Blockchain & ETH. Использует ли технологию блокчейн эфириум?

Что такое Ethereum?

Ethereum — это платформа для создания децентрализованных блокчейн-приложений с помощью смарт-контракта. У платформы есть собственная внутренняя валюта: ether или эфир, сокращенное обозначение — ETH. Он гарантирует исполнение умного контракта, служа «топливом» для блокчейн-сети.

Кроме того, эфир можно использовать как расчетную единицу. В этом качестве он выполняет все те же функции, что и другие криптовалюты:

• может быть платежным инструментом;
• обеспечивает хранение платежных средств;
• приносит дивиденды с инвестиций.

Сейчас ETH считается второй по популярности криптовалютой из всех существующих.

Но главная ценность Ethereum лежит именно в возможности создавать новые проекты. Доступ к коду платформы может получить каждый. Для этого достаточно скачать браузер Mist или специальное расширение MetaMask для Google Chrome.

Универсальность и гибкость платформы позволяют людям даже без технической подготовки создать собственный стартап за пару часов. К примеру, исходный код криптовалюты Namecoin, созданной на основе Ethereum, занимает всего 5 строчек.

Блокчейн Эфириум: история разработки и развития

Создателем и главным идейным вдохновителем Ethereum стал канадский разработчик российского происхождения Виталий Бутерин. Заинтересовавшись криптовалютами еще в 2011 году, какое-то время он издавал журнал Bitcoin Magazine. В 2013 году Бутерин задумался про создание собственной усовершенствованной платформы, работающей на блокчейне.

В 2014 он начал сбор средств на развитие задуманной платформы. Так в истории криптовалют прошло одно из первых ICO — initial coin offering — по аналогу с IPO, т.е. размещением акций компании на фондовой бирже. ICO Ethereum собрало 31 591 BTC (более $18 млн по курсу на момент проведения), а сам проект заинтересовал банки и другие финансовые организации.

Платформа запустилась в июле 2015 года. Можно выделить четыре стадии ее развития:

1. Frontier — 2015 год (запуск сети);
2. Homestead — 2016 год (возможность запуска других ICO на платформе);
3. Metropolis — 2017-2018 года (первая версия, Byzantium, уже реализована; вторая, Constantinople, ещё разрабатывается);
4. Serenity — в обозримом будущем.

Frontier стал чем-то вроде «скелета» сети, узлы которой выполняли самые базовые операции. У первой версии платформы не было даже графического интерфейса: работать приходилось через командную строку. Эта версия была нужна для тестирования децентрализованных узлов сети и проверки работы протокола. Уже тогда пользователи сети начали майнить эфир.

Следующую версию, Homestead, обещали запустить через месяц, но процесс сильно затянулся. В итоге она вышла лишь в мае 2016 года, когда в системе был создан блок № 1 150 000. Homestead стал основой тому, что сегодня известно как Ethereum. Только в этом состоянии на платформе смогли проводить другие ICO.

Третью версию, Metropolis: Byzantium, реализовали 16 октября 2017 года. Метрополис сделал состояние платформы безопаснее, смарт-контракты — еще умнее, и к тому же облегчил работу пользователей через «клиенты» (программы, что не требуют хранения на компьютере всего блокчейна). Предполагается, что вторая часть обновления — Metropolis: Constantinople — тоже улучшит удобство сети для пользователей.

Последняя известная стадия Эфириума называется Serenity и предусматривает переход к протоколу Casper, что переведет сеть на гибридный механизм консенсуса Proof-of-Work / Proof-of-Stake. С ним подтверждение транзакций будет проходить не только благодаря майнерам с видеокартами, а и через простых держателей эфира. На июнь 2018 года еще нет данных, когда этот протокол будет внедрен в жизнь.

Биткоин и Эфириум: в чем отличия?

Bitcoin — в первую очередь финансовый инструмент. Но Ethereum, хоть и тоже может использоваться как валюта, в первую очередь ценится за возможность создавать децентрализованные приложения на блокчейне. Умные контракты, лежащие в основе Ethereum, могут заменить традиционные договоры о выполнении практически любых действий.

В обеих сетях используется протокол Proof-of-Work — с англ. «доказательство работы». Это значит, что майнинг ведется на вычислительных мощностях компьютеров. Но если Bitcoin эмиссия биткоина ограничена 21 млн монет, то у Ethereum потолка пока нет. Отчасти поэтому команда Эфириума собирается перейти на алгоритм Proof-of-Stake (с англ. «доказательство доли») и, возможно, начать «сжигать» часть добытых монет.

PoS защитит сеть от централизации майнинга и уменьшит потребление электричества, поскольку для добычи новых монет не нужно будет подключать мощные вычислительные сети. Кроме того, «сжигание» токенов позволит повысить ценность уже добытых монет.

Чтобы облегчить переход сети от майнинга и PoW-консенсуса к более экономичному PoS-консенсусу, разработчики создали так называемый «ледниковый период». Он постепенно повышает коэффициент сложности создания нового блока. Даже если майнеры откажутся переходить на PoS-версию Ethereum, которая сулит им меньшую прибыль, сложность в конце концов достигнет такого уровня, что майнеры не смогут находить новые блоки, и старый блокчейн Эфириум умрет.

Впервые «ледниковый период» собирались ввести ещё в 2016 году, но не учли скорость развития сети. Вполне возможно, что обновление Metropolis: Constantinople принесет с собой новую отсрочку.

Блокчейн Ethereum: принципы и особенности работы

Дерево Меркла — основа блокчейна Эфириума. Хотя теоретически можно создать блокчейн и без него, просто добавляя в цепочку заголовки блоков со всеми данными транзакций, такой блокчейн будет очень плохо масштабироваться: через сравнительно небольшое время обрабатывать его смогут только мощные суперкомпьютеры. Благодаря дереву Меркла узлы Эфириума могут работать на домашних компьютерах, ноутбуках и даже смартфонах.

В самом общем смысле дерево Меркла — это структура данных, которая хэширует большое количество информации. Для этого несколько элементов объединяются в блоки, эти блоки хэшируются, получившийся в результате хэш объединяется в новые блоки и т. д., пока процесс не дойдет до единственного корневого хэша.

Каждый блок в Эфириуме содержит не одно, а целых три дерева Меркла для объектов разных типов:

• транзакции;
• квитанции (по сути, данные о результатах выполнения каждой транзакции);
• состояния.

Благодаря такой структуре команда проекта смогла создать улучшенный протокол. С его помощью облегченные «клиенты» теперь легко могут получать ответы из корневого хэша на многие нетривиальные запросы:

1. Содержится ли данная транзакция в текущем блоке?
2. Сколько событий такого-то типа (например, успешных окончаний ICO-кампаний) было сгенерировано определенным адресом за последние 30 дней?
3. Каков текущий баланс моего счета?
4. Существует ли данный счет?

Ответ на первый запрос можно получить с помощью дерева транзакций, на второй — с помощью дерева квитанций, а на третий и четвертый — с помощью дерева состояний.

Кроме того, для большей эффективности в Эфириуме используется несколько разновидностей дерева Меркла: двоичное и префиксное.

Двоичные деревья Меркла хорошо проверяют записи в списке, т.е. цепочку элементов. Также они подходят для создания деревьев транзакций, потому что редактировать их не нужно: как только дерево транзакций создано, оно остается таким навсегда.

Но дерево состояний часто обновляется: пользователи создают новые счета, пользуются средствами текущего счета, добавляют приватный ключ для хранилища или удаляют его. Чтобы успешно работать с такой структурой, нужно легко вычислять новый корень хэша после перезаписи данных, не вычисляя при этом заново все дерево. Префиксное дерево Меркла справляется с этой задачей лучше всего.

Как и все децентрализованные криптовалюты, Эфириум для своей работы использует peer-to-peer сеть. Это значит, что нагрузка равномерно распределяется между всеми узлами сети, и все они равноправны. В Ethereum в роли узла выступает компьютер пользователя, поддерживающий сеть.

Подтверждение о прошедшей транзакции в подобной сети получают по цепочке. Когда пользователь проводит какую-то операцию, ближайшие к нему узлы фиксируют изменения и оповещают о них своих соседей. Те в свою очередь передают информацию ещё дальше — и так до тех пор, пока об операции не будет знать каждый узел до последнего.

На июнь 2018 года в сети Эфириума работает 17 566 узлов. Большая их часть находится в США, на втором и третьем месте — Китай и Канада.

Как работает платформа Ethereum?

Платформа Ethereum воспринимает любой язык программирования, включая визуальное программирование. Достичь этого удалось благодаря виртуальной машине Эфириум (EVM). Она переводит смарт-контракты в байт-код (промежуточное звено между изначальным кодом, созданным человеком, и машинным кодом), а затем отправляет результат в блокчейн.

Также машина может использовать циклы действий, что гарантирует выполнение практически любых операций по умным контрактам. Потенциально «бесконечные» циклы вычислений отсеиваются платформой через оплату пользователем «топлива» (англ. gas).

Виртуальная машина нужна для функционирования смарт-контрактов — основы Ethereum. По сути это компьютерный алгоритм, который обеспечивает выполнение заданных действий при достижении определенных условий внутри блокчейна.

Работу умного контракта можно объяснить на простом примере с арендой квартиры. Обязательное условие для использования жилья — внесение оплаты. Если арендатор платит, то может спокойно заселяться; если нет, то умный контракт блокирует дверные замки. Человек попросту не может попасть в квартиру до того, как оплатит аренду. Также смарт-контракты гарантируют децентрализацию: ведь арендатор и арендодатель сотрудничают напрямую, без нотариуса, банковских чеков и счетов.

От бесконечных циклов в смарт-контрактах сеть Ethereum защищает gas. Он чем-то напоминает комиссионный сбор за проведение транзакции в Bitcoin. Для проведения каждой операции в сети Ethereum необходимо какое-то количество gas (в каждом случае количество рассчитывается отдельно в зависимости от сложности операции).

Пользователь платит за вычисления внутри виртуальной машины вне зависимости от того, попала его транзакция в блок или нет. Стоимость транзакции рассчитывается так: «цена газа» х «лимит газа». Если кто-то говорит просто «газ», как правило, он имеет в виду «лимит газа» — то есть максимальное количество, которое готов потратить на транзакцию. В каждую из транзакций нужно включить достаточно большой лимит газа, чтобы покрыть расходы вычислительных ресурсов, использующихся для выполнения операции. Иначе транзакция не пройдет в связи с ошибкой Out of Gas (состояние — недостаточно газа). Весь неиспользованный газ вернется к пользователю по окончании транзакции.

Цену газа пользователь может установить самостоятельно: она рассчитывается в частях монеты ETH. Можно выбрать цену в диапазоне от 1 до 60 Gwei, где 1 Gwei — 0,000000001 ETH.

Чем выше цена, тем быстрее пройдет транзакция: поставленная пользователем плата отойдет в качестве вознаграждения майнеру, что провел вычисления для транзакции. Размер нового блока ограничен количеством единиц газа, так что чем дороже будет стоить каждая единица — тем выгоднее майнеру.

Как получить эфир?

Получить ETH можно несколькими способами:

• Купить на криптовалютной бирже вроде LiveCoin, Bitfinex, WEX;
• Купить в криптовалютном обменнике;
• Намайнить самому.

Первые два варианта самые простые. Эфир есть практически на всех крупных биржах и онлайн-обменниках. Это одна из основных валют наравне с BTC, а потому торгуется в парах со многими альткоинами.

Майнинг требует начальных инвестиций, будь это самостоятельная добыча ETH или использование облачных сервисов. Сейчас практически весь эфир получают майнеры, объединившиеся в пулы, — у одного добытчика из-за высокой конкуренции мало шансов на успех. Пулы работают на майнинговых фермах, составленных в основном из мощных видеокарт от AMD (Radeon) и Nvidia (GeForce).

Но уже осенью 2017 появился первый специализированный ASIC-майнер — исключительно для майнинга Ethereum. Из-за мощности таких устройств, состояние майнинга сети стремится к централизации, а разговоры о переходе на протокол PoS стали звучать куда чаще.

Преимущества и недостатки Ethereum

С появлением Ethereum создание новых децентрализованных стартапов стало намного проще. Фактически, он открыл эру ICO. По разным данным на платформе Эфириума проводится от 77% (данные EY за декабрь 2017 года) до 83% (данные ICO Watchlist за июнь 2018 года) всех ICO. В январе 2018 года капитализация криптовалют, выпущенных с помощью смарт-контрактов Эфириума составляла более $70 млрд.

Помимо того, что платформа Бутерина стала первопроходцем сферы ICO, она привлекает стартапы рядом других преимуществ:

• Универсальность платформы. Ethereum поддерживает практически все языки программирования и разные по сложности алгоритмы, а смарт-контракты можно применять в разных сферах.
• Гибкость. Платформа открыта улучшениям, модернизациям, обновлениям.
• Публичность. У Ethereum есть лидер в лице Виталика Бутерина, детали обновлений и нововведений анонсируются заранее.
• Доступность. Ethereum — открытая всем платформа для разработки децентрализованных приложений. В качестве разработчика может выступать почти кто угодно.

Но есть и недостатки, омрачающие общую картину:

• Централизация платформы. Хотя Ethereum позиционирует себя как децентрализованную автономную организацию, случай с хардфорком сети показывает, что развитие платформы сосредоточено в руках ее создателей.
• Уязвимость. Одно из первых ICO на платформе, The DAO, взломали хакеры, украв около $60 млн. Сообщество решило провести хардфорк, откатив сеть Эфириума, но на это согласились не все. Так криптовалюта разделилась на две — Эфириум и Ethereum Classic.
• Документация. Разработчики давно уже жалуются на отсутствие четкой документации, что усложняет работу с платформой.

Перспективы блокчейна Ethereum

Эфириум — проект непостоянный: он активно развивается и улучшается на глазах. Такое состояние позволяет ему оставаться революционером на рынке криптовалют, но в то же время вносит элемент непредсказуемости в долгосрочные прогнозы.

Новая эра в Эфириуме наступит после перехода к версии Serenity и PoS-консенсусу. По планам команды, это сократит затраты на поддержку сети и сделает ее безопасней.

Если новые протоколы успешно запустят, это положительно отразится на курсе эфира. Некоторые эксперты предполагают, что в таком случае ETH сможет обогнать даже Bitcoin. Правда, команда Эфириума не гонится за статусом главной криптовалюты на рынке. Их основная цель — развитие платформы, создание механизмов для борьбы с инфляцией токенов. По мнению Бутерина, токен должен нести в себе реальную стоимость, а не быть предметом спекуляций.