Vitalik: 25分钟认识以太坊（上）
hongji|20. Nov, 2017| 1369 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