3、以太坊区块链技术深度解析

以太坊区块链技术深度解析

1. CAP 定理与区块链特性

CAP 定理由 Eric Brewer 在 1998 年提出，指出任何分布式系统无法同时具备以下三个特性：
- 一致性（Consistency） ：节点网络能够同时在其计算机中保持区块链数据的一致副本。
- 可用性（Availability） ：连接的节点系统始终在线且可供所有用户访问，能无故障地响应请求。
- 分区容错性（Partition tolerance） ：若整个网络中的一组节点因任何原因停止工作或失去连接，系统不应受影响，应继续正常运行。

已证明分布式或去中心化系统无法同时拥有这三个特性。然而，以太坊和比特币看似同时实现了这三点。实际上，一致性并非与分区容错性和可用性同时实现，而是稍后达成，这被称为最终一致性。为了在众多不同的计算机中实现有序性，只有当区块链以既定速度增长时，才能逐步实现相同的数据水平。比特币和以太坊引入了挖矿概念，通过工作量证明（PoW）协议达成共识。以太坊计划转向权益证明（PoS），即节点或用户在系统中持有一定数量的以太币或其他有价值的投资，使得任何恶意活动的负面后果超过攻击网络的收益。

例如，若想成为矿工赚取以太币，需在运行 PoS 协议的智能合约中锁定 100 个以太币。若验证无效区块或交易，被安全机制察觉后将失去这 100 个以太币，且无法再次攻击。成功处理一个区块的奖励是所投资资源的一定比例，如 0.1 ETH。这迫使节点合作并负责任地行动，避免损失大量权益。此外，以太坊的后续版本可能会使用委托权益证明（DPoS），通过投票将交易验证委托给其