Äther

Ethereum ist eine Blockchain-basierte Softwareplattform, die für das Senden und Empfangen von Werten weltweit über seine native Kryptowährung Ether ohne Einmischung Dritter verwendet werden kann. Aber es kann auch noch viel mehr.

Erstmals 2013 von einem russisch-kanadischen Programmierer vorgeschlagen Vitalik Buterin, Ethereum wurde entwickelt, um den Nutzen von Kryptowährungen zu erweitern, indem es Entwicklern ermöglicht, ihre eigenen speziellen Anwendungen zu erstellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Apps sind diese auf Ethereum basierenden Anwendungen, die als „dezentrale Anwendungen“ bezeichnet werden, dank der Verwendung von Smart Contracts selbstausführend.

Smart Contracts sind codebasierte Programme, die auf der Ethereum-Blockchain gespeichert werden und bei Erfüllung vorgegebener Bedingungen automatisch bestimmte Funktionen ausführen. Dies kann alles sein, vom Senden einer Transaktion, wenn ein bestimmtes Ereignis stattfindet, oder dem Ausleihen von Geldern, sobald Sicherheiten in einer bestimmten Brieftasche hinterlegt sind. Diese Smart Contracts bilden die Grundlage aller dezentralen Anwendungen (dapps), die auf Ethereum basieren, sowie aller anderen Dapps, die auf anderen Blockchain-Plattformen erstellt wurden.

Was sind Äther und Gas?

Ether (ETH) ist das Haupttoken der Ethereum-Blockchain und fungiert als primärer „Treibstoff“, der alle Aktivitäten darauf antreibt. „Gas“ bezieht sich auf eine Menge an Äther, die benötigt wird, um eine bestimmte Funktion im Netzwerk auszuführen, wie zum Beispiel:

• Senden von Transaktionen (Tausch, Handel oder Verschieben von Ethereum-basierten Token)
• Interaktion mit dezentralen Anwendungen
• Smart Contracts erstellen
• Prägen von nicht fungiblen Token oder NFTs

Wie viel Gas Sie für jede Aktion auf der Ethereum-Blockchain bezahlen, wird anhand von zwei Dingen berechnet:

• Gaskosten: Die Rechenenergie, die eine Operation auf Ethereum benötigt, muss im Netzwerk verarbeitet und ausgeführt werden. Diese wird in Gaseinheiten angegeben.
• Gaspreis: Die vom Benutzer eingestellte Rate für die Umrechnung von Gas in Äthereinheiten. Diese Einheiten werden normalerweise in „gwei“ bezeichnet, einer Einheit von Ethereum, die 0,000000001 Ether entspricht.

Kosten einer Operation auf Ethereum = Gaskosten x Gaspreis

So funktioniert Ethereum

Wie Bitcoin hat Ethereum eine eigene Blockchain, in der ein globales Netzwerk von über 2,4 Millionen Computer bekannt als „Knoten“ führt eine Aufzeichnung von Transaktionen. Jeder kann einen Ethereum-Knoten betreiben und an der Validierung des Netzwerks teilnehmen, sofern er das Recht hat Hardware, Wissen und Zeit sich dazu zu verpflichten.

Es gibt drei Haupttypen von Knoten, die im Ethereum-Netzwerk arbeiten.

• Vollständige Knoten: Diese kopieren und verifizieren alle Transaktionen auf der Ethereum-Blockchain und führen Smart-Contract-Anweisungen aus, die als Opcodes bekannt sind. Full Nodes sollten nicht mit Minern verwechselt werden (siehe Beispiel unten)
• Lichtknoten: Diese führen nur eine Teilaufzeichnung der Blockchain und fordern den Rest der Daten von vollständigen Knoten an. Wie der Name schon sagt, können diese Knoten auf leichteren Geräten wie Mobiltelefonen ausgeführt werden und müssen nicht rund um die Uhr betrieben werden.
• Vollständige Archivknoten: Diese speichern den gesamten Verlauf der Ethereum-Blockchain einschließlich der vorherigen Zustände und werden für Tools wie Block-Explorer verwendet.

Eine einfache Möglichkeit, den Unterschied zwischen Bergleuten und Full Nodes zu verstehen, besteht darin, sich Bergleute als Archäologen im Feld vorzustellen, die historische Artefakte entdecken, und Full Nodes als Administratoren in einem Nationalmuseum, die alle ihre Funde aufzeichnen.

Der Hauptunterschied zwischen einem Full Node und einem Full Archive Node besteht darin, dass ein Full Archive Node alles macht, was ein Full Node tut, aber auch ein Archiv aller vorherigen Zustände kompiliert.

Die Ethereum-Blockchain verlässt sich auf Miner, um neue Blöcke zu entdecken. Diese sind wie digitale Boxen, die Transaktionsinformationen und andere Daten speichern. Bergleute konkurrieren mit spezialisierter Computerausrüstung, um die Chance zu gewinnen, die nächste Person zu sein, die der Kette einen Block hinzufügt und mit Transaktionsgebühren (von den Transaktionen, die sie dem Block hinzufügen) und „Blockprämien“ belohnt wird. Blockbelohnungen sind neue Ether-Münzen, die erstellt werden, wenn jeder neue Block entdeckt wird, und dem erfolgreichen Bergmann für seine Bemühungen gegeben werden. Sobald ein Block hinzugefügt wurde, überprüft der Rest des Mining-Netzwerks ihn, um sicherzustellen, dass die Salden korrekt sind und die Transaktion nicht doppelt ausgegeben wird, dh jemand versucht nicht, Geld auszugeben, das er nicht hat. Vollständige Knoten erstellen dann eine Aufzeichnung der endgültigen Daten.

Im Gegensatz zu Bitcoin müssen Ethereum-Full-Nodes jedoch auch den „Zustand“ – oder die aktuellen Informationen – all dieser Anwendungen verfolgen, einschließlich des Kontostands jedes Benutzers, des gesamten Smart-Contract-Codes, wo alles gespeichert ist, und aller Änderungen, die werden hergestellt. Das bedeutet, dass der Betrieb eines Ethereum-Knotens deutlich mehr Speicherplatz erfordert und im Vergleich zu einem Bitcoin-Knoten teuer ist.

Hier ist eine Zusammenfassung dessen, was in jedem Knoten gespeichert ist:

• Konten: Dies zeigt an, wie viel Ether der Benutzer hat.
• Smart-Contract-Code: Ethereum speichert Smart Contracts, die die Regeln beschreiben, die erfüllt werden müssen, damit Geld freigeschaltet und übertragen werden kann.
• Zustand des Smart Contracts: Der Stand der Smart Contracts.

Intelligente Verträge

Smart Contracts können mit mehreren höheren Programmiersprachen wie C++ und JavaScript geschrieben werden, aber die beliebteste heißt „Solidity“ und wurde vom ehemaligen Chief Technical Officer von Ethereum, Gavin Wood, entwickelt.

Diese Verträge müssen dann von High-Level-Sprachen (die Menschen verstehen) in Low-Level-Sprachen (die eine Maschine verstehen kann) umgewandelt werden. Das liegt daran, dass eine Computerumgebung namens Ethereum Virtual Machine (EVM) der Ort ist, an dem alle intelligenten Verträge sind aufgestellt und ausgeführt. Dieses EVM ist in jeden vollständigen Ethereum-Knoten eingebaut und kann über 140 verschiedene Operationscodes (Opcodes) ausführen. Dies sind im Wesentlichen Maschinenanweisungen, die aneinandergereiht werden können, um praktisch jede Aufgabe auszuführen, worauf sich der Begriff „Turing-komplett“ bezieht.

Das Aufkommen von Smart Contracts hat zur Schaffung von dezentrale autonome Organisationen (DAOs) und ein ganzes dezentrales Finanzökosystem, oder „DeFi“, wo traditionelle Finanzdienstleistungen wie Kreditvergabe, Kredite und Versicherungen jetzt über Peer-to-Peer-betriebene DApps zugänglich sind.

Ethereum-Token-Standards

Ethereum-Token-Standards sind die Blaupausen für die Erstellung von Token, die mit dem breiteren Ethereum kompatibel sind Netzwerk. Dazu gehören Token, die gegeneinander getauscht werden können (fungible) sowie Token, die von Natur aus einzigartig sind und nicht gegenseitig ausgetauscht werden können (nicht fungible Token, auch bekannt als NFTs). Ethereum-Token-Standards wurden von Ethereum-Entwicklern erfunden, um Benutzern zu helfen, neue digitale Währungen einfacher, schneller und billiger zu erstellen, als bei Null anzufangen.

Während im Ethereum-Netzwerk mehrere verschiedene ERC-Token-Standards bereitgestellt werden, werden häufig drei verwendet:

• ERC-20: Um fungible Token zu erstellen, die ähnliche Eigenschaften wie Bitcoin und andere Mainstream-Kryptowährungen haben
• ERC-721: Zur Erstellung nicht fungibler, einzigartiger Token wie NFTs
• ERC-1155: Ein Multi-Token-Standard, der zum Erstellen von fungiblen, nicht-fungiblen und semi-fungiblen Token verwendet wird.

Ethereum 2.0

Ethereum 2.0, auch bekannt als „Serenity“, ist ein wichtiges Upgrade, das darauf abzielt, das zweitgrößte Krypto-Projekt der Welt durch die Migration des Netzwerks von einem Proof-of-Work zu einem Proof-of-Stake schneller, effizienter und skalierbarer zu machen System.

Das neue Proof-of-Stake (PoS)-System von Ethereum, das als „Casper“ bezeichnet wird, beinhaltet, dass Benutzer des Netzwerks ihre Coins sperren, um Netzwerk-Mitwirkende zu werden, anstatt teure, energieintensive Mining-Ausrüstung zu verwenden. Jeder Staker muss 32 Ether sperren oder einem Staking-Pool beitreten und seinen Ether mit anderen kombinieren, um an der Erstellung neuer Blöcke in der Ethereum PoS-Blockchain teilzunehmen. Das Ethereum 2.0-Upgrade wird in mehreren Phasen eingeführt. Zu den ersten gehören:

1. Phase 0: Beacon-Kette und Proof-of-Stake-Start
2. Phase 1: Zusammenführung der alten und neuen Ethereum-Blockchains
3. Phase 2: Einführung von „Shard“-Ketten und Aufrolltechnik
4. Phase 3: Sicherheitsverbesserungen.

Phase 0 wurde im Dezember 2020 gestartet und der Beacon ist eine separate Ethereum-Blockchain, die ein Proof-of-Stake-System eingeführt hat. Es ist auch verantwortlich für die Erstellung neuer Blöcke, die Transaktionsverifizierung, das Abstecken von Belohnungen und die Verwaltung neuer Ethereum-Blockchains, die als „Shard-Ketten“ bezeichnet werden.

In der nächsten großen Entwicklungsphase wird die Beacon-Kette von Ethereum mit dem Hauptnetzwerk von Ethereum überbrückt und wird das aktuelle, energieintensive Proof-of-Work-System durch Proof-of-Stake ersetzen. Netzwerkbeteiligte, die als „Validatoren“ bekannt sind, werden nach der Fusion von Ethereum und Eth 2.0 beginnen, Blöcke zu produzieren, Transaktionen zu überprüfen und die Sicherheit der Blockchain anstelle von Minern zu verwalten.

Nach der Zusammenführung sind weitere, kleinere Upgrades erforderlich. Die nächste Aufgabe für Ethereum-Entwickler besteht darin, Sharding zu ermöglichen, wodurch mehrere Mini-Blockchains erstellt werden. Jeder Shard ist dafür verantwortlich, seine eigenen Transaktionen zu überprüfen, anstatt dass das gesamte Netzwerk jede einzelne Transaktion überprüft. Die Beacon-Kette fungiert als Hauptkoordinator zwischen diesen Shards und weist jedem zufällig Validatoren zu.

Da sowohl PoS als auch Sharding aktiviert sind, erwarten die Ethereum-Entwickler weitere Optimierungen, um die Sicherheit des Netzwerks zu verbessern. Dazu gehört das Hinzufügen von Anonymitätsfunktionen, um die Identitäten der Prüfer hinter Blockvorschlägen zu maskieren. Dazu gehört auch die Nutzung neuer Technologien wie z die nachweisbare Verzögerungsfunktion (VDF) um die Zufälligkeit von Validator-Zuweisungen weiter zu sichern und es böswilligen Akteuren zu erschweren, das Netzwerk zu stören.

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