第3课

Ethereum (ETH): Programmierbare Layer-1-Blockchain

In diesem Modul konzentrieren wir uns auf Ethereum, die programmierbare Layer-1-Blockchain, die die Welt der dezentralen Anwendungen und Smart Contracts revolutioniert hat. Wir werden das Ethereum-Netzwerk, seinen Übergang vom Proof-of-Work zum Proof-of-Stake-Konsens und sein lebendiges Ökosystem aus Token, dezentralen Finanzprojekten (DeFi) und nicht fungiblen Token (NFTs) untersuchen. Darüber hinaus werden wir die Skalierbarkeitsherausforderungen von Ethereum und die Rolle von Layer-2-Lösungen diskutieren.

Hauptreferenzen:

Einführung in Ethereum (ETH)

Ethereum (ETH) ist eine programmierbare Layer-1-Blockchain, die mit ihrer Smart-Contract-Funktionalität und dezentralen Anwendungen (dApps) die Kryptowährungslandschaft revolutioniert hat. In diesem Abschnitt geben wir einen Überblick über das Basisnetzwerk von Ethereum und erkunden sein einzigartiges Wertversprechen.

  1. Smart Contracts: Ethereum hat das Konzept der Smart Contracts eingeführt, bei denen es sich um selbstausführende Vereinbarungen mit vordefinierten Regeln und Bedingungen handelt. Diese Verträge laufen auf der Ethereum Virtual Machine (EVM) und ermöglichen es Entwicklern, dezentrale Anwendungen zu erstellen und komplexe Logik auf der Blockchain auszuführen.

  2. Dezentrale Anwendungen (dApps): Die Programmierbarkeit von Ethereum ermöglicht die Entwicklung und Bereitstellung dezentraler Anwendungen. Diese dApps nutzen die zugrunde liegende Blockchain-Infrastruktur, um verschiedene Dienste bereitzustellen, wie z. B. dezentrale Finanzen (DeFi), Spiele, digitale Identität, Lieferkettenmanagement und mehr.

  3. Solidity-Programmiersprache: Solidity ist die primäre Programmiersprache, die für die Entwicklung intelligenter Verträge auf der Ethereum-Plattform verwendet wird. Es handelt sich um eine statisch typisierte Sprache mit einer JavaScript-ähnlichen Syntax, wodurch sie für ein breites Spektrum von Entwicklern zugänglich ist.

  4. Gasgebührensystem: Ethereum nutzt ein Gasgebührensystem, um die Ausführung intelligenter Verträge und Transaktionen im Netzwerk zu verwalten. Gas stellt den Rechenaufwand dar, der für die Ausführung einer bestimmten Operation erforderlich ist. Benutzer müssen Gasgebühren zahlen, um Minern und Validatoren einen Anreiz zu geben, ihre Transaktionen in die Blockchain aufzunehmen.

  5. Ethereum Improvement Proposals (EIPs): Die Ethereum-Community arbeitet durch Ethereum Improvement Proposals (EIPs) aktiv an der Entwicklung und Verbesserung der Plattform mit. Diese Vorschläge beschreiben neue Funktionen, Standards und Protokoll-Upgrades, um die Funktionalität, Sicherheit und Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks zu verbessern.

  6. Proof of Stake (PoS): Ethereum wechselt derzeit durch das Ethereum 2.0-Upgrade vom energieintensiven Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus zum Proof of Stake (PoS). PoS zielt darauf ab, die Skalierbarkeit und Energieeffizienz des Netzwerks zu verbessern, indem es Validatoren ermöglicht, das Netzwerk basierend auf der Anzahl der Münzen zu sichern, die sie besitzen und bereit sind zu „stecken“.

  7. Interoperabilität und Token-Standards: Das Basisnetzwerk von Ethereum unterstützt verschiedene Token-Standards wie ERC-20 (fungible Token) und ERC-721 (nicht fungible Token), was die Interoperabilität zwischen verschiedenen Projekten erleichtert und die Erstellung digitaler Assets mit unterschiedlichen Funktionalitäten ermöglicht.

  8. Ökosystem und Entwicklergemeinschaft: Ethereum hat ein lebendiges Ökosystem und eine große Entwicklergemeinschaft gefördert. Dieses Ökosystem umfasst Wallets, dezentrale Börsen (DEXs), dezentrale Finanzprotokolle und andere Infrastrukturanbieter, die das Wachstum und die Einführung von Ethereum-basierten Projekten unterstützen.

  9. Ethereum Virtual Machine (EVM): Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine Laufzeitumgebung, die Smart Contracts ausführt. Es bietet eine Sandbox-Umgebung für die sichere und deterministische Ausführung von Code auf allen Knoten im Ethereum-Netzwerk.

  10. Zukünftige Upgrades und Ethereum 2.0: Ethereum durchläuft derzeit ein bedeutendes Upgrade namens Ethereum 2.0, das darauf abzielt, Skalierbarkeitsherausforderungen zu bewältigen und die Netzwerkleistung zu verbessern. Dieses Upgrade führt Sharding, die Beacon Chain und die Zusammenführung des Mainnets mit dem neuen PoS-Konsensmechanismus ein.

Intelligente Verträge und dezentrale Anwendungen (DApps) auf Ethereum

Ethereum (ETH) ist weithin für seine Vorreiterrolle bei der Einführung intelligenter Verträge und dezentraler Anwendungen (dApps) in das Blockchain-Ökosystem anerkannt. In diesem Abschnitt werden wir uns mit der Bedeutung von Smart Contracts und dApps auf der Ethereum-Plattform befassen.

  1. Smart Contracts: Smart Contracts sind selbstausführende Vereinbarungen mit vordefinierten Regeln und Bedingungen, die in der Blockchain kodiert sind. Sie ermöglichen die Automatisierung vertraglicher Verpflichtungen und machen Vermittler überflüssig, wodurch Transparenz, Sicherheit und Effizienz bei der Ausführung von Vereinbarungen gewährleistet werden.

  2. Programmierbarkeit: Die Programmierbarkeit von Ethereum ermöglicht es Entwicklern, benutzerdefinierte Smart Contracts mithilfe der Programmiersprache Solidity zu erstellen. Diese Programmierbarkeit hat Entwicklern endlose Möglichkeiten eröffnet, eine breite Palette dezentraler Anwendungen und Dienste auf der Ethereum-Plattform zu erstellen.

  3. Dezentrale Anwendungen (dApps): dApps sind Anwendungen, die die zugrunde liegende Blockchain-Infrastruktur wie Ethereum nutzen, um dezentral zu arbeiten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anwendungen, die von zentralisierten Einheiten kontrolliert werden, basieren dApps auf der Blockchain-Technologie und gewährleisten Transparenz, Unveränderlichkeit und Zensurresistenz.

  4. Finanzanwendungen (DeFi): Ethereum verzeichnete ein deutliches Wachstum bei dezentralen Finanzanwendungen (DeFi). DeFi-dApps ermöglichen es Benutzern, an verschiedenen Finanzaktivitäten teilzunehmen, einschließlich Kreditvergabe, Kreditaufnahme, Handel und Ertragslandwirtschaft, ohne auf traditionelle Finanzintermediäre angewiesen zu sein. Diese Anwendungen bieten finanzielle Inklusivität, erlaubnislosen Zugriff und das Potenzial für höhere Erträge.

  5. Tokenisierung und digitale Vermögenswerte: Die Smart-Contract-Funktionalität von Ethereum hat zur Schaffung und Standardisierung von Token-Standards wie ERC-20 und ERC-721 geführt. Diese Standards erleichtern die Tokenisierung von Vermögenswerten und ermöglichen die Darstellung realer Vermögenswerte, digitaler Sammlerstücke und anderer digitaler Vermögenswerte auf der Ethereum-Blockchain.

  6. Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit: Das Ethereum-Ökosystem aus intelligenten Verträgen und dApps ermöglicht Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit, sodass verschiedene Anwendungen nahtlos miteinander interagieren können. Diese Interoperabilität ermöglicht die Schaffung komplexer Finanzinstrumente, dezentraler Börsen (DEXs) und anderer innovativer Lösungen durch die Kombination verschiedener dApps.

  7. Dezentrale Governance: Die Plattform von Ethereum umfasst dezentrale Governance-Mechanismen, die es Token-Inhabern ermöglichen, durch Abstimmungen in der Kette an Entscheidungsprozessen teilzunehmen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Richtung und Entwicklung der Plattform gemeinsam von der Community bestimmt werden, wodurch Transparenz und Inklusivität erhöht werden.

  8. Innovation und Experimente: Der Open-Source-Charakter und die Programmierbarkeit von Ethereum haben eine Kultur der Innovation und des Experiments gefördert. Entwickler erweitern kontinuierlich die Grenzen dessen, was auf der Ethereum-Plattform erreicht werden kann, was zur Entwicklung neuartiger Anwendungen, Protokolle und Lösungen führt, die die Weiterentwicklung dezentraler Technologien vorantreiben.

  9. Befähigung der Benutzer: Ethereum befähigt Benutzer, indem es ihnen die volle Kontrolle und das Eigentum über ihre digitalen Vermögenswerte ermöglicht. Mit Ethereum können Einzelpersonen ihre privaten Schlüssel verwalten, an der dezentralen Finanzierung teilnehmen und mit verschiedenen dApps interagieren, ohne auf Vermittler angewiesen zu sein.

  10. Skalierbarkeit und zukünftige Upgrades: Während sich Ethereum weiterentwickelt, werden Skalierbarkeitslösungen aktiv verfolgt. Das laufende Ethereum 2.0-Upgrade zielt darauf ab, Skalierbarkeitsherausforderungen durch die Einführung von Sharding und den Übergang zu einem Proof of Stake (PoS)-Konsensmechanismus zu bewältigen. Diese Upgrades werden die Kapazität der Plattform zur Abwicklung einer größeren Anzahl von Transaktionen verbessern und das Wachstum von dApps unterstützen.

Konsensmechanismus von Ethereum: Proof of Stake (PoS)

Ethereum durchläuft derzeit ein bedeutendes Upgrade namens Ethereum 2.0, das einen Übergang vom energieintensiven Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus zum Proof of Stake (PoS) beinhaltet. In diesem Abschnitt werden wir uns mit den Details dieses Übergangs befassen und die Auswirkungen von PoS auf das Ethereum-Netzwerk untersuchen.

  1. Überblick über den Proof of Stake (PoS): PoS ist ein Konsensmechanismus, der Validatoren auswählt, um neue Blöcke zu erstellen und das Netzwerk auf der Grundlage der Anzahl der Kryptowährungs-Tokens zu sichern, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „stecken“. Validatoren werden ausgewählt, um auf der Grundlage ihres Einsatzes an der Blockerstellung und -validierung teilzunehmen, und sie werden durch die potenziellen Belohnungen und Strafen, die mit ihren eingesetzten Vermögenswerten verbunden sind, dazu angeregt, ehrlich zu handeln.

  2. Ethereum 2.0: Ethereum 2.0, auch als Eth2 oder Serenity bezeichnet, ist das mehrstufige Upgrade, das PoS in das Ethereum-Netzwerk einführt. Das Upgrade zielt darauf ab, die Skalierbarkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit durch die Einführung von Shard Chains, der Beacon Chain und der Zusammenführung des Mainnets mit dem PoS-Konsensmechanismus zu verbessern.

  3. Shard-Ketten: Shard-Ketten sind eine Schlüsselkomponente von Ethereum 2.0, die die parallele Verarbeitung von Transaktionen und Zustandsübergängen ermöglichen. Sie unterteilen das Netzwerk in kleinere Einheiten, sogenannte Shards, von denen jede in der Lage ist, eine Teilmenge von Transaktionen zu verarbeiten und intelligente Verträge auszuführen. Dies ermöglicht eine erhöhte Skalierbarkeit, da das Netzwerk eine größere Anzahl von Transaktionen gleichzeitig verarbeiten kann.

  4. Beacon Chain: Die Beacon Chain ist der zentrale Koordinationsmechanismus in Ethereum 2.0, der den PoS-Konsens und die Zuweisung von Validatoren zu Shards verwaltet. Es dient als „Herzschlag“ des Netzwerks, koordiniert Validatoren, sammelt Stimmen und schlägt neue Blöcke vor. Die Beacon Chain arbeitet unabhängig vom aktuellen Ethereum-Mainnet und legt den Grundstein für die zukünftige Integration von Shard Chains.

  5. Rolle des Validators: Validatoren in Ethereum 2.0 spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit und der Konsensfindung. Sie sind dafür verantwortlich, Blöcke auf Shard-Ketten vorzuschlagen und deren Gültigkeit zu bestätigen. Validatoren werden durch einen zufälligen und pseudozufälligen Prozess ausgewählt, um Fairness zu gewährleisten und das Risiko einer zentralisierten Kontrolle zu verringern.

  6. Einsatz und Belohnungen: In Ethereum 2.0 können Teilnehmer zu Validatoren werden, indem sie eine bestimmte Menge ETH als Sicherheit einsetzen. Dadurch tragen sie zur Sicherheit und Integrität des Netzwerks bei. Validatoren werden für ihre ehrliche Teilnahme mit zusätzlicher ETH belohnt, während diejenigen, die böswillig handeln oder offline gehen, mit Strafen in Form einer Kürzung eines Teils ihres Einsatzes rechnen müssen.

  7. Sicherheit und Angriffsresistenz: PoS bringt mehrere Sicherheitsvorteile für das Ethereum-Netzwerk. Die Kosten für einen erfolgreichen Angriff auf das Netzwerk steigen erheblich, da ein Angreifer eine erhebliche Menge an ETH erwerben müsste, um einen Großteil des Anteils zu kontrollieren. Die mit unehrlichem Verhalten verbundenen Strafen wirken auch abschreckend und machen es für Prüfer wirtschaftlich unrentabel, sich an böswilligen Aktivitäten zu beteiligen.

  8. Energieeffizienz: PoS ist im Vergleich zu PoW ein energieeffizienterer Konsensmechanismus. Da Validatoren nicht wie bei PoW rechenintensive Rätsel lösen müssen, wird erwartet, dass der Energieverbrauch des Ethereum-Netzwerks nach dem Übergang zu PoS deutlich sinken wird. Dies steht im Einklang mit der wachsenden Nachfrage nach nachhaltigen und umweltfreundlichen Blockchain-Lösungen.

  9. Netzwerkendgültigkeit und Transaktionsbestätigung: Der PoS-Konsens bietet im Vergleich zu PoW eine schnellere Endgültigkeit. Unter Finalität versteht man die unwiderrufliche Bestätigung von Transaktionen, die sicherstellt, dass diese nicht rückgängig gemacht oder geändert werden können. Mit PoS kann die Endgültigkeit innerhalb von Sekunden erreicht werden, wodurch die Notwendigkeit, auf mehrere Blockbestätigungen zu warten, um eine Transaktion als abgewickelt zu betrachten, erheblich reduziert wird.

  10. Übergang und Auswirkungen: Der Übergang von PoW zu PoS in Ethereum 2.0 ist ein komplexer Prozess, der mehrere Phasen und eine sorgfältige Koordination umfasst. Zu den Auswirkungen dieses Übergangs gehören eine verbesserte Skalierbarkeit, ein geringerer Energieverbrauch, eine erhöhte Sicherheit und ein integrativeres Netzwerk, in dem eine größere Anzahl von Teilnehmern zu Validatoren werden und zur Sicherheit und Governance des Netzwerks beitragen kann.

Vorteile des PoS-Konsenses für die Skalierbarkeit von Ethereum

  1. Verbesserung der Skalierbarkeit: PoS trägt dazu bei, die Skalierbarkeitsherausforderungen von Ethereum zu bewältigen, indem es dem Netzwerk ermöglicht, eine größere Anzahl von Transaktionen parallel zu verarbeiten. Bei PoS werden Validatoren verschiedenen Shard-Ketten zugewiesen, sodass mehrere Transaktionen und Smart-Contract-Ausführungen gleichzeitig erfolgen können. Diese parallele Verarbeitungsfähigkeit verbessert die Gesamtskalierbarkeit des Netzwerks und ermöglicht es Ethereum, einen deutlich höheren Transaktionsdurchsatz im Vergleich zum aktuellen Proof of Work (PoW)-System zu bewältigen.

  2. Reduzierter Energieverbrauch: Einer der Hauptvorteile von PoS gegenüber PoW ist der geringere Energieverbrauch. Bei PoW konkurrieren Miner um die Lösung rechenintensiver Rätsel, die erhebliche Rechenleistung und Energieverbrauch erfordern. Im Gegensatz dazu macht PoS den Bedarf an energieintensivem Mining überflüssig, da die Validatoren anhand ihres Anteils ausgewählt werden. Validatoren werden ausgewählt, um Blöcke basierend auf der Menge an Kryptowährung, die sie besitzen, vorzuschlagen und zu validieren, und sind bereit, sie als Sicherheit zu „stecken“. Dieser Übergang zu PoS reduziert den Energiebedarf des Ethereum-Netzwerks drastisch und macht es dadurch nachhaltiger und umweltfreundlicher.

  3. Geringere Hardwareanforderungen: PoS macht spezielle Mining-Hardware überflüssig, wie z. B. anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) oder Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs), die häufig in PoW-Systemen verwendet werden. Stattdessen können Validatoren in PoS mithilfe von Consumer-Hardware an der Blockerstellung und -validierung teilnehmen. Dies verringert die Eintrittsbarriere für Einzelpersonen, Validatoren zu werden, und trägt zu einem dezentraleren Netzwerk bei.

  4. Erhöhte Sicherheit: PoS sorgt für ein hohes Maß an Netzwerksicherheit und reduziert gleichzeitig den Energieverbrauch. Validatoren in PoS haben einen finanziellen Anteil am Netzwerk, da sie eine bestimmte Menge an Kryptowährung besichern müssen. Dieser finanzielle Anreiz bringt ihre Interessen mit der Sicherheit des Netzwerks in Einklang und macht es für Validatoren wirtschaftlich unrentabel, sich an böswilligen Aktivitäten zu beteiligen. Darüber hinaus führt PoS für unehrliches Verhalten Strafen ein, einschließlich der Kürzung eines Teils des Einsatzes eines Validators. Diese Sicherheitsmaßnahmen tragen dazu bei, das Netzwerk vor verschiedenen Angriffsvektoren zu schützen und seine allgemeine Widerstandsfähigkeit zu verbessern.

  5. Widerstand gegen 51 %-Angriffe: Der PoS-Konsens erhöht die Kosten und die Schwierigkeit der Durchführung eines 51 %-Angriffs im Vergleich zu PoW erheblich. Bei PoW müsste ein Angreifer einen Großteil der Rechenleistung des Netzwerks kontrollieren, um die Blockchain zu manipulieren. Beim PoS müsste ein Angreifer jedoch einen Großteil des Kryptowährungsangebots anhäufen und kontrollieren, was deutlich anspruchsvoller und teurer ist. Diese Widerstandsfähigkeit gegenüber 51 %-Angriffen bietet ein höheres Maß an Sicherheitsgarantie für das Ethereum-Netzwerk.

  6. Beteiligung mit Anreizen: PoS bietet einen Mechanismus für eine breitere Beteiligung an der Sicherung des Netzwerks und der Steuerung seines Betriebs. Validatoren erhalten einen Anreiz, ehrlich zu handeln und die Protokollregeln einzuhalten, da sie für ihre Teilnahme Belohnungen erhalten können. Validatoren, die ihre Pflichten gewissenhaft erfüllen und zur Sicherheit und zum Konsensprozess des Netzwerks beitragen, erhalten zusätzliche Belohnungen für Kryptowährungen. Diese Anreizbeteiligung fördert eine aktivere und engagiertere Gemeinschaft und stärkt das Ethereum-Ökosystem.

  7. Netzwerk-Finalität: PoS ermöglicht im Vergleich zu PoW eine schnellere Transaktions-Finalität. Unter Finalität versteht man die unwiderrufliche Bestätigung von Transaktionen, die sicherstellt, dass diese nicht rückgängig gemacht oder geändert werden können. Beim PoS kann die Endgültigkeit innerhalb von Sekunden erreicht werden, wodurch das Warten auf mehrere Blockbestätigungen reduziert wird, um eine Transaktion als abgewickelt zu betrachten. Diese schnelle Endgültigkeit verbessert das Benutzererlebnis und ermöglicht die Entwicklung von Anwendungen, die eine sofortige Transaktionsbestätigung erfordern.

  8. Sybil-Angriffsresistenz: Der PoS-Konsens verringert das Risiko von Sybil-Angriffen, bei denen ein Angreifer mehrere Identitäten oder Knoten erstellt, um die Kontrolle über das Netzwerk zu erlangen. Validatoren im PoS werden auf der Grundlage ihres Einsatzes ausgewählt, sodass es für einen Angreifer wirtschaftlich nicht machbar ist, eine erhebliche Anzahl von Validator-Slots anzuhäufen. Der einsatzbasierte Auswahlprozess gewährleistet eine gerechte Verteilung der Validatoren und verringert das Risiko einer Zentralisierung oder Absprache.

  9. Wirtschaftliche Nachhaltigkeit: PoS bringt wirtschaftliche Anreize mit der Netzwerksicherheit in Einklang. Validatoren sind finanziell am Netzwerk beteiligt und jedes böswillige Verhalten oder jeder Versuch, das System zu untergraben, würde zu Strafen führen, einschließlich des Verlusts eines Teils ihres Anteils. Dieses wirtschaftliche Nachhaltigkeitsmodell trägt dazu bei, die langfristige Lebensfähigkeit und Sicherheit des Ethereum-Netzwerks sicherzustellen.

  10. Zukünftiges Skalierbarkeitspotenzial: PoS legt den Grundstein für weitere Skalierbarkeitsverbesserungen in Ethereum. Mit der Einführung von Shard Chains und der Möglichkeit, Transaktionen parallel abzuwickeln, ist Ethereum 2.0 auf einen deutlich höheren Transaktionsdurchsatz ausgelegt. Während sich das Netzwerk weiterentwickelt und immer mehr Anwendungen auf Ethereum aufbauen, ermöglicht PoS die Skalierung des Netzwerks, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden und eine breite Palette dezentraler Anwendungen und Anwendungsfälle zu unterstützen.

Das Ökosystem und die Layer-2-Lösungen von Ethereum

Die programmierbare Layer-1-Blockchain von Ethereum hat ein lebendiges Ökosystem geschaffen, das über die native ETH-Kryptowährung hinausgeht. In diesem Abschnitt analysieren wir die verschiedenen Token, dezentralen Finanzprojekte (DeFi) und nicht fungiblen Token (NFTs), die auf Ethereum basieren, und zeigen die Vielseitigkeit und Auswirkungen der Plattform auf die Blockchain-Branche.

  1. Tokens auf Ethereum: Die Smart-Contract-Funktionen von Ethereum ermöglichen die Erstellung und Bereitstellung von Tokens, die verschiedene digitale Vermögenswerte und Dienstprogramme darstellen. Diese Token können fungibel (ERC-20) oder nicht fungibel (ERC-721 und ERC-1155) sein und sind zur Grundlage zahlreicher Projekte geworden, darunter Utility-Token, Stablecoins, Governance-Token und Sicherheitstoken. Die Token-Standardisierung und Interoperabilität von Ethereum haben eine nahtlose Integration und Interaktion zwischen verschiedenen Token innerhalb des Ökosystems ermöglicht.

  2. DeFi-Projekte: Ethereum hat sich zur führenden Plattform für dezentralisierte Finanzanwendungen (DeFi) entwickelt. DeFi-Projekte nutzen Smart Contracts, um traditionelle Finanzdienstleistungen wie Kreditvergabe, Kreditaufnahme, Yield Farming, dezentrale Börsen und automatisiertes Market Making bereitzustellen. Plattformen wie Compound, Aave, Uniswap und MakerDAO haben eine breite Akzeptanz gefunden und traditionelle Finanzsysteme erheblich gestört, indem sie Vermittler eliminiert und einen offenen, erlaubnislosen Zugang zu Finanzdienstleistungen ermöglicht haben.

  3. Dezentrale Börsen (DEXs): Auf Ethereum basierende DEXs ermöglichen es Benutzern, Token direkt aus ihren Wallets zu handeln, ohne auf zentrale Vermittler angewiesen zu sein. Diese DEXs nutzen intelligente Verträge, um Geschäfte auszuführen und die Sicherheit der Benutzergelder zu gewährleisten. Uniswap, SushiSwap und Balancer sind Beispiele für beliebte DEXs, die auf Ethereum basieren und den nahtlosen Austausch von Token ermöglichen und zur Liquidität des Ethereum-Ökosystems beitragen.

  4. Stablecoins: Ethereum hat eine entscheidende Rolle beim Wachstum von Stablecoins gespielt, bei denen es sich um Kryptowährungen handelt, die darauf ausgelegt sind, einen stabilen Wert im Verhältnis zu einem bestimmten Vermögenswert wie dem US-Dollar aufrechtzuerhalten. Stablecoins wie Tether (USDT), USD Coin (USDC) und DAI basieren auf Ethereum und nutzen intelligente Verträge. Diese Stablecoins sorgen für Stabilität und dienen als zuverlässiges Tauschmittel und Wertaufbewahrungsmittel innerhalb des Ethereum-Ökosystems und darüber hinaus.

  5. Yield Farming: Yield Farming, auch bekannt als Liquidity Mining, ist ein Mechanismus, bei dem Benutzer dezentralen Protokollen Liquidität im Austausch gegen Belohnungen zur Verfügung stellen. Auf Ethereum basierende DeFi-Projekte nutzen Yield Farming, um Nutzer zu motivieren, Liquidität beizusteuern und am Ökosystem teilzunehmen. Ertragslandwirte können zusätzliche Token oder Governance-Rechte verdienen, indem sie ihr Vermögen in bestimmte Pools oder Liquiditätspools investieren.

  6. Nicht-fungible Token (NFTs): Ethereum hat das Konzept des digitalen Eigentums durch die Einführung von nicht-fungiblen Token (NFTs) revolutioniert. NFTs stellen einzigartige digitale Vermögenswerte wie Kunstwerke, Sammlerstücke, virtuelle Immobilien und In-Game-Gegenstände dar und werden auf der Ethereum-Blockchain gespeichert und gehandelt. Projekte wie CryptoKitties, Decentraland und NBA Top Shot erfreuen sich großer Beliebtheit und zeigen das Potenzial für einzigartigen und überprüfbaren Besitz digitaler Assets.

  7. Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit: Die intelligenten Vertragsfähigkeiten von Ethereum ermöglichen Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit innerhalb des Ökosystems. Intelligente Verträge können mit anderen Verträgen interagieren und ermöglichen so die Erstellung komplexer und innovativer Anwendungen durch die Kombination vorhandener Protokolle und Dienste. Diese Zusammensetzbarkeit ermöglicht es Entwicklern, die Funktionalität und Liquidität verschiedener Projekte zu nutzen, wodurch ein Synergieeffekt entsteht und die Zusammenarbeit innerhalb des Ethereum-Ökosystems gefördert wird.

  8. Layer-2-Lösungen: Mit zunehmender Beliebtheit von Ethereum ist die Skalierbarkeit zu einer Herausforderung geworden. Um diesem Problem zu begegnen, wurden Layer-2-Lösungen entwickelt, um Transaktionen und Berechnungen aus dem Hauptnetzwerk von Ethereum auszulagern. Diese Lösungen wie Optimistic Rollups, zkRollups und Plasma zielen darauf ab, die Skalierbarkeit zu verbessern, indem Transaktionen außerhalb der Kette zusammengefasst und dann im Ethereum-Mainnet abgewickelt werden. Layer-2-Lösungen bieten reduzierte Transaktionskosten und schnellere Bestätigungszeiten und profitieren gleichzeitig von der Sicherheit und Dezentralisierung der Ethereum-Basisschicht.

  9. Ethereum Improvement Proposals (EIPs): Der Open-Source-Charakter von Ethereum ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung durch von der Community vorangetriebene Vorschläge, die als Ethereum Improvement Proposals (EIPs) bekannt sind. EIPs schlagen Änderungen, Upgrades und neue Funktionen für das Ethereum-Netzwerk vor. EIP-20 (ERC-20) und EIP-721 (ERC-721) sind bemerkenswerte Beispiele für erfolgreiche Vorschläge, die tiefgreifende Auswirkungen auf Token-Standards und das NFT-Ökosystem hatten.

  10. Die Auswirkungen des Ökosystems von Ethereum: Das Ökosystem von Ethereum hat die Blockchain-Industrie revolutioniert und eine Grundlage für dezentrale Anwendungen, Finanzdienstleistungen und digitales Eigentum geschaffen. Die Programmierbarkeit von Ethereum hat es Entwicklern ermöglicht, innovative Lösungen zu entwickeln und mit neuen Anwendungsfällen zu experimentieren, wodurch Branchen wie Finanzen, Spiele, Kunst und mehr verändert werden. Das kontinuierliche Wachstum und die Akzeptanz des Ethereum-Ökosystems zeigen seinen anhaltenden Einfluss auf die Blockchain-Landschaft.

Höhepunkte

  • Das Basisnetzwerk von Ethereum bietet mit seiner Programmierbarkeit und seinen Smart-Contract-Fähigkeiten einen einzigartigen Wert.
  • Intelligente Verträge und dezentrale Anwendungen (DApps) sind für Ethereum von grundlegender Bedeutung und ermöglichen eine Vielzahl innovativer Anwendungsfälle.
  • Ethereum hat die Tokenisierung revolutioniert und das Konzept der nicht fungiblen Token (NFTs) für den digitalen Besitz eingeführt.
  • Der Übergang von Ethereum vom Proof of Work (PoW) zum Proof of Stake (PoS) in Ethereum 2.0 bringt Verbesserungen der Skalierbarkeit und Energieeffizienz mit sich.
  • Der PoS-Konsens verbessert die Skalierbarkeit von Ethereum, indem er es Prüfern ermöglicht, ihre Münzen zu setzen und an der Blockvalidierung teilzunehmen.
  • PoS reduziert den Bedarf an energieintensivem Mining und macht Ethereum umweltfreundlicher.
  • Das Ökosystem von Ethereum ist lebendig und beherbergt zahlreiche Token, dezentrale Finanzprojekte (DeFi) und NFT-Marktplätze.
  • Layer-2-Lösungen wie Rollups und Sidechains begegnen den Skalierbarkeitsherausforderungen von Ethereum, indem sie Transaktionen außerhalb der Kette verarbeiten und gleichzeitig die Sicherheit gewährleisten.
  • Beliebte Layer-2-Projekte wie Optimism, Arbitrum, zkSync und Polygon bieten eine skalierbare Infrastruktur für Ethereum-basierte Anwendungen.
  • Interoperabilität bleibt eine Herausforderung für Layer-2-Lösungen und unterstreicht die Notwendigkeit von EVM-Kompatibilität und standardisierten Protokollen.
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第3课

Ethereum (ETH): Programmierbare Layer-1-Blockchain

In diesem Modul konzentrieren wir uns auf Ethereum, die programmierbare Layer-1-Blockchain, die die Welt der dezentralen Anwendungen und Smart Contracts revolutioniert hat. Wir werden das Ethereum-Netzwerk, seinen Übergang vom Proof-of-Work zum Proof-of-Stake-Konsens und sein lebendiges Ökosystem aus Token, dezentralen Finanzprojekten (DeFi) und nicht fungiblen Token (NFTs) untersuchen. Darüber hinaus werden wir die Skalierbarkeitsherausforderungen von Ethereum und die Rolle von Layer-2-Lösungen diskutieren.

Hauptreferenzen:

Einführung in Ethereum (ETH)

Ethereum (ETH) ist eine programmierbare Layer-1-Blockchain, die mit ihrer Smart-Contract-Funktionalität und dezentralen Anwendungen (dApps) die Kryptowährungslandschaft revolutioniert hat. In diesem Abschnitt geben wir einen Überblick über das Basisnetzwerk von Ethereum und erkunden sein einzigartiges Wertversprechen.

  1. Smart Contracts: Ethereum hat das Konzept der Smart Contracts eingeführt, bei denen es sich um selbstausführende Vereinbarungen mit vordefinierten Regeln und Bedingungen handelt. Diese Verträge laufen auf der Ethereum Virtual Machine (EVM) und ermöglichen es Entwicklern, dezentrale Anwendungen zu erstellen und komplexe Logik auf der Blockchain auszuführen.

  2. Dezentrale Anwendungen (dApps): Die Programmierbarkeit von Ethereum ermöglicht die Entwicklung und Bereitstellung dezentraler Anwendungen. Diese dApps nutzen die zugrunde liegende Blockchain-Infrastruktur, um verschiedene Dienste bereitzustellen, wie z. B. dezentrale Finanzen (DeFi), Spiele, digitale Identität, Lieferkettenmanagement und mehr.

  3. Solidity-Programmiersprache: Solidity ist die primäre Programmiersprache, die für die Entwicklung intelligenter Verträge auf der Ethereum-Plattform verwendet wird. Es handelt sich um eine statisch typisierte Sprache mit einer JavaScript-ähnlichen Syntax, wodurch sie für ein breites Spektrum von Entwicklern zugänglich ist.

  4. Gasgebührensystem: Ethereum nutzt ein Gasgebührensystem, um die Ausführung intelligenter Verträge und Transaktionen im Netzwerk zu verwalten. Gas stellt den Rechenaufwand dar, der für die Ausführung einer bestimmten Operation erforderlich ist. Benutzer müssen Gasgebühren zahlen, um Minern und Validatoren einen Anreiz zu geben, ihre Transaktionen in die Blockchain aufzunehmen.

  5. Ethereum Improvement Proposals (EIPs): Die Ethereum-Community arbeitet durch Ethereum Improvement Proposals (EIPs) aktiv an der Entwicklung und Verbesserung der Plattform mit. Diese Vorschläge beschreiben neue Funktionen, Standards und Protokoll-Upgrades, um die Funktionalität, Sicherheit und Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks zu verbessern.

  6. Proof of Stake (PoS): Ethereum wechselt derzeit durch das Ethereum 2.0-Upgrade vom energieintensiven Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus zum Proof of Stake (PoS). PoS zielt darauf ab, die Skalierbarkeit und Energieeffizienz des Netzwerks zu verbessern, indem es Validatoren ermöglicht, das Netzwerk basierend auf der Anzahl der Münzen zu sichern, die sie besitzen und bereit sind zu „stecken“.

  7. Interoperabilität und Token-Standards: Das Basisnetzwerk von Ethereum unterstützt verschiedene Token-Standards wie ERC-20 (fungible Token) und ERC-721 (nicht fungible Token), was die Interoperabilität zwischen verschiedenen Projekten erleichtert und die Erstellung digitaler Assets mit unterschiedlichen Funktionalitäten ermöglicht.

  8. Ökosystem und Entwicklergemeinschaft: Ethereum hat ein lebendiges Ökosystem und eine große Entwicklergemeinschaft gefördert. Dieses Ökosystem umfasst Wallets, dezentrale Börsen (DEXs), dezentrale Finanzprotokolle und andere Infrastrukturanbieter, die das Wachstum und die Einführung von Ethereum-basierten Projekten unterstützen.

  9. Ethereum Virtual Machine (EVM): Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine Laufzeitumgebung, die Smart Contracts ausführt. Es bietet eine Sandbox-Umgebung für die sichere und deterministische Ausführung von Code auf allen Knoten im Ethereum-Netzwerk.

  10. Zukünftige Upgrades und Ethereum 2.0: Ethereum durchläuft derzeit ein bedeutendes Upgrade namens Ethereum 2.0, das darauf abzielt, Skalierbarkeitsherausforderungen zu bewältigen und die Netzwerkleistung zu verbessern. Dieses Upgrade führt Sharding, die Beacon Chain und die Zusammenführung des Mainnets mit dem neuen PoS-Konsensmechanismus ein.

Intelligente Verträge und dezentrale Anwendungen (DApps) auf Ethereum

Ethereum (ETH) ist weithin für seine Vorreiterrolle bei der Einführung intelligenter Verträge und dezentraler Anwendungen (dApps) in das Blockchain-Ökosystem anerkannt. In diesem Abschnitt werden wir uns mit der Bedeutung von Smart Contracts und dApps auf der Ethereum-Plattform befassen.

  1. Smart Contracts: Smart Contracts sind selbstausführende Vereinbarungen mit vordefinierten Regeln und Bedingungen, die in der Blockchain kodiert sind. Sie ermöglichen die Automatisierung vertraglicher Verpflichtungen und machen Vermittler überflüssig, wodurch Transparenz, Sicherheit und Effizienz bei der Ausführung von Vereinbarungen gewährleistet werden.

  2. Programmierbarkeit: Die Programmierbarkeit von Ethereum ermöglicht es Entwicklern, benutzerdefinierte Smart Contracts mithilfe der Programmiersprache Solidity zu erstellen. Diese Programmierbarkeit hat Entwicklern endlose Möglichkeiten eröffnet, eine breite Palette dezentraler Anwendungen und Dienste auf der Ethereum-Plattform zu erstellen.

  3. Dezentrale Anwendungen (dApps): dApps sind Anwendungen, die die zugrunde liegende Blockchain-Infrastruktur wie Ethereum nutzen, um dezentral zu arbeiten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anwendungen, die von zentralisierten Einheiten kontrolliert werden, basieren dApps auf der Blockchain-Technologie und gewährleisten Transparenz, Unveränderlichkeit und Zensurresistenz.

  4. Finanzanwendungen (DeFi): Ethereum verzeichnete ein deutliches Wachstum bei dezentralen Finanzanwendungen (DeFi). DeFi-dApps ermöglichen es Benutzern, an verschiedenen Finanzaktivitäten teilzunehmen, einschließlich Kreditvergabe, Kreditaufnahme, Handel und Ertragslandwirtschaft, ohne auf traditionelle Finanzintermediäre angewiesen zu sein. Diese Anwendungen bieten finanzielle Inklusivität, erlaubnislosen Zugriff und das Potenzial für höhere Erträge.

  5. Tokenisierung und digitale Vermögenswerte: Die Smart-Contract-Funktionalität von Ethereum hat zur Schaffung und Standardisierung von Token-Standards wie ERC-20 und ERC-721 geführt. Diese Standards erleichtern die Tokenisierung von Vermögenswerten und ermöglichen die Darstellung realer Vermögenswerte, digitaler Sammlerstücke und anderer digitaler Vermögenswerte auf der Ethereum-Blockchain.

  6. Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit: Das Ethereum-Ökosystem aus intelligenten Verträgen und dApps ermöglicht Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit, sodass verschiedene Anwendungen nahtlos miteinander interagieren können. Diese Interoperabilität ermöglicht die Schaffung komplexer Finanzinstrumente, dezentraler Börsen (DEXs) und anderer innovativer Lösungen durch die Kombination verschiedener dApps.

  7. Dezentrale Governance: Die Plattform von Ethereum umfasst dezentrale Governance-Mechanismen, die es Token-Inhabern ermöglichen, durch Abstimmungen in der Kette an Entscheidungsprozessen teilzunehmen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Richtung und Entwicklung der Plattform gemeinsam von der Community bestimmt werden, wodurch Transparenz und Inklusivität erhöht werden.

  8. Innovation und Experimente: Der Open-Source-Charakter und die Programmierbarkeit von Ethereum haben eine Kultur der Innovation und des Experiments gefördert. Entwickler erweitern kontinuierlich die Grenzen dessen, was auf der Ethereum-Plattform erreicht werden kann, was zur Entwicklung neuartiger Anwendungen, Protokolle und Lösungen führt, die die Weiterentwicklung dezentraler Technologien vorantreiben.

  9. Befähigung der Benutzer: Ethereum befähigt Benutzer, indem es ihnen die volle Kontrolle und das Eigentum über ihre digitalen Vermögenswerte ermöglicht. Mit Ethereum können Einzelpersonen ihre privaten Schlüssel verwalten, an der dezentralen Finanzierung teilnehmen und mit verschiedenen dApps interagieren, ohne auf Vermittler angewiesen zu sein.

  10. Skalierbarkeit und zukünftige Upgrades: Während sich Ethereum weiterentwickelt, werden Skalierbarkeitslösungen aktiv verfolgt. Das laufende Ethereum 2.0-Upgrade zielt darauf ab, Skalierbarkeitsherausforderungen durch die Einführung von Sharding und den Übergang zu einem Proof of Stake (PoS)-Konsensmechanismus zu bewältigen. Diese Upgrades werden die Kapazität der Plattform zur Abwicklung einer größeren Anzahl von Transaktionen verbessern und das Wachstum von dApps unterstützen.

Konsensmechanismus von Ethereum: Proof of Stake (PoS)

Ethereum durchläuft derzeit ein bedeutendes Upgrade namens Ethereum 2.0, das einen Übergang vom energieintensiven Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus zum Proof of Stake (PoS) beinhaltet. In diesem Abschnitt werden wir uns mit den Details dieses Übergangs befassen und die Auswirkungen von PoS auf das Ethereum-Netzwerk untersuchen.

  1. Überblick über den Proof of Stake (PoS): PoS ist ein Konsensmechanismus, der Validatoren auswählt, um neue Blöcke zu erstellen und das Netzwerk auf der Grundlage der Anzahl der Kryptowährungs-Tokens zu sichern, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „stecken“. Validatoren werden ausgewählt, um auf der Grundlage ihres Einsatzes an der Blockerstellung und -validierung teilzunehmen, und sie werden durch die potenziellen Belohnungen und Strafen, die mit ihren eingesetzten Vermögenswerten verbunden sind, dazu angeregt, ehrlich zu handeln.

  2. Ethereum 2.0: Ethereum 2.0, auch als Eth2 oder Serenity bezeichnet, ist das mehrstufige Upgrade, das PoS in das Ethereum-Netzwerk einführt. Das Upgrade zielt darauf ab, die Skalierbarkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit durch die Einführung von Shard Chains, der Beacon Chain und der Zusammenführung des Mainnets mit dem PoS-Konsensmechanismus zu verbessern.

  3. Shard-Ketten: Shard-Ketten sind eine Schlüsselkomponente von Ethereum 2.0, die die parallele Verarbeitung von Transaktionen und Zustandsübergängen ermöglichen. Sie unterteilen das Netzwerk in kleinere Einheiten, sogenannte Shards, von denen jede in der Lage ist, eine Teilmenge von Transaktionen zu verarbeiten und intelligente Verträge auszuführen. Dies ermöglicht eine erhöhte Skalierbarkeit, da das Netzwerk eine größere Anzahl von Transaktionen gleichzeitig verarbeiten kann.

  4. Beacon Chain: Die Beacon Chain ist der zentrale Koordinationsmechanismus in Ethereum 2.0, der den PoS-Konsens und die Zuweisung von Validatoren zu Shards verwaltet. Es dient als „Herzschlag“ des Netzwerks, koordiniert Validatoren, sammelt Stimmen und schlägt neue Blöcke vor. Die Beacon Chain arbeitet unabhängig vom aktuellen Ethereum-Mainnet und legt den Grundstein für die zukünftige Integration von Shard Chains.

  5. Rolle des Validators: Validatoren in Ethereum 2.0 spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit und der Konsensfindung. Sie sind dafür verantwortlich, Blöcke auf Shard-Ketten vorzuschlagen und deren Gültigkeit zu bestätigen. Validatoren werden durch einen zufälligen und pseudozufälligen Prozess ausgewählt, um Fairness zu gewährleisten und das Risiko einer zentralisierten Kontrolle zu verringern.

  6. Einsatz und Belohnungen: In Ethereum 2.0 können Teilnehmer zu Validatoren werden, indem sie eine bestimmte Menge ETH als Sicherheit einsetzen. Dadurch tragen sie zur Sicherheit und Integrität des Netzwerks bei. Validatoren werden für ihre ehrliche Teilnahme mit zusätzlicher ETH belohnt, während diejenigen, die böswillig handeln oder offline gehen, mit Strafen in Form einer Kürzung eines Teils ihres Einsatzes rechnen müssen.

  7. Sicherheit und Angriffsresistenz: PoS bringt mehrere Sicherheitsvorteile für das Ethereum-Netzwerk. Die Kosten für einen erfolgreichen Angriff auf das Netzwerk steigen erheblich, da ein Angreifer eine erhebliche Menge an ETH erwerben müsste, um einen Großteil des Anteils zu kontrollieren. Die mit unehrlichem Verhalten verbundenen Strafen wirken auch abschreckend und machen es für Prüfer wirtschaftlich unrentabel, sich an böswilligen Aktivitäten zu beteiligen.

  8. Energieeffizienz: PoS ist im Vergleich zu PoW ein energieeffizienterer Konsensmechanismus. Da Validatoren nicht wie bei PoW rechenintensive Rätsel lösen müssen, wird erwartet, dass der Energieverbrauch des Ethereum-Netzwerks nach dem Übergang zu PoS deutlich sinken wird. Dies steht im Einklang mit der wachsenden Nachfrage nach nachhaltigen und umweltfreundlichen Blockchain-Lösungen.

  9. Netzwerkendgültigkeit und Transaktionsbestätigung: Der PoS-Konsens bietet im Vergleich zu PoW eine schnellere Endgültigkeit. Unter Finalität versteht man die unwiderrufliche Bestätigung von Transaktionen, die sicherstellt, dass diese nicht rückgängig gemacht oder geändert werden können. Mit PoS kann die Endgültigkeit innerhalb von Sekunden erreicht werden, wodurch die Notwendigkeit, auf mehrere Blockbestätigungen zu warten, um eine Transaktion als abgewickelt zu betrachten, erheblich reduziert wird.

  10. Übergang und Auswirkungen: Der Übergang von PoW zu PoS in Ethereum 2.0 ist ein komplexer Prozess, der mehrere Phasen und eine sorgfältige Koordination umfasst. Zu den Auswirkungen dieses Übergangs gehören eine verbesserte Skalierbarkeit, ein geringerer Energieverbrauch, eine erhöhte Sicherheit und ein integrativeres Netzwerk, in dem eine größere Anzahl von Teilnehmern zu Validatoren werden und zur Sicherheit und Governance des Netzwerks beitragen kann.

Vorteile des PoS-Konsenses für die Skalierbarkeit von Ethereum

  1. Verbesserung der Skalierbarkeit: PoS trägt dazu bei, die Skalierbarkeitsherausforderungen von Ethereum zu bewältigen, indem es dem Netzwerk ermöglicht, eine größere Anzahl von Transaktionen parallel zu verarbeiten. Bei PoS werden Validatoren verschiedenen Shard-Ketten zugewiesen, sodass mehrere Transaktionen und Smart-Contract-Ausführungen gleichzeitig erfolgen können. Diese parallele Verarbeitungsfähigkeit verbessert die Gesamtskalierbarkeit des Netzwerks und ermöglicht es Ethereum, einen deutlich höheren Transaktionsdurchsatz im Vergleich zum aktuellen Proof of Work (PoW)-System zu bewältigen.

  2. Reduzierter Energieverbrauch: Einer der Hauptvorteile von PoS gegenüber PoW ist der geringere Energieverbrauch. Bei PoW konkurrieren Miner um die Lösung rechenintensiver Rätsel, die erhebliche Rechenleistung und Energieverbrauch erfordern. Im Gegensatz dazu macht PoS den Bedarf an energieintensivem Mining überflüssig, da die Validatoren anhand ihres Anteils ausgewählt werden. Validatoren werden ausgewählt, um Blöcke basierend auf der Menge an Kryptowährung, die sie besitzen, vorzuschlagen und zu validieren, und sind bereit, sie als Sicherheit zu „stecken“. Dieser Übergang zu PoS reduziert den Energiebedarf des Ethereum-Netzwerks drastisch und macht es dadurch nachhaltiger und umweltfreundlicher.

  3. Geringere Hardwareanforderungen: PoS macht spezielle Mining-Hardware überflüssig, wie z. B. anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) oder Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs), die häufig in PoW-Systemen verwendet werden. Stattdessen können Validatoren in PoS mithilfe von Consumer-Hardware an der Blockerstellung und -validierung teilnehmen. Dies verringert die Eintrittsbarriere für Einzelpersonen, Validatoren zu werden, und trägt zu einem dezentraleren Netzwerk bei.

  4. Erhöhte Sicherheit: PoS sorgt für ein hohes Maß an Netzwerksicherheit und reduziert gleichzeitig den Energieverbrauch. Validatoren in PoS haben einen finanziellen Anteil am Netzwerk, da sie eine bestimmte Menge an Kryptowährung besichern müssen. Dieser finanzielle Anreiz bringt ihre Interessen mit der Sicherheit des Netzwerks in Einklang und macht es für Validatoren wirtschaftlich unrentabel, sich an böswilligen Aktivitäten zu beteiligen. Darüber hinaus führt PoS für unehrliches Verhalten Strafen ein, einschließlich der Kürzung eines Teils des Einsatzes eines Validators. Diese Sicherheitsmaßnahmen tragen dazu bei, das Netzwerk vor verschiedenen Angriffsvektoren zu schützen und seine allgemeine Widerstandsfähigkeit zu verbessern.

  5. Widerstand gegen 51 %-Angriffe: Der PoS-Konsens erhöht die Kosten und die Schwierigkeit der Durchführung eines 51 %-Angriffs im Vergleich zu PoW erheblich. Bei PoW müsste ein Angreifer einen Großteil der Rechenleistung des Netzwerks kontrollieren, um die Blockchain zu manipulieren. Beim PoS müsste ein Angreifer jedoch einen Großteil des Kryptowährungsangebots anhäufen und kontrollieren, was deutlich anspruchsvoller und teurer ist. Diese Widerstandsfähigkeit gegenüber 51 %-Angriffen bietet ein höheres Maß an Sicherheitsgarantie für das Ethereum-Netzwerk.

  6. Beteiligung mit Anreizen: PoS bietet einen Mechanismus für eine breitere Beteiligung an der Sicherung des Netzwerks und der Steuerung seines Betriebs. Validatoren erhalten einen Anreiz, ehrlich zu handeln und die Protokollregeln einzuhalten, da sie für ihre Teilnahme Belohnungen erhalten können. Validatoren, die ihre Pflichten gewissenhaft erfüllen und zur Sicherheit und zum Konsensprozess des Netzwerks beitragen, erhalten zusätzliche Belohnungen für Kryptowährungen. Diese Anreizbeteiligung fördert eine aktivere und engagiertere Gemeinschaft und stärkt das Ethereum-Ökosystem.

  7. Netzwerk-Finalität: PoS ermöglicht im Vergleich zu PoW eine schnellere Transaktions-Finalität. Unter Finalität versteht man die unwiderrufliche Bestätigung von Transaktionen, die sicherstellt, dass diese nicht rückgängig gemacht oder geändert werden können. Beim PoS kann die Endgültigkeit innerhalb von Sekunden erreicht werden, wodurch das Warten auf mehrere Blockbestätigungen reduziert wird, um eine Transaktion als abgewickelt zu betrachten. Diese schnelle Endgültigkeit verbessert das Benutzererlebnis und ermöglicht die Entwicklung von Anwendungen, die eine sofortige Transaktionsbestätigung erfordern.

  8. Sybil-Angriffsresistenz: Der PoS-Konsens verringert das Risiko von Sybil-Angriffen, bei denen ein Angreifer mehrere Identitäten oder Knoten erstellt, um die Kontrolle über das Netzwerk zu erlangen. Validatoren im PoS werden auf der Grundlage ihres Einsatzes ausgewählt, sodass es für einen Angreifer wirtschaftlich nicht machbar ist, eine erhebliche Anzahl von Validator-Slots anzuhäufen. Der einsatzbasierte Auswahlprozess gewährleistet eine gerechte Verteilung der Validatoren und verringert das Risiko einer Zentralisierung oder Absprache.

  9. Wirtschaftliche Nachhaltigkeit: PoS bringt wirtschaftliche Anreize mit der Netzwerksicherheit in Einklang. Validatoren sind finanziell am Netzwerk beteiligt und jedes böswillige Verhalten oder jeder Versuch, das System zu untergraben, würde zu Strafen führen, einschließlich des Verlusts eines Teils ihres Anteils. Dieses wirtschaftliche Nachhaltigkeitsmodell trägt dazu bei, die langfristige Lebensfähigkeit und Sicherheit des Ethereum-Netzwerks sicherzustellen.

  10. Zukünftiges Skalierbarkeitspotenzial: PoS legt den Grundstein für weitere Skalierbarkeitsverbesserungen in Ethereum. Mit der Einführung von Shard Chains und der Möglichkeit, Transaktionen parallel abzuwickeln, ist Ethereum 2.0 auf einen deutlich höheren Transaktionsdurchsatz ausgelegt. Während sich das Netzwerk weiterentwickelt und immer mehr Anwendungen auf Ethereum aufbauen, ermöglicht PoS die Skalierung des Netzwerks, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden und eine breite Palette dezentraler Anwendungen und Anwendungsfälle zu unterstützen.

Das Ökosystem und die Layer-2-Lösungen von Ethereum

Die programmierbare Layer-1-Blockchain von Ethereum hat ein lebendiges Ökosystem geschaffen, das über die native ETH-Kryptowährung hinausgeht. In diesem Abschnitt analysieren wir die verschiedenen Token, dezentralen Finanzprojekte (DeFi) und nicht fungiblen Token (NFTs), die auf Ethereum basieren, und zeigen die Vielseitigkeit und Auswirkungen der Plattform auf die Blockchain-Branche.

  1. Tokens auf Ethereum: Die Smart-Contract-Funktionen von Ethereum ermöglichen die Erstellung und Bereitstellung von Tokens, die verschiedene digitale Vermögenswerte und Dienstprogramme darstellen. Diese Token können fungibel (ERC-20) oder nicht fungibel (ERC-721 und ERC-1155) sein und sind zur Grundlage zahlreicher Projekte geworden, darunter Utility-Token, Stablecoins, Governance-Token und Sicherheitstoken. Die Token-Standardisierung und Interoperabilität von Ethereum haben eine nahtlose Integration und Interaktion zwischen verschiedenen Token innerhalb des Ökosystems ermöglicht.

  2. DeFi-Projekte: Ethereum hat sich zur führenden Plattform für dezentralisierte Finanzanwendungen (DeFi) entwickelt. DeFi-Projekte nutzen Smart Contracts, um traditionelle Finanzdienstleistungen wie Kreditvergabe, Kreditaufnahme, Yield Farming, dezentrale Börsen und automatisiertes Market Making bereitzustellen. Plattformen wie Compound, Aave, Uniswap und MakerDAO haben eine breite Akzeptanz gefunden und traditionelle Finanzsysteme erheblich gestört, indem sie Vermittler eliminiert und einen offenen, erlaubnislosen Zugang zu Finanzdienstleistungen ermöglicht haben.

  3. Dezentrale Börsen (DEXs): Auf Ethereum basierende DEXs ermöglichen es Benutzern, Token direkt aus ihren Wallets zu handeln, ohne auf zentrale Vermittler angewiesen zu sein. Diese DEXs nutzen intelligente Verträge, um Geschäfte auszuführen und die Sicherheit der Benutzergelder zu gewährleisten. Uniswap, SushiSwap und Balancer sind Beispiele für beliebte DEXs, die auf Ethereum basieren und den nahtlosen Austausch von Token ermöglichen und zur Liquidität des Ethereum-Ökosystems beitragen.

  4. Stablecoins: Ethereum hat eine entscheidende Rolle beim Wachstum von Stablecoins gespielt, bei denen es sich um Kryptowährungen handelt, die darauf ausgelegt sind, einen stabilen Wert im Verhältnis zu einem bestimmten Vermögenswert wie dem US-Dollar aufrechtzuerhalten. Stablecoins wie Tether (USDT), USD Coin (USDC) und DAI basieren auf Ethereum und nutzen intelligente Verträge. Diese Stablecoins sorgen für Stabilität und dienen als zuverlässiges Tauschmittel und Wertaufbewahrungsmittel innerhalb des Ethereum-Ökosystems und darüber hinaus.

  5. Yield Farming: Yield Farming, auch bekannt als Liquidity Mining, ist ein Mechanismus, bei dem Benutzer dezentralen Protokollen Liquidität im Austausch gegen Belohnungen zur Verfügung stellen. Auf Ethereum basierende DeFi-Projekte nutzen Yield Farming, um Nutzer zu motivieren, Liquidität beizusteuern und am Ökosystem teilzunehmen. Ertragslandwirte können zusätzliche Token oder Governance-Rechte verdienen, indem sie ihr Vermögen in bestimmte Pools oder Liquiditätspools investieren.

  6. Nicht-fungible Token (NFTs): Ethereum hat das Konzept des digitalen Eigentums durch die Einführung von nicht-fungiblen Token (NFTs) revolutioniert. NFTs stellen einzigartige digitale Vermögenswerte wie Kunstwerke, Sammlerstücke, virtuelle Immobilien und In-Game-Gegenstände dar und werden auf der Ethereum-Blockchain gespeichert und gehandelt. Projekte wie CryptoKitties, Decentraland und NBA Top Shot erfreuen sich großer Beliebtheit und zeigen das Potenzial für einzigartigen und überprüfbaren Besitz digitaler Assets.

  7. Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit: Die intelligenten Vertragsfähigkeiten von Ethereum ermöglichen Interoperabilität und Zusammensetzbarkeit innerhalb des Ökosystems. Intelligente Verträge können mit anderen Verträgen interagieren und ermöglichen so die Erstellung komplexer und innovativer Anwendungen durch die Kombination vorhandener Protokolle und Dienste. Diese Zusammensetzbarkeit ermöglicht es Entwicklern, die Funktionalität und Liquidität verschiedener Projekte zu nutzen, wodurch ein Synergieeffekt entsteht und die Zusammenarbeit innerhalb des Ethereum-Ökosystems gefördert wird.

  8. Layer-2-Lösungen: Mit zunehmender Beliebtheit von Ethereum ist die Skalierbarkeit zu einer Herausforderung geworden. Um diesem Problem zu begegnen, wurden Layer-2-Lösungen entwickelt, um Transaktionen und Berechnungen aus dem Hauptnetzwerk von Ethereum auszulagern. Diese Lösungen wie Optimistic Rollups, zkRollups und Plasma zielen darauf ab, die Skalierbarkeit zu verbessern, indem Transaktionen außerhalb der Kette zusammengefasst und dann im Ethereum-Mainnet abgewickelt werden. Layer-2-Lösungen bieten reduzierte Transaktionskosten und schnellere Bestätigungszeiten und profitieren gleichzeitig von der Sicherheit und Dezentralisierung der Ethereum-Basisschicht.

  9. Ethereum Improvement Proposals (EIPs): Der Open-Source-Charakter von Ethereum ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung durch von der Community vorangetriebene Vorschläge, die als Ethereum Improvement Proposals (EIPs) bekannt sind. EIPs schlagen Änderungen, Upgrades und neue Funktionen für das Ethereum-Netzwerk vor. EIP-20 (ERC-20) und EIP-721 (ERC-721) sind bemerkenswerte Beispiele für erfolgreiche Vorschläge, die tiefgreifende Auswirkungen auf Token-Standards und das NFT-Ökosystem hatten.

  10. Die Auswirkungen des Ökosystems von Ethereum: Das Ökosystem von Ethereum hat die Blockchain-Industrie revolutioniert und eine Grundlage für dezentrale Anwendungen, Finanzdienstleistungen und digitales Eigentum geschaffen. Die Programmierbarkeit von Ethereum hat es Entwicklern ermöglicht, innovative Lösungen zu entwickeln und mit neuen Anwendungsfällen zu experimentieren, wodurch Branchen wie Finanzen, Spiele, Kunst und mehr verändert werden. Das kontinuierliche Wachstum und die Akzeptanz des Ethereum-Ökosystems zeigen seinen anhaltenden Einfluss auf die Blockchain-Landschaft.

Höhepunkte

  • Das Basisnetzwerk von Ethereum bietet mit seiner Programmierbarkeit und seinen Smart-Contract-Fähigkeiten einen einzigartigen Wert.
  • Intelligente Verträge und dezentrale Anwendungen (DApps) sind für Ethereum von grundlegender Bedeutung und ermöglichen eine Vielzahl innovativer Anwendungsfälle.
  • Ethereum hat die Tokenisierung revolutioniert und das Konzept der nicht fungiblen Token (NFTs) für den digitalen Besitz eingeführt.
  • Der Übergang von Ethereum vom Proof of Work (PoW) zum Proof of Stake (PoS) in Ethereum 2.0 bringt Verbesserungen der Skalierbarkeit und Energieeffizienz mit sich.
  • Der PoS-Konsens verbessert die Skalierbarkeit von Ethereum, indem er es Prüfern ermöglicht, ihre Münzen zu setzen und an der Blockvalidierung teilzunehmen.
  • PoS reduziert den Bedarf an energieintensivem Mining und macht Ethereum umweltfreundlicher.
  • Das Ökosystem von Ethereum ist lebendig und beherbergt zahlreiche Token, dezentrale Finanzprojekte (DeFi) und NFT-Marktplätze.
  • Layer-2-Lösungen wie Rollups und Sidechains begegnen den Skalierbarkeitsherausforderungen von Ethereum, indem sie Transaktionen außerhalb der Kette verarbeiten und gleichzeitig die Sicherheit gewährleisten.
  • Beliebte Layer-2-Projekte wie Optimism, Arbitrum, zkSync und Polygon bieten eine skalierbare Infrastruktur für Ethereum-basierte Anwendungen.
  • Interoperabilität bleibt eine Herausforderung für Layer-2-Lösungen und unterstreicht die Notwendigkeit von EVM-Kompatibilität und standardisierten Protokollen.
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