干货 | Vitalik: 25分钟认识以太坊(上)

hongji   |     |   2335 次阅读

编者按:以下为Vitalik Buterin在Ethereum Devcon3上的演讲《Ethereum in 25 minutes, vision 2017》的上半部分。以下中文皆直接从视频中听写并译出,如有错失,请不吝赐教。

好的,那么,这个演讲希望成为一种尽可能简洁的介绍,与此同时,能够涵盖重要的部分,比如,最基本的,从技术角度来说以太坊(Ethereum)协议在实际上看起来是什么样的。

那么,我将直接切入,下沉到以太坊之所是,以背景,即以太坊存在的理由,来开始基础介绍。回到我在2013年末写出初始白皮书的时候,公众、区块链技术、尤其是那些致力于使区块链技术超越仅仅是比特币(Bitcoin)货币的人们,已经表现出大量的兴趣。现在,人们正致力于开发以太坊应用、发行资产到区块链上、众筹、域名注册、域名币(Namecoin)这样的项目、产权登记、投机、预测市场、物联网(loT)应用、医疗应用。区块链上有许多的应用,超越了像“我有50个比特币,我发20个比特币给你,然后你就有了20个比特币”这样。

问题在于,那时候大多数存在的区块链都是像这样设计的。我的意思是,这种豆豆计算器有何意义呢?它可以做到这件事,它也可以把这件事做得很棒,但这也是它唯一能做到的事。诚然,如果你有一台超级棒的TI-80(译者注:德州仪器发行的一款学生用科学计算器)或是别的,你或许能够通过某种方式在上面编写一个视频游戏,但没有人会真的想这么做。所以,普遍地来说,它最后变成了能用来做一件事情的一个工具。

但是,如果我们想让它做不止一件事情呢?当然,你可以为5个不同的目的买5种不同的设备,但这很快就会(回到原点)。下一步是,人们开始创造像瑞士军刀一样的协议。你可能会想象,一群人走进一个房间,他们头脑风暴了一个钟,然后他们写出了25个不同的区块链应用,然后,他们达成了25种不同的交易类型。交易类型一,创建一个共筹;交易类型二,参与一个众筹;交易类型三,创建一个保险合约;交易类型四,开一个双人房;交易类型五,注册一个域名;等等,乃至他们可以想到的每一种应用。这就是我使用“瑞士军刀”的含义。

但问题又在于,如果你有了一个瑞士军刀协议,你拥有这个在一个房间里孵化出25种不同项目的协议,他们创建这一协议,放出这个协议,一个星期以后,一个芬兰的小伙子写出了第26个区块链应用,然后,你必须更改整个协议。

所以,为什么不创建一个像这个一样的协议?(屏幕上是一台Windows Phone,屏幕下方有一行字:特别感谢微软(Microsoft)赞助本次大会。听众大笑)

为什么不做一个基本上像一台智能手机一样的区块链协议,来取代那些仅支持很少一些应用、你能做的也仅仅是这些应用的协议?因此,我们做了一个区块链协议,它支持编程语言,因此也给了你技能来创建应用。一个应用是什么呢?其实,任何人都可以写一些代码,打包这些代码并上传它,然后你就有一个app!如果任何其他人想使用你的app,他们下载这个app,然后它就会出现在他们的手机上,他们可以使用它,可以运行它。对,就是这样,基本上这就是为什么一个手机可以打电话、浏览网页、听音乐、用文字与其他人会话、玩游戏;只是因为我们将数以千计的东西集成到一个设备上。这就是通用计算的力量。这也是我想带给区块链世界的一种精神。

概念

所以,首先,以太坊是一个区块链!耶~!

加法

但是,你知道,我们增加了一些东西。首先,以太坊拥有一个内置的通用编程语言,允许你在其中编写非常多的应用。

现在,在一个目的只在于支持货币转移的区块链上,那里将只有一种类型的账户。这种类型的账户将成为这样的一个账户:它被某些用户所控制、它将保存货币。你将能够从一个账户发送这些货币到另一个。但在以太坊上我们有两种类型的账户。
1. 第一种类型的账户是被用户控制的,所以你拥有一个加密私钥,你可以用它来代表你的地址、为执行操作的信息打上电子签名。这些操作被称为交易,它们可以被广播到整个网络;如果它们被包含到了一个区块中,这些操作就会生效。
2. 另一种类型的账户在根本上由一段运行在区块链自身的代码来控制。所以,你可以拥有一个被一个计算机程序控制的账户,这个计算机程序有一些规则,这些规则可能说的是:如果A发生了,那就发一些币给X;如果B发生了,那就发一些币给Y;如果C发生了,就仅仅保持现状。如果你发送一些币给这个账户,这个账户的代码就仅仅是这样一个东西:它在那时候起有能力将这些币转移到别的地方去。

从字面上来讲,这些就是被一个计算机程序直接控制的电子资产。当然,这些合约可以被用来做更多事情,不止于仅仅控制电子资产。它们可以被用来表示区块链应用里面任意复杂的商业逻辑。这也包括了像ENS,以太坊域名系统(Ethereum Name System)这样的东西,它可以被用来跟踪一些区块链上的正在投票的方案;它也可以被用来跟踪链上多种多样的发行人背书资产,还有很多不同的用例。基本上,任何人都可以通过定义一个合约来创建一个应用或者任何规则。

DNS, the Hello World of Ethereum

DNS,这个以太坊的Hello World,就是其中一个你可以写出来,并且客观来说仍然很有用的、最简单的应用。重点在于,这是一段代码,而我的意思是,你也许已经注意到了,从去年开始代码已经发生了某种程度的变化。根本上来说,这是因为在去年,你的代码是用Serpent写的,而现在我们有了优于Serpent的Viper,待会可能还会有人来谈这个话题。因此,你有两种函数,而这两种函数代表了通过合约你可以做的事情。

domains: {owner: address, ip: num}[bytes32]

def register(addr: bytes32):
   if not self.domains[addr].owner:
      self.domains[addr].owner = msg.sender

def set_ip(addr: bytes32, ip: num):
   if self.domains[addr].owner == msg.sender:
      self.domains[addr].ip = ip

(PPT上呈现的代码)

首先,你有了一个关于该合约实际上储存的东西的描述。这个合约储存了关于一个域(domain)的映射,谁是这个域的所有者,这个域支持指向的IP地址是什么。然后,有一个函数叫做注册(register),如果一个域还没有一个所有者,所有者会被给这个域发送信息的人所确定,无论TA是谁。所以无论是谁发送了交易,这个函数就被激活了。然后你还有另一个设置IP函数,激活这个函数也是非常简单的,它仅仅只是检查一下当你试图为一个域设置IP地址的时候你是否拥有它,如果是,它就会把IP设置为任何你想要的地方。

所以,在一个合约中,所有信息都储存在哪里呢?在一个简单的区块链上,你可以将区块链记录的状态(state)认为是仅仅对账户的余额作了一个简单的映射。地址12345拥有70个币,地址B7884拥有2万个币,诸如此类。以太坊的状态要略微丰富一点。但也仍然是对内在于账户的东西的一个映射,但这些内在于该账户的信息可以是复杂很多的。

所有,首先,你有账户余额,就是这个账户有多少以太币(ether)。你也有Nonce,基本上是一个用于重播攻击保护(replay protection)的对冲措施。你有合约的代码,如果该账户是一个合约的话。你也有合约库(contract storage),合约库就是一种小型的数据库,任何以太坊上的合约都可以使用。在这个案例中,从域到谁拥有这个域、它的IP地址是什么的映射,将在实际上被保存在合约库里。区块链上的历史就是发生过的事情,所以你拥有交易记录。在以太坊上,你拥有这个叫做“收据(receipt)”的概念。就现在而言,所有全节点都储存状态,一些全节点储存历史,而不存储历史的全节点也是有可能存在的。

所以,那就是我们到达的地方。每一个账户对象都包括4段数据。我会打开它大概5秒钟,因为每个人都想拍下它。5,4,3,2,1,下一张。

state

  • State consists of key value mapping addressed to account objects
  • Every account objest contains 4 pieces of data:
    • Nonce
    • Balance
    • Code hash(code = empty string for private key-controlled accounts )
    • Storage trie root

(当时的PPT内容)

代码运行

然后,代码运行。每一笔交易都指定了一个TO地址,每一笔交易都明确了该交易的目的地或者说目标是什么。如果交易的目标只是一个普通账户,或者在任何意义上是一个真实的人;以及,如果交易包含了以太币,那么该交易就意味着从一个账户到另一个账户的转账。

然而,如果交易的目标包含代码,也就是说如果交易的目标是一个合约,则目标地址的代码就会运行。代码能够做一系列的事情。因此合约也有能力发送以太币给另一个合约。它有能力读取和写入一个合约内部的库。所以,如果你回顾这个例子(译者注:上述domain例子),一个对注册函数(register function)的调用将变成一个交易,而这一交易将,你懂的,导致前述域的所有者被确定,以及在库中写入该信息,以及,(如果有需要)该声明从另一个库中读取信息。综上,它可以读取也可以写入库,它甚至可以调用另一个合约。这也被称为一个内部交易。基本上,合约可以与其它合约通信,其方式与外部用户与合约通信的方式完全一致。每一个区块链上的全节点都运行每一个交易并存储全部状态。我把它加粗了,因为这是重要的。

Gas

然后,以太坊上的Gas。普遍来说,有一个东西被称为“停机问题”(Halting Problem),它的基本意思是,你没有办法真正从原则上断定一个程序会不会永远跑个没完。分辨该程序会不会在一系列步骤之后结束,或者将一直运行下去,是一个不管用此种还是彼种方式都不可能从数学上得到证明的东西。所以,我们用的解决方案是这样一个机制:我们根据交易消耗的运算步骤对交易收费,而我们衡量运算步骤的单位就被叫做Gas。

Gas不是一种货币,对吗?Gas不是一种你可以转载或是持有的东西。Gas只是一个计量单位。它的意思是,这个计算,如果它消耗了3万单位的gas,那么它意味着该协议说为运行这一计算花费了3万单位的努力。同样也有特殊的gas费用用于占用库的操作,(因为)交易会占据空间。而以太坊网络招致的任何类型的成本都可以换算为某种类型的Gas支出。

每一笔交易都必须指定Gas限制,该交易必须明确它可以消耗的gas的最大数量;然后,当代码运行的时候,运行开始使用Gas;如果代码运行在Gas被耗尽之前停止了,那么万事大吉;但如果代码运行到达了一个所有Gas都被花费掉的点上,那么该交易会回复原状,从空气中消失,但交易的发送者仍然必须支付一笔费用。

所以,以太坊上的Gas限制是比特币上区块大小限制的对应物,而它被设定的方式也是非常简单的——基本上由矿工们投票来决定。现在,Gas上限是6.7百万单位。如果我们到达了上限并且有必要提高它,矿工们可以投票。非常简单。


视频链接: https://www.youtube.com/watch?v=Yo9o5nDTAAQ&feature=youtu.be
作者: Vitalik Buterin
翻译&校对: 阿剑 & Elisa

 
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