shu),保證(zheng)了(le)交(jiao)易(yi)在去(qu)中(zhong)心化(hua)的(de)(de)情(qing)況下能夠安(an)全(quan)(quan)地進行。