Ⅰ 以太坊是什麼丨以太坊開發入門指南
以太坊是什麼丨以太坊開發入門指南
很多同學已經躍躍欲試投入到區塊鏈開發隊伍當中來,可是又感覺無從下手,本文將基於以太坊平台,以通俗的方式介紹以太坊開發中涉及的各晦澀的概念,輕松帶大家入門。
以太坊是什麼
以太坊(Ethereum)是一個建立在區塊鏈技術之上, 去中心化應用平台。它允許任何人在平台中建立和使用通過區塊鏈技術運行的去中心化應用。
對這句話不理解的同學,姑且可以理解為以太坊是區塊鏈里的Android,它是一個開發平台,讓我們就可以像基於Android Framework一樣基於區塊鏈技術寫應用。
在沒有以太坊之前,寫區塊鏈應用是這樣的:拷貝一份比特幣代碼,然後去改底層代碼如加密演算法,共識機制,網路協議等等(很多山寨幣就是這樣,改改就出來一個新幣)。
以太坊平台對底層區塊鏈技術進行了封裝,讓區塊鏈應用開發者可以直接基於以太坊平台進行開發,開發者只要專注於應用本身的開發,從而大大降低了難度。
目前圍繞以太坊已經形成了一個較為完善的開發生態圈:有社區的支持,有很多開發框架、工具可以選擇。
智能合約
什麼是智能合約
以太坊上的程序稱之為智能合約, 它是代碼和數據(狀態)的集合。
智能合約可以理解為在區塊鏈上可以自動執行的(由事件驅動的)、以代碼形式編寫的合同(特殊的交易)。
在比特幣腳本中,我們講到過比特幣的交易是可以編程的,但是比特幣腳本有很多的限制,能夠編寫的程序也有限,而以太坊則更加完備(在計算機科學術語中,稱它為是「圖靈完備的」),讓我們就像使用任何高級語言一樣來編寫幾乎可以做任何事情的程序(智能合約)。
智能合約非常適合對信任、安全和持久性要求較高的應用場景,比如:數字貨幣、數字資產、投票、保險、金融應用、預測市場、產權所有權管理、物聯網、點對點交易等等。
目前除數字貨幣之外,真正落地的應用還不多(就像移動平台剛開始出來一樣),相信1到3年內,各種殺手級會慢慢出現。
編程語言:Solidity
智能合約的默認的編程語言是Solidity,文件擴展名以.sol結尾。
Solidity是和JavaScript相似的語言,用它來開發合約並編譯成以太坊虛擬機位元組代碼。
還有長像Python的智能合約開發語言:Serpent,不過建議大家還是使用Solidity。
Browser-Solidity是一個瀏覽器的Solidity IDE, 大家可以點進去看看,以後我們更多文章介紹Solidity這個語言。
運行環境:EVM
EVM(Ethereum Virtual Machine)以太坊虛擬機是以太坊中智能合約的運行環境。
Solidity之於EVM,就像之於跟JVM的關系一樣,這樣大家就容易理解了。
以太坊虛擬機是一個隔離的環境,在EVM內部運行的代碼不能跟外部有聯系。
而EVM運行在以太坊節點上,當我們把合約部署到以太坊網路上之後,合約就可以在以太坊網路中運行了。
合約的編譯
以太坊虛擬機上運行的是合約的位元組碼形式,需要我們在部署之前先對合約進行編譯,可以選擇Browser-Solidity Web IDE或solc編譯器。
合約的部署
在以太坊上開發應用時,常常要使用到以太坊客戶端(錢包)。平時我們在開發中,一般不接觸到客戶端或錢包的概念,它是什麼呢?
以太坊客戶端(錢包)
以太坊客戶端,其實我們可以把它理解為一個開發者工具,它提供賬戶管理、挖礦、轉賬、智能合約的部署和執行等等功能。
EVM是由以太坊客戶端提供的。
Geth是典型的開發以太坊時使用的客戶端,基於Go語言開發。 Geth提供了一個互動式命令控制台,通過命令控制台中包含了以太坊的各種功能(API)。Geth的使用我們之後會有文章介紹,這里大家先有個概念。
Geth控制台和Chrome瀏覽器開發者工具里的面的控制台是類似,不過是跑在終端里。
相對於Geth,Mist則是圖形化操作界面的以太坊客戶端。
如何部署
智能合約的部署是指把合約位元組碼發布到區塊鏈上,並使用一個特定的地址來標示這個合約,這個地址稱為合約賬戶。
以太坊中有兩類賬戶:
· 外部賬戶
該類賬戶被私鑰控制(由人控制),沒有關聯任何代碼。
· 合約賬戶
該類賬戶被它們的合約代碼控制且有代碼與之關聯。
和比特幣使用UTXO的設計不一樣,以太坊使用更為簡單的賬戶概念。
兩類賬戶對於EVM來說是一樣的。
外部賬戶與合約賬戶的區別和關系是這樣的:一個外部賬戶可以通過創建和用自己的私鑰來對交易進行簽名,來發送消息給另一個外部賬戶或合約賬戶。
在兩個外部賬戶之間傳送消息是價值轉移的過程。但從外部賬戶到合約賬戶的消息會激活合約賬戶的代碼,允許它執行各種動作(比如轉移代幣,寫入內部存儲,挖出一個新代幣,執行一些運算,創建一個新的合約等等)。
只有當外部賬戶發出指令時,合同賬戶才會執行相應的操作。
合約部署就是將編譯好的合約位元組碼通過外部賬號發送交易的形式部署到以太坊區塊鏈上(由實際礦工出塊之後,才真正部署成功)。
運行
合約部署之後,當需要調用這個智能合約的方法時只需要向這個合約賬戶發送消息(交易)即可,通過消息觸發後智能合約的代碼就會在EVM中執行了。
Gas
和雲計算相似,佔用區塊鏈的資源(不管是簡單的轉賬交易,還是合約的部署和執行)同樣需要付出相應的費用(天下沒有免費的午餐對不對!)。
以太坊上用Gas機制來計費,Gas也可以認為是一個工作量單位,智能合約越復雜(計算步驟的數量和類型,佔用的內存等),用來完成運行就需要越多Gas。
任何特定的合約所需的運行合約的Gas數量是固定的,由合約的復雜度決定。
而Gas價格由運行合約的人在提交運行合約請求的時候規定,以確定他願意為這次交易願意付出的費用:Gas價格(用以太幣計價) * Gas數量。
Gas的目的是限制執行交易所需的工作量,同時為執行支付費用。當EVM執行交易時,Gas將按照特定規則被逐漸消耗,無論執行到什麼位置,一旦Gas被耗盡,將會觸發異常。當前調用幀所做的所有狀態修改都將被回滾, 如果執行結束還有Gas剩餘,這些Gas將被返還給發送賬戶。
如果沒有這個限制,就會有人寫出無法停止(如:死循環)的合約來阻塞網路。
因此實際上(把前面的內容串起來),我們需要一個有以太幣余額的外部賬戶,來發起一個交易(普通交易或部署、運行一個合約),運行時,礦工收取相應的工作量費用。
以太坊網路
有些著急的同學要問了,沒有以太幣,要怎麼進行智能合約的開發?可以選擇以下方式:
選擇以太坊官網測試網路Testnet
測試網路中,我們可以很容易獲得免費的以太幣,缺點是需要發很長時間初始化節點。
使用私有鏈
創建自己的以太幣私有測試網路,通常也稱為私有鏈,我們可以用它來作為一個測試環境來開發、調試和測試智能合約。
通過上面提到的Geth很容易就可以創建一個屬於自己的測試網路,以太幣想挖多少挖多少,也免去了同步正式網路的整個區塊鏈數據。
使用開發者網路(模式)
相比私有鏈,開發者網路(模式)下,會自動分配一個有大量余額的開發者賬戶給我們使用。
使用模擬環境
另一個創建測試網路的方法是使用testrpc,testrpc是在本地使用內存模擬的一個以太坊環境,對於開發調試來說,更方便快捷。而且testrpc可以在啟動時幫我們創建10個存有資金的測試賬戶。
進行合約開發時,可以在testrpc中測試通過後,再部署到Geth節點中去。
更新:testrpc 現在已經並入到Truffle 開發框架中,現在名字是Ganache CLI。
Dapp:去中心化的應用程序
以太坊社區把基於智能合約的應用稱為去中心化的應用程序(DecentralizedApp)。如果我們把區塊鏈理解為一個不可篡改的資料庫,智能合約理解為和資料庫打交道的程序,那就很容易理解Dapp了,一個Dapp不單單有智能合約,比如還需要有一個友好的用戶界面和其他的東西。
Truffle
Truffle是Dapp開發框架,他可以幫我們處理掉大量無關緊要的小事情,讓我們可以迅速開始寫代碼-編譯-部署-測試-打包DApp這個流程。
總結
我們現在來總結一下,以太坊是平台,它讓我們方便的使用區塊鏈技術開發去中心化的應用,在這個應用中,使用Solidity來編寫和區塊鏈交互的智能合約,合約編寫好後之後,我們需要用以太坊客戶端用一個有餘額的賬戶去部署及運行合約(使用Truffle框架可以更好的幫助我們做這些事情了)。為了開發方便,我們可以用Geth或testrpc來搭建一個測試網路。
註:本文中為了方便大家理解,對一些概念做了類比,有些嚴格來不是准確,不過我也認為對於初學者,也沒有必要把每一個概念掌握的很細致和准確,學習是一個逐步深入的過程,很多時候我們會發現,過一段後,我們會對同一個東西有不一樣的理解。
Ⅱ 以太坊是什麼東西
以太坊(英語:Ethereum)是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈平台。通過其專用加密貨幣以太幣(Ether,又稱「以太幣」)提供去中心化的虛擬機(稱為「以太虛擬機」EthereumVirtualMachine)來處理點對點合約。
坊區塊鏈上的代幣稱為以太幣(Ether),代碼為ETH,可在許多加密貨幣的外匯市場上交易,它也是以太坊上用來支付交易手續費和運算服務的媒介。
以太坊的概念首次在2013至2014年間由程序員VitalikButerin,受比特幣啟發後提出,大意為「下一代加密貨幣與去中心化應用平台」,在2014年通過ICO眾籌得以開始發展。截至2018年2月,以太幣是市值第二高的加密貨幣,僅次於比特幣。
(2)oc以太坊交互擴展閱讀:
以太坊平台本身沒有特點,沒有價值性。和編程語言相似,它由企業家和開發者決定其用途。不過很明顯,某些應用類型較之其他更能從以太坊的功能中獲益。以太坊尤其適合那些在點與點之間自動進行直接交互或者跨網路促進小組協調活動的應用。
例如,協調點對點市場的應用,或是復雜財務合同的自動化。比特幣使個體能夠不藉助金融機構、銀行或政府等其他中介來進行貨幣交換。以太坊的影響可能更為深遠。
理論上,任何復雜的金融活動或交易都能在以太坊上用編碼自動且可靠地進行。除金融類應用外,任何對信任、安全和持久性要求較高的應用場景——比如資產注冊、投票、管理和物聯網——都會大規模地受到以太坊平台影響。
Ⅲ 以太坊是什麼
以太坊(英語:Ethereum)是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈平台。通過其專用加密貨幣以太幣(Ether,又稱「以太幣」)提供去中心化的虛擬機(稱為「以太虛擬機」EthereumVirtualMachine)來處理點對點合約。
坊區塊鏈上的代幣稱為以太幣(Ether),代碼為ETH,可在許多加密貨幣的外匯市場上交易,它也是以太坊上用來支付交易手續費和運算服務的媒介。
以太坊的概念首次在2013至2014年間由程序員VitalikButerin,受比特幣啟發後提出,大意為「下一代加密貨幣與去中心化應用平台」,在2014年通過ICO眾籌得以開始發展。截至2018年2月,以太幣是市值第二高的加密貨幣,僅次於比特幣。
(3)oc以太坊交互擴展閱讀:
以太坊平台本身沒有特點,沒有價值性。和編程語言相似,它由企業家和開發者決定其用途。不過很明顯,某些應用類型較之其他更能從以太坊的功能中獲益。以太坊尤其適合那些在點與點之間自動進行直接交互或者跨網路促進小組協調活動的應用。
例如,協調點對點市場的應用,或是復雜財務合同的自動化。比特幣使個體能夠不藉助金融機構、銀行或政府等其他中介來進行貨幣交換。以太坊的影響可能更為深遠。
理論上,任何復雜的金融活動或交易都能在以太坊上用編碼自動且可靠地進行。除金融類應用外,任何對信任、安全和持久性要求較高的應用場景——比如資產注冊、投票、管理和物聯網——都會大規模地受到以太坊平台影響。
Ⅳ 如何創建和簽署以太坊交易
交易
區塊鏈交易的行為遵循不同的規則集
由於公共區塊鏈分布式和無需許可的性質,任何人都可以簽署交易並將其廣播到網路。
根據區塊鏈的不同,交易者將被收取一定的交易費用,交易費用取決於用戶的需求而不是交易中資產的價值。
區塊鏈交易無需任何中央機構的驗證。僅需使用與其區塊鏈相對應的數字簽名演算法(DSA)使用私鑰對其進行簽名。
一旦一筆交易被簽名,廣播到網路中並被挖掘到網路中成功的區塊中,就無法恢復交易。
以太坊交易結構
以太坊交易的數據結構:交易0.1個ETH
{這些數據與交易內容無關,與交易的執行方式有關,這是由於在以太坊中發送交易中,您必須定義一些其他參數來告訴礦工如何處理您的交易。交易數據結構有2個屬性設計"gas": "gasPrice","gasLimit"。
"gasPrice": 單位為Gwei, 為 1/1000個eth,表示交易費用
"gasLimit": 交易允許使用的最大gas費用。
這2個值通常由錢包提供商自動填寫。
除此之外還需要指定在哪個以太坊網路上執行交易(chainId): 1表示以太坊主網。
在開發時,通常會在本地以及測試網路上進行測試,通過測試網路發放的測試ETH進行交易以避免經濟損失。在測試完成後再進入主網交易。
另外,如果需要提交一些其它數據,可以用"data"和"nonce"作為事務的一部分附加。
A nonce(僅使用1次的數字)是以太坊網路用於跟蹤交易的數值,有助於避免網路中的雙重支出以及重放攻擊。
以太坊交易簽名
以太坊交易會涉及ECDSA演算法,以Javascript代碼為例,使用流行的ethers.js來調用ECDSA演算法進行交易簽名。
可以使用在線使用程序Composer將已簽名的交易傳遞到以太坊網路。這種做法被稱為」離線簽名「。離線簽名對於諸如狀態通道之類的應用程序特別有用,這些通道是跟蹤兩個帳戶之間余額的智能合約,並且在提交已簽名的交易後就可以轉移資金。離線簽名也是去中心化交易所(DEXes)中的一種常見做法。
也可以使用在線錢包通過以太坊賬戶創建簽名驗證和廣播。
使用Portis,您可以簽署交易以與加油站網路(GSN)進行交互。
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Ⅳ 在以太坊中什麼是Optimistic Rollup(樂觀匯總)
Rollups(匯總)是指將發生在Layer 2的大批交易壓縮,並將快照打包返回主鏈進行記錄和更新的技術路徑;數據在主鏈上儲存,將賬戶間的交互過程轉移到鏈下,避開擁堵的同時具備主鏈的安全性。
Rollups(匯總)方案的關鍵在於,如何確保提交給主鏈的是正確的結果,這也是Optimistic Rollup(樂觀匯總)和下述ZK-Rollup(零知識匯總)最大的區別。
Optimistic Rollup(樂觀匯總)採用的是欺詐性證明(Fraud Proof),它趨於相信操作者提交的數據都是真實的(樂觀假設,大家都是好人)。
但保險起見,需要操作者質押一定資產作為保證金,且在上鏈前留出兩周的挑戰期,任何人都可以在此期間挑戰其真實性並發布欺詐證明,一旦挑戰成功,質押金將會被沒收,挑戰者會獲得獎勵,且回滾交易細節。以此,從概率角度防止作惡行為。
一些擴展解決方案是針對特定應用的,例如,支付通道。其他的方案比如Optimistic Rollup(樂觀匯總),可以用於任何任意合約的執行。
優點:
l兼容性強,開發遷移難度小,更容易落地
l安全性:犧牲了等待時間來換取較好的安全性
l上鏈效率高:將多筆交易打包操作,節約時間和gas fee
缺點:
l驗證效率低:較長的等待期,任何交易在等待期不會被確認,也無法從主鏈提取資金
l擴容程度不及ZK-Rollup(零知識匯總):交易壓縮率相對較低
代表項目:
lFuel:Optimistic Rollup(樂觀匯總)概念提出者所在團隊研發
lSynthetix(合成器):DeFi巨頭的Layer2擴容選擇
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