एथेरियम: अगली पीढ़ी का स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट और विकेंद्रीकृत एप्लिकेशन प्लेटफ़ॉर्म
Abstract
Ethereum ist eine Kryptowaehrungs- und dezentrale Anwendungsplattform der naechsten Generation, die eine Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache einfuehrt. Dies ermoeglicht es jedem, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen zu schreiben, in denen sie ihre eigenen beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen erstellen koennen.
Die grundlegende Innovation von Ethereum besteht darin, die von Bitcoin pionierhaft entwickelte Blockchain-Technologie mit einer universellen Programmierumgebung zu kombinieren. Waehrend Bitcoin ein einfaches Zustandsuebergangssystem zum Verschieben von Waehrung von einem Konto zu einem anderen bereitstellt, bietet Ethereum eine Plattform, auf der Entwickler jede Art von dezentraler Anwendung bauen koennen, die sie sich vorstellen koennen, von alternativen Waehrungen und Finanzinstrumenten bis hin zu Domain-Registrierungssystemen und dezentralen Organisationen.
Ethereum erreicht dies, indem es im Wesentlichen die ultimative abstrakte Grundschicht aufbaut: eine Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die es jedem ermoeglicht, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen zu schreiben, in denen sie ihre eigenen beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen erstellen koennen. Eine minimale Version von Namecoin kann in zwei Zeilen Code geschrieben werden, und andere Protokolle wie Waehrungen und Reputationssysteme koennen in weniger als zwanzig erstellt werden.
Abstract
Ethereum एक अगली पीढ़ी का cryptocurrency और विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन प्लेटफॉर्म है जो एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा के साथ एक blockchain प्रस्तुत करता है। यह किसी को भी smart contracts और विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन लिखने की अनुमति देता है जहाँ वे स्वामित्व, लेनदेन प्रारूपों और state transition functions के लिए अपने मनमाने नियम बना सकते हैं।
Ethereum का मूलभूत नवाचार Bitcoin द्वारा अग्रणी blockchain तकनीक को एक सामान्य-उद्देश्य प्रोग्रामिंग वातावरण के साथ जोड़ना है। जबकि Bitcoin एक खाते से दूसरे खाते में मुद्रा स्थानांतरित करने के लिए एक सरल state transition system प्रदान करता है, Ethereum एक ऐसा प्लेटफॉर्म प्रदान करता है जहाँ डेवलपर्स वैकल्पिक मुद्राओं और वित्तीय उपकरणों से लेकर डोमेन पंजीकरण प्रणालियों और विकेन्द्रीकृत संगठनों तक, किसी भी प्रकार का विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन बना सकते हैं।
Ethereum यह मूलतः अंतिम अमूर्त आधारभूत परत बनाकर प्राप्त करता है: एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain, जो किसी को भी smart contracts और विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन लिखने की अनुमति देता है जहाँ वे स्वामित्व, लेनदेन प्रारूपों और state transition functions के लिए अपने मनमाने नियम बना सकते हैं। Namecoin का एक न्यूनतम संस्करण कोड की दो पंक्तियों में लिखा जा सकता है, और मुद्राओं और प्रतिष्ठा प्रणालियों जैसे अन्य प्रोटोकॉल बीस से कम पंक्तियों में बनाए जा सकते हैं।
Introduction and Existing Concepts
Das Konzept der dezentralen digitalen Waehrung sowie alternative Anwendungen wie Eigentumsregister existieren seit Jahrzehnten. Die anonymen E-Cash-Protokolle der 1980er und 1990er Jahre, die hauptsaechlich auf einem kryptographischen Primitiv namens Chaumian Blinding beruhten, boten eine Waehrung mit einem hohen Mass an Privatsphaere, doch die Protokolle konnten sich wegen ihrer Abhaengigkeit von einem zentralisierten Vermittler weitgehend nicht durchsetzen. 1998 wurde Wei Dais b-money zum ersten Vorschlag, der die Idee einfuehrte, Geld durch das Loesen von Rechenaufgaben sowie durch dezentralen Konsens zu schaffen, aber der Vorschlag enthielt nur wenige Details darueber, wie dezentraler Konsens tatsaechlich umgesetzt werden koennte.
Im Jahr 2009 wurde eine dezentrale Waehrung erstmals in der Praxis von Satoshi Nakamoto implementiert, indem etablierte Primitive fuer die Verwaltung von Eigentum durch Public-Key-Kryptographie mit einem Konsensalgorithmus zur Verfolgung des Coin-Besitzes kombiniert wurden, bekannt als "Proof of Work". Der Mechanismus hinter Proof of Work war ein Durchbruch in diesem Bereich, da er gleichzeitig zwei Probleme loeste. Erstens bot er einen einfachen und maessig effektiven Konsensalgorithmus, der es den Knoten im Netzwerk ermoeglichte, sich kollektiv auf eine Reihe kanonischer Aktualisierungen des Zustands des Bitcoin-Hauptbuchs zu einigen. Zweitens bot er einen Mechanismus fuer den freien Eintritt in den Konsensprozess, der das politische Problem loeiste, wer den Konsens beeinflussen darf, waehrend gleichzeitig Sybil-Angriffe verhindert wurden.
Die Bitcoin-Blockchain hat sich ueber ihre Betriebsjahre hinweg als bemerkenswert robust erwiesen, ist aber inhaerent begrenzt. Bitcoins Skriptsprache ist absichtlich so konzipiert, dass sie restriktiv und nicht-Turing-vollstaendig ist, ohne Schleifen und viele andere Funktionen, die fuer den Aufbau komplexerer Anwendungen erforderlich waeren. Diese Einschraenkung existiert, um Endlosschleifen und andere Formen von Rechenangriffen zu verhindern, schraenkt aber stark ein, was auf Bitcoin aufgebaut werden kann.
In den letzten fuenf Jahren gab es eine Reihe von Versuchen, die Funktionalitaet von Bitcoin zu erweitern. Colored Coins versuchten, die Bitcoin-Blockchain zur Verfolgung des Eigentums an alternativen Vermoegenswerten zu nutzen, Namecoin versuchte, eine dezentrale Namensregistrierungsdatenbank zu schaffen, und verschiedene Metacoin-Protokolle zielten darauf ab, zusaetzliche Schichten auf Bitcoin aufzubauen. Obwohl diese Ansaetze vielversprechend waren, waren sie letztlich durch die Skriptfaehigkeiten von Bitcoin und die Unfaehigkeit, auf Blockchain-Daten aus Skripten heraus zuzugreifen, begrenzt.
Was Ethereum bereitstellen will, ist eine Blockchain mit einer integrierten vollwertigen Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die verwendet werden kann, um "Vertraege" zu erstellen, die beliebige Zustandsuebergangsfunktionen kodieren koennen, so dass Benutzer jedes der oben beschriebenen Systeme sowie viele andere, die wir uns noch nicht vorgestellt haben, erstellen koennen, indem sie die Logik einfach in wenigen Zeilen Code schreiben.
Introduction and Existing Concepts
विकेंद्रीकृत डिजिटल मुद्रा की अवधारणा, साथ ही संपत्ति रजिस्ट्री जैसे वैकल्पिक अनुप्रयोग, दशकों से अस्तित्व में रहे हैं। 1980 और 1990 के दशक के अनाम ई-कैश प्रोटोकॉल, जो मुख्य रूप से Chaumian blinding नामक एक क्रिप्टोग्राफिक प्रिमिटिव पर निर्भर थे, उच्च स्तर की गोपनीयता वाली मुद्रा प्रदान करते थे, लेकिन ये प्रोटोकॉल एक केंद्रीकृत मध्यस्थ पर निर्भरता के कारण लोकप्रिय नहीं हो पाए। 1998 में, Wei Dai की b-money कम्प्यूटेशनल पहेलियों को हल करके धन बनाने और विकेंद्रीकृत सहमति के विचार को पेश करने वाला पहला प्रस्ताव बना, लेकिन यह प्रस्ताव इस बारे में विवरण में कमी रखता था कि विकेंद्रीकृत सहमति वास्तव में कैसे लागू की जा सकती है।
2009 में, Satoshi Nakamoto द्वारा पहली बार एक विकेंद्रीकृत मुद्रा को व्यवहार में लागू किया गया, जिसमें public key cryptography के माध्यम से स्वामित्व प्रबंधन के लिए स्थापित प्रिमिटिव को "proof of work" नामक एक सहमति एल्गोरिदम के साथ जोड़ा गया। Proof of work के पीछे की प्रणाली इस क्षेत्र में एक सफलता थी क्योंकि इसने एक साथ दो समस्याओं को हल किया। पहला, इसने एक सरल और मध्यम रूप से प्रभावी सहमति एल्गोरिदम प्रदान किया, जो नेटवर्क में नोड्स को Bitcoin लेजर की स्थिति के अपडेट पर सामूहिक रूप से सहमत होने की अनुमति देता था। दूसरा, इसने सहमति प्रक्रिया में मुक्त प्रवेश की अनुमति देने का एक तंत्र प्रदान किया, यह तय करने की राजनीतिक समस्या को हल करते हुए कि सहमति को कौन प्रभावित करता है, साथ ही sybil attacks को रोकते हुए।
Bitcoin blockchain अपने संचालन के वर्षों में उल्लेखनीय रूप से मजबूत साबित हुआ है, लेकिन यह स्वाभाविक रूप से सीमित है। Bitcoin की स्क्रिप्टिंग भाषा जानबूझकर प्रतिबंधात्मक और गैर-Turing-complete होने के लिए डिज़ाइन की गई है, जिसमें लूप और कई अन्य सुविधाओं की कमी है जो अधिक जटिल अनुप्रयोग बनाने के लिए आवश्यक होंगी। यह सीमा अनंत लूप और अन्य प्रकार के कम्प्यूटेशनल हमलों को रोकने के लिए मौजूद है, लेकिन यह Bitcoin के ऊपर क्या बनाया जा सकता है, इसे गंभीर रूप से प्रतिबंधित करती है।
पिछले पांच वर्षों में, Bitcoin की कार्यक्षमता का विस्तार करने के कई प्रयास हुए हैं। Colored coins ने वैकल्पिक संपत्तियों के स्वामित्व को ट्रैक करने के लिए Bitcoin blockchain का उपयोग करने की कोशिश की, Namecoin ने एक विकेंद्रीकृत नाम पंजीकरण डेटाबेस बनाने का प्रयास किया, और विभिन्न metacoin प्रोटोकॉल ने Bitcoin के ऊपर अतिरिक्त परतें बनाने का लक्ष्य रखा। हालांकि इन दृष्टिकोणों ने वादा दिखाया, वे अंततः Bitcoin की स्क्रिप्टिंग क्षमताओं और स्क्रिप्ट के भीतर से blockchain डेटा तक पहुंचने में असमर्थता से सीमित थे।
Ethereum जो प्रदान करना चाहता है वह एक अंतर्निहित पूर्ण रूप से विकसित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain है जिसका उपयोग "contracts" बनाने के लिए किया जा सकता है जो मनमाने state transition functions को एन्कोड कर सकते हैं, जिससे उपयोगकर्ता ऊपर वर्णित किसी भी प्रणाली को, साथ ही कई अन्य जिनकी हमने अभी तक कल्पना नहीं की है, बस कुछ पंक्तियों के कोड में तर्क लिखकर बना सकते हैं।
Bitcoin As A State Transition System
Aus technischer Sicht kann das Hauptbuch einer Kryptowaehrung wie Bitcoin als Zustandsuebergangssystem betrachtet werden, bei dem es einen "Zustand" gibt, der aus dem Eigentumsstatus aller existierenden Bitcoins besteht, und eine "Zustandsuebergangsfunktion", die einen Zustand und eine Transaktion nimmt und einen neuen Zustand als Ergebnis ausgibt. In einem Standard-Bankensystem ist beispielsweise der Zustand eine Bilanz, eine Transaktion ist eine Anforderung, \(X von A nach B zu verschieben, und die Zustandsuebergangsfunktion reduziert den Wert in As Konto um \)X und erhoeht den Wert in Bs Konto um \(X. Wenn As Konto von vornherein weniger als \)X hat, gibt die Zustandsuebergangsfunktion einen Fehler zurueck.
Der "Zustand" in Bitcoin ist die Sammlung aller Coins (technisch "nicht ausgegebene Transaktionsausgaben" oder UTXO), die gepraegt und noch nicht ausgegeben wurden, wobei jedes UTXO eine Denomination und einen Eigentuemer hat (definiert durch eine 20-Byte-Adresse, die im Wesentlichen ein kryptographischer oeffentlicher Schluessel ist). Eine Transaktion enthaelt eine oder mehrere Eingaben, wobei jede Eingabe eine Referenz auf ein existierendes UTXO und eine kryptographische Signatur enthaelt, die durch den mit der Adresse des Eigentuemers verknuepften privaten Schluessel erzeugt wurde, und eine oder mehrere Ausgaben, wobei jede Ausgabe ein neues UTXO enthaelt, das dem Zustand hinzugefuegt werden soll.
Die Zustandsuebergangsfunktion APPLY(S,TX) - S' kann ungefaehr wie folgt definiert werden:
- Fuer jede Eingabe in TX: Wenn das referenzierte UTXO nicht in S enthalten ist, Fehler zurueckgeben.
- Wenn die bereitgestellte Signatur nicht mit dem Eigentuemer des UTXO uebereinstimmt, Fehler zurueckgeben.
- Wenn die Summe der Denominationen aller Eingabe-UTXO kleiner ist als die Summe der Denominationen aller Ausgabe-UTXO, Fehler zurueckgeben.
- S zurueckgeben, wobei alle Eingabe-UTXO entfernt und alle Ausgabe-UTXO hinzugefuegt werden.
Die erste Haelfte des ersten Schritts verhindert, dass Transaktionssender Coins ausgeben, die nicht existieren, die zweite Haelfte des ersten Schritts verhindert, dass Transaktionssender die Coins anderer Leute ausgeben, und der zweite Schritt erzwingt die Werterhaltung. Um dies fuer eine Zahlung zu verwenden, ist das Protokoll wie folgt: Angenommen, Alice moechte 11,7 BTC an Bob senden. Zunaechst sucht Alice nach einem Satz verfuegbarer UTXO, die sie besitzt und die insgesamt mindestens 11,7 BTC ergeben. Realistischerweise wird Alice nicht genau 11,7 BTC bekommen koennen; sagen wir, das Kleinste, was sie bekommen kann, ist 6+4+2=12. Sie erstellt dann eine Transaktion mit diesen drei Eingaben und zwei Ausgaben. Die erste Ausgabe wird 11,7 BTC mit Bobs Adresse als Eigentuemer sein, und die zweite Ausgabe wird das verbleibende Wechselgeld von 0,3 BTC sein, dessen Eigentuemer Alice selbst ist.
Bitcoin As A State Transition System
तकनीकी दृष्टिकोण से, Bitcoin जैसी cryptocurrency का लेजर एक state transition system के रूप में सोचा जा सकता है, जहां एक "state" होता है जिसमें सभी मौजूदा bitcoins की स्वामित्व स्थिति होती है और एक "state transition function" होता है जो एक state और एक transaction लेता है और एक नया state आउटपुट करता है जो परिणाम है। एक मानक बैंकिंग प्रणाली में, उदाहरण के लिए, state एक बैलेंस शीट है, transaction A से B को \(X स्थानांतरित करने का अनुरोध है, और state transition function A के खाते में मूल्य को \)X से कम करता है और B के खाते में मूल्य को \(X से बढ़ाता है। यदि A के खाते में पहले से \)X से कम है, तो state transition function एक त्रुटि लौटाता है।
Bitcoin में "state" सभी coins (तकनीकी रूप से, "unspent transaction outputs" या UTXO) का संग्रह है जो बनाए गए हैं और अभी तक खर्च नहीं किए गए हैं, जिसमें प्रत्येक UTXO का एक मूल्यवर्ग और एक स्वामी होता है (जो एक 20-byte address द्वारा परिभाषित होता है जो अनिवार्य रूप से एक cryptographic public key है)। एक transaction में एक या अधिक inputs होते हैं, जिसमें प्रत्येक input में एक मौजूदा UTXO का संदर्भ और स्वामी के address से जुड़ी private key द्वारा उत्पादित एक cryptographic signature होती है, और एक या अधिक outputs होते हैं, जिसमें प्रत्येक output में state में जोड़ा जाने वाला एक नया UTXO होता है।
State transition function APPLY(S,TX) - S' को मोटे तौर पर निम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है:
- TX में प्रत्येक input के लिए, यदि संदर्भित UTXO S में नहीं है, तो त्रुटि लौटाएं।
- यदि प्रदान की गई signature UTXO के स्वामी से मेल नहीं खाती, तो त्रुटि लौटाएं।
- यदि सभी input UTXO के मूल्यवर्गों का योग सभी output UTXO के मूल्यवर्गों के योग से कम है, तो त्रुटि लौटाएं।
- सभी input UTXO हटाए गए और सभी output UTXO जोड़े गए S लौटाएं।
पहले चरण का पहला भाग transaction भेजने वालों को उन coins को खर्च करने से रोकता है जो मौजूद नहीं हैं, पहले चरण का दूसरा भाग transaction भेजने वालों को अन्य लोगों के coins खर्च करने से रोकता है, और दूसरा चरण मूल्य के संरक्षण को लागू करता है। भुगतान के लिए इसका उपयोग करने के लिए, प्रोटोकॉल इस प्रकार है: मान लीजिए Alice Bob को 11.7 BTC भेजना चाहती है। सबसे पहले, Alice उपलब्ध UTXO का एक सेट खोजेगी जो वह रखती है जो कम से कम 11.7 BTC का कुल योग है। वास्तव में, Alice को ठीक 11.7 BTC नहीं मिल पाएगा; मान लें कि सबसे छोटा जो वह प्राप्त कर सकती है वह 6+4+2=12 है। फिर वह उन तीन inputs और दो outputs के साथ एक transaction बनाती है। पहला output 11.7 BTC होगा जिसका स्वामी Bob का address होगा, और दूसरा output शेष 0.3 BTC "change" होगा, जिसका स्वामी स्वयं Alice होगी।
Mining
Haetten wir Zugang zu einem vertrauenswuerdigen zentralisierten Dienst, waere dieses System trivial zu implementieren; es koennte einfach genau wie beschrieben programmiert werden, wobei die Festplatte eines zentralen Servers verwendet wuerde, um den Zustand zu verfolgen. Mit Bitcoin versuchen wir jedoch, ein dezentrales Waehrungssystem aufzubauen, daher muessen wir das Zustandstransaktionssystem mit einem Konsenssystem kombinieren, um sicherzustellen, dass alle sich ueber die Reihenfolge der Transaktionen einig sind. Bitcoins dezentraler Konsensprozess erfordert, dass Knoten im Netzwerk kontinuierlich versuchen, Pakete von Transaktionen zu erstellen, die "Bloecke" genannt werden. Das Netzwerk soll ungefaehr alle zehn Minuten einen Block produzieren, wobei jeder Block einen Zeitstempel, einen Nonce, eine Referenz auf den (d.h. den Hash des) vorherigen Block und eine Liste aller Transaktionen enthaelt, die seit dem vorherigen Block stattgefunden haben.
Im Laufe der Zeit entsteht dadurch eine bestaendige, staendig wachsende "Blockchain", die sich kontinuierlich aktualisiert, um den neuesten Zustand des Bitcoin-Hauptbuchs darzustellen. Der Algorithmus zur Ueberpruefung, ob ein Block gueltig ist, ausdrueckt in diesem Paradigma, lautet wie folgt:
- Pruefen, ob der vom Block referenzierte vorherige Block existiert und gueltig ist.
- Pruefen, dass der Zeitstempel des Blocks groesser ist als der des vorherigen Blocks und weniger als 2 Stunden in der Zukunft liegt.
- Pruefen, dass der Proof of Work des Blocks gueltig ist.
- Sei S der Zustand am Ende des vorherigen Blocks.
- Angenommen, TX ist die Transaktionsliste des Blocks mit n Transaktionen. Fuer alle i in 0...n-1, setze S = APPLY(S,TX[i]). Wenn eine Anwendung einen Fehler zurueckgibt, beenden und falsch zurueckgeben.
- Wahr zurueckgeben und S als Zustand am Ende dieses Blocks registrieren.
Im Wesentlichen muss jede Transaktion im Block einen gueltigen Zustandsuebergang vom kanonischen Zustand vor der Ausfuehrung der Transaktion zu einem neuen Zustand liefern. Beachten Sie, dass der Zustand in keiner Weise im Block kodiert ist; er ist rein eine Abstraktion, die vom validierenden Knoten gespeichert wird und nur (sicher) fuer jeden Block berechnet werden kann, indem man vom Genesis-Zustand ausgeht und sequenziell jede Transaktion in jedem Block anwendet.
Der Miner wird fuer seine Rechenarbeit mit neu erzeugten Bitcoins plus Transaktionsgebuehren belohnt. Der Mining-Prozess funktioniert wie folgt: Miner nehmen den Block-Header und hashen ihn wiederholt mit verschiedenen Nonce-Werten, bis sie einen Hash finden, der unter einem bestimmten Schwierigkeitsziel liegt. Wenn ein Miner einen solchen Hash findet, verbreitet er den Block im Netzwerk, und andere Knoten verifizieren, dass der Hash gueltig ist und dass alle Transaktionen im Block gueltig sind. Das Schwierigkeitsziel wird automatisch vom Protokoll alle 2016 Bloecke (ungefaehr zwei Wochen) angepasst, um sicherzustellen, dass Bloecke mit einer ungefaehr konstanten Rate produziert werden.
Beachten Sie, dass langfristig die Sicherheit der Blockchain davon abhaengt, dass Miner einen finanziellen Anreiz haben, sich ehrlich zu verhalten. Wenn ein Angreifer mehr als 50% der Mining-Leistung des Netzwerks kontrolliert, kann er potenziell einen "51%-Angriff" ausfuehren, indem er eine alternative Blockchain erstellt, die schneller waechst als die ehrliche Kette. Ein solcher Angriff wuerde jedoch enorme Rechenressourcen erfordern und wuerde wahrscheinlich dazu fuehren, dass die Mining-Belohnungen des Angreifers wertlos werden, da das Netzwerk das Vertrauen in die Integritaet der Blockchain verlieren wuerde.
Mining
यदि हमारे पास एक विश्वसनीय केंद्रीकृत सेवा तक पहुंच होती, तो इस प्रणाली को लागू करना सरल होता; इसे ठीक वैसे ही कोड किया जा सकता था जैसा वर्णित है, state का ट्रैक रखने के लिए एक केंद्रीकृत सर्वर की हार्ड ड्राइव का उपयोग करते हुए। हालांकि, Bitcoin के साथ हम एक विकेंद्रीकृत मुद्रा प्रणाली बनाने की कोशिश कर रहे हैं, इसलिए हमें state transaction system को एक consensus system के साथ जोड़ना होगा ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि हर कोई transactions के क्रम पर सहमत हो। Bitcoin की विकेंद्रीकृत consensus प्रक्रिया के लिए नेटवर्क में नोड्स को लगातार transactions के पैकेज बनाने का प्रयास करने की आवश्यकता होती है जिन्हें "blocks" कहा जाता है। नेटवर्क का उद्देश्य लगभग हर दस मिनट में एक block का उत्पादन करना है, जिसमें प्रत्येक block में एक timestamp, एक nonce, पिछले block का संदर्भ (अर्थात hash), और पिछले block के बाद से हुए सभी transactions की सूची होती है।
समय के साथ, यह एक स्थायी, लगातार बढ़ता हुआ "blockchain" बनाता है जो Bitcoin लेजर की नवीनतम स्थिति का प्रतिनिधित्व करने के लिए लगातार अपडेट होता रहता है। यह जांचने का एल्गोरिदम कि क्या कोई block वैध है, इस प्रतिमान में निम्नानुसार है:
- जांचें कि block द्वारा संदर्भित पिछला block मौजूद है और वैध है।
- जांचें कि block का timestamp पिछले block के timestamp से अधिक है और भविष्य में 2 घंटे से कम है।
- जांचें कि block पर proof of work वैध है।
- मान लें S पिछले block के अंत में state है।
- मान लें TX block की transaction सूची है जिसमें n transactions हैं। 0...n-1 में सभी i के लिए, S = APPLY(S,TX[i]) सेट करें। यदि कोई भी अनुप्रयोग त्रुटि लौटाता है, बाहर निकलें और false लौटाएं।
- true लौटाएं, और S को इस block के अंत में state के रूप में पंजीकृत करें।
अनिवार्य रूप से, block में प्रत्येक transaction को एक वैध state transition प्रदान करना चाहिए उस state से जो transaction निष्पादित होने से पहले canonical state था किसी नए state तक। ध्यान दें कि state किसी भी तरह से block में एन्कोड नहीं है; यह पूरी तरह से एक अमूर्तता है जिसे validating node द्वारा याद रखा जाता है और किसी भी block के लिए केवल genesis state से शुरू करके और प्रत्येक block में प्रत्येक transaction को क्रमिक रूप से लागू करके (सुरक्षित रूप से) गणना की जा सकती है।
Miner को उनके कम्प्यूटेशनल कार्य के लिए नव-निर्मित bitcoins और transaction fees के साथ पुरस्कृत किया जाता है। Mining प्रक्रिया इस प्रकार काम करती है: miners block header लेते हैं और अलग-अलग nonce मूल्यों के साथ बार-बार hash करते हैं जब तक उन्हें एक hash नहीं मिल जाता जो एक निश्चित difficulty target से नीचे हो। जब कोई miner ऐसा hash पाता है, तो वे block को नेटवर्क में प्रसारित करते हैं, और अन्य नोड्स सत्यापित करते हैं कि hash वैध है और block में सभी transactions वैध हैं। Difficulty target को प्रोटोकॉल द्वारा प्रत्येक 2016 blocks (लगभग दो सप्ताह) में स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है ताकि blocks लगभग स्थिर दर पर उत्पादित हों।
ध्यान दें कि दीर्घकाल में, blockchain की सुरक्षा miners के ईमानदारी से व्यवहार करने के वित्तीय प्रोत्साहन पर निर्भर करती है। यदि कोई हमलावर नेटवर्क की mining शक्ति के 50% से अधिक को नियंत्रित करता है, तो वे संभावित रूप से एक वैकल्पिक blockchain बनाकर "51% attack" कर सकते हैं जो ईमानदार chain से तेजी से बढ़ती है। हालांकि, ऐसे हमले के लिए भारी कम्प्यूटेशनल संसाधनों की आवश्यकता होगी और संभवतः हमलावर के mining पुरस्कार बेकार हो जाएंगे क्योंकि नेटवर्क blockchain की अखंडता में विश्वास खो देगा।
Merkle Trees
Merkle-Baeume sind eine fundamentale Datenstruktur, die in Bitcoin-Bloecken verwendet wird, um eine effiziente und sichere Verifizierung der Transaktionsinklusion zu ermoeglichen. Ein Merkle-Baum ist ein binaerer Baum von Hashes, bei dem die Blattknoten Hashes einzelner Transaktionen enthalten und jeder innere Knoten den Hash seiner beiden Kinder enthaelt, wobei rekursiv bis zu einem einzigen Wurzel-Hash aufgebaut wird, der im Block-Header gespeichert ist. Diese hierarchische Struktur ermoeglicht es jedem zu verifizieren, dass eine bestimmte Transaktion in einem Block enthalten ist, indem nur der Merkle-Zweig heruntergeladen wird — die Kette von Hashes von der Transaktion bis zur Wurzel — anstatt alle Transaktionen im Block herunterzuladen.
Die Effizienzgewinne sind erheblich: Waehrend ein vollstaendiger Bitcoin-Knoten die gesamte Blockchain speichern muss (etwa 15 GB Stand 2013), muss ein Knoten fuer vereinfachte Zahlungsverifizierung (SPV) nur Block-Header mit Merkle-Wurzeln herunterladen, was lediglich 4 MB Daten erfordert. Um eine Transaktion zu verifizieren, fordert ein SPV-Knoten den Merkle-Zweig von vollstaendigen Knoten an, was nur O(log n) Daten erfordert, wobei n die Anzahl der Transaktionen in einem Block ist. Diese logarithmische Skalierung macht es moeglich, leichtgewichtige Clients auf mobilen Geraeten und in ressourcenarmen Umgebungen auszufuehren.
Bitcoins Verwendung von Merkle-Baeumen demonstriert ein Schluesselprinzip: Kryptographische Strukturen koennen die Vertrauens- und Ressourcenanforderungen fuer die Teilnahme an einem dezentralen Netzwerk drastisch reduzieren. Dasselbe Prinzip liegt dem Design von Ethereum zugrunde, wo Merkle-Baeume nicht nur fuer Transaktionen, sondern auch fuer Zustands- und Quittungsspeicherung verwendet werden, was noch ausgefeiltere Light-Client-Protokolle ermoeglicht.
Merkle Trees
Merkle trees एक मौलिक डेटा संरचना है जो Bitcoin blocks में transaction समावेश के कुशल और सुरक्षित सत्यापन को सक्षम करने के लिए उपयोग की जाती है। Merkle tree hashes का एक बाइनरी ट्री है जहां leaf nodes में व्यक्तिगत transactions के hash होते हैं, और प्रत्येक interior node में उसके दो बच्चों का hash होता है, जो पुनरावर्ती रूप से एक एकल root hash तक बनता है जो block header में संग्रहीत होता है। यह श्रेणीबद्ध संरचना किसी को भी यह सत्यापित करने की अनुमति देती है कि एक विशिष्ट transaction एक block में शामिल है, केवल Merkle branch डाउनलोड करके—transaction से root तक hashes की श्रृंखला—block में सभी transactions डाउनलोड करने के बजाय।
दक्षता लाभ पर्याप्त हैं: जबकि एक पूर्ण Bitcoin node को संपूर्ण blockchain (2013 तक लगभग 15GB) संग्रहीत करना चाहिए, एक simplified payment verification (SPV) node को केवल Merkle roots वाले block headers डाउनलोड करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए केवल 4MB डेटा की आवश्यकता होती है। किसी transaction को सत्यापित करने के लिए, एक SPV node पूर्ण nodes से Merkle branch का अनुरोध करता है, जिसके लिए केवल O(log n) डेटा की आवश्यकता होती है जहां n block में transactions की संख्या है। यह logarithmic scaling मोबाइल उपकरणों और कम-संसाधन वातावरण पर लाइटवेट क्लाइंट चलाना संभव बनाती है।
Bitcoin का Merkle trees का उपयोग एक प्रमुख सिद्धांत को प्रदर्शित करता है: cryptographic संरचनाएं एक विकेंद्रीकृत नेटवर्क में भाग लेने के लिए विश्वास और संसाधन आवश्यकताओं को नाटकीय रूप से कम कर सकती हैं। यही सिद्धांत Ethereum के डिज़ाइन का आधार है, जहां Merkle trees का उपयोग न केवल transactions के लिए बल्कि state और receipt storage के लिए भी किया जाता है, जो और भी अधिक परिष्कृत light client प्रोटोकॉल को सक्षम करता है।
Alternative Blockchain Applications
Der Erfolg von Bitcoins Blockchain inspirierte zahlreiche Versuche, das Konzept ueber einfache Waehrung hinaus zu erweitern. Namecoin, gestartet 2010, war eines der fruehesten Beispiele — eine dezentrale Namensregistrierungsdatenbank, die auf einer Blockchain aufgebaut ist und es Benutzern ermoeglicht, Namen in einem verteilten Namensraum zu registrieren, den keine zentrale Behoerde zensieren oder widerrufen konnte. Colored Coins entstanden als Moeglichkeit, alternative Vermoegenswerte auf der Bitcoin-Blockchain darzustellen, indem bestimmte Transaktionsausgaben "markiert" wurden, um Eigentum an realen Vermoegenswerten, Unternehmensanteilen oder anderen Kryptowaehrungen zu repraesentieren. Metacoins und Meta-Protokolle wie Mastercoin (spaeter Omni) fueegten zusaetzliche Funktionalitaet ueber Bitcoin hinzu, indem sie zusaetzliche Daten in Bitcoin-Transaktionen kodierten und separate Protokollregeln darauf aufbauten.
Allerdings litten all diese Ansaetze unter fundamentalen Einschraenkungen, die durch Bitcoins Architektur auferlegt wurden. Die Bitcoin-Skriptsprache ist absichtlich eingeschraenkt — sie kann nicht auf den Blockchain-Zustand zugreifen, es fehlen Schleifen und komplexe Kontrollflussstrukturen, und sie bietet begrenzte Introspektion in Transaktionswerte. Der Aufbau anspruchsvoller Anwendungen erforderte unbeholfene Umgehungsloesungen: Kodierung von Metadaten in Transaktionsfeldern, die nie dafuer vorgesehen waren, Abhaengigkeit von Off-Chain-Infrastruktur fuer komplexe Logik oder Akzeptanz schwerwiegender Einschraenkungen dessen, was das Protokoll erreichen konnte.
Diese Einschraenkungen motivierten die Suche nach einer allgemeineren Blockchain-Plattform. Anstatt ein weiteres Spezialprotokoll auf Bitcoins begrenztem Fundament aufzubauen, verfolgt Ethereum einen anderen Ansatz: die Bereitstellung einer Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die es jedem ermoeglicht, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen mit beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen zu schreiben.
Alternative Blockchain Applications
Bitcoin के blockchain की सफलता ने अवधारणा को सरल मुद्रा से परे विस्तारित करने के कई प्रयासों को प्रेरित किया। Namecoin, 2010 में लॉन्च किया गया, सबसे शुरुआती उदाहरणों में से एक था—एक blockchain पर निर्मित विकेंद्रीकृत नाम पंजीकरण डेटाबेस, जो उपयोगकर्ताओं को एक वितरित namespace में नाम पंजीकृत करने की अनुमति देता था जिसे कोई केंद्रीय प्राधिकरण सेंसर या रद्द नहीं कर सकता था। Colored coins Bitcoin blockchain पर वैकल्पिक संपत्तियों का प्रतिनिधित्व करने के एक तरीके के रूप में उभरे, विशिष्ट transaction outputs को "टैग" करके वास्तविक-दुनिया की संपत्तियों, कंपनी शेयरों, या अन्य cryptocurrencies के स्वामित्व का प्रतिनिधित्व करते हुए। Metacoins और meta-protocols जैसे Mastercoin (बाद में Omni) ने Bitcoin transactions में अतिरिक्त डेटा एन्कोड करके और उसके ऊपर अलग प्रोटोकॉल नियम बनाकर Bitcoin के ऊपर अतिरिक्त कार्यक्षमता जोड़ी।
हालांकि, ये सभी दृष्टिकोण Bitcoin की वास्तुकला द्वारा लगाई गई मौलिक सीमाओं से ग्रस्त थे। Bitcoin स्क्रिप्टिंग भाषा जानबूझकर प्रतिबंधित है—यह blockchain state तक नहीं पहुंच सकती, लूप और जटिल control flow की कमी है, और transaction मूल्यों में सीमित introspection प्रदान करती है। परिष्कृत अनुप्रयोग बनाने के लिए अजीब समाधानों की आवश्यकता होती थी: metadata को transaction fields में एन्कोड करना जो उस उद्देश्य के लिए कभी नहीं बने थे, जटिल तर्क के लिए off-chain infrastructure पर निर्भर रहना, या प्रोटोकॉल क्या कर सकता है इसकी गंभीर सीमाओं को स्वीकार करना।
इन बाधाओं ने एक अधिक सामान्य-उद्देश्य blockchain प्लेटफॉर्म की खोज को प्रेरित किया। Bitcoin की सीमित नींव के ऊपर एक और विशेष-उद्देश्य प्रोटोकॉल बनाने के बजाय, Ethereum एक अलग दृष्टिकोण अपनाता है: एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain प्रदान करना, जो किसी को भी smart contracts और विकेंद्रीकृत अनुप्रयोग लिखने की अनुमति देता है जिसमें स्वामित्व, transaction प्रारूपों, और state transition functions के लिए मनमाने नियम हों।
Scripting
Bitcoin Script, die Sprache zur Definition von Ausgabebedingungen fuer Bitcoin-Transaktionen, ist absichtlich mit schwerwiegenden Einschraenkungen entworfen. Sie ist nicht Turing-vollstaendig — am auffaelligsten fehlen Schleifen und komplexe Kontrollflussstrukturen. Die Sprache funktioniert als einfache stapelbasierte Ausfuehrungsumgebung, in der Operationen Werte auf den Stapel legen und entfernen, kryptographische Bedingungen auswerten und letztendlich wahr oder falsch zurueckgeben, um zu bestimmen, ob eine Transaktion gueltig ist. Waehrend diese Einfachheit Sicherheitsvorteile bietet und formale Analyse erleichtert, macht sie auch viele Arten von Anwendungen unmoeglich zu implementieren.
Diese Einschraenkungen fallen in drei Hauptkategorien. Erstens verhindert das Fehlen von Turing-Vollstaendigkeit die Implementierung komplexer Zustandsmaschinen, Entscheidungsbaeume oder jedes Algorithmus, der Iteration erfordert. Zweitens bedeutet Wert-Blindheit, dass Skripte keine feingranulare Kontrolle ueber Abhebungsbetraege festlegen koennen — ein UTXO kann nur in seiner Gesamtheit ausgegeben werden, wobei Wechselgeld an eine neue Ausgabe gesendet wird. Ein Skript kann beispielsweise Abhebungen nicht auf maximal X pro Tag begrenzen, waehrend der Rest gesperrt bleibt. Drittens bedeutet das Fehlen von Blockchain-Zustandsbewusstsein, dass UTXO entweder ausgegeben oder nicht ausgegeben sind, ohne Zwischenzustaende, was mehrstufige Vertraege rein On-Chain unmoeglich macht.
Diese Einschraenkungen machen anspruchsvolle Anwendungen wie dezentrale autonome Organisationen, Sparwallets mit Abhebungslimits, dezentrale Boersen oder Vorhersagemaerkte entweder unmoeglich oder erfordern unbeholfene Off-Chain-Mechanismen. Ein fortgeschrittener Finanzvertrag koennte Zugang zu Marktdaten benoetigen, die Faehigkeit, einen internen Zustand ueber mehrere Transaktionen hinweg aufrechtzuerhalten, und komplexe bedingte Logik — nichts davon kann Bitcoin Script bereitstellen. Ethereum beseitigt diese Einschraenkungen, indem es eine Turing-vollstaendige Sprache mit vollem Zugriff auf den Blockchain-Zustand bereitstellt.
Scripting
Bitcoin Script, Bitcoin transactions के लिए खर्च शर्तों को परिभाषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली भाषा, जानबूझकर गंभीर सीमाओं के साथ डिज़ाइन की गई है। यह Turing-complete नहीं है—विशेष रूप से, इसमें लूप और जटिल control flow संरचनाओं की कमी है। भाषा एक सरल stack-based execution environment के रूप में काम करती है जहां ऑपरेशन मूल्यों को push और pop करते हैं, cryptographic शर्तों का मूल्यांकन करते हैं, और अंततः यह निर्धारित करने के लिए true या false लौटाते हैं कि कोई transaction वैध है या नहीं। हालांकि यह सरलता सुरक्षा लाभ प्रदान करती है और औपचारिक विश्लेषण को आसान बनाती है, यह कई प्रकार के अनुप्रयोगों को लागू करना असंभव भी बनाती है।
ये सीमाएं तीन मुख्य श्रेणियों में आती हैं। पहला, Turing-completeness की कमी जटिल state machines, decision trees, या पुनरावृत्ति की आवश्यकता वाले किसी भी एल्गोरिदम को लागू करने से रोकती है। दूसरा, value-blindness का मतलब है कि स्क्रिप्ट निकासी राशि पर सूक्ष्म नियंत्रण निर्दिष्ट नहीं कर सकती—एक UTXO केवल अपनी संपूर्णता में खर्च किया जा सकता है, शेष राशि एक नए output को भेजी जाती है। एक स्क्रिप्ट, उदाहरण के लिए, प्रति दिन अधिकतम X तक निकासी को सीमित नहीं कर सकती जबकि शेष राशि लॉक रहे। तीसरा, blockchain state जागरूकता की कमी का मतलब है कि UTXO या तो खर्च किए गए हैं या नहीं किए गए हैं बिना किसी मध्यवर्ती स्थिति के, जो बहु-चरण contracts को पूरी तरह से on-chain लागू करना असंभव बनाती है।
ये बाधाएं decentralized autonomous organizations, निकासी सीमाओं वाले बचत वॉलेट, विकेंद्रीकृत एक्सचेंज, या prediction markets जैसे परिष्कृत अनुप्रयोगों को या तो असंभव बनाती हैं या अजीब off-chain तंत्रों की आवश्यकता होती है। एक उन्नत वित्तीय contract को बाजार डेटा तक पहुंच, कई transactions में आंतरिक state बनाए रखने की क्षमता, और जटिल सशर्त तर्क की आवश्यकता हो सकती है—जिनमें से कोई भी Bitcoin Script प्रदान नहीं कर सकती। Ethereum blockchain state तक पूर्ण पहुंच के साथ एक Turing-complete भाषा प्रदान करके इन सीमाओं को हटाता है।
Ethereum
Das grundlegende Ziel von Ethereum ist die Bereitstellung einer Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die es jedem ermoeglicht, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen zu schreiben, in denen sie ihre eigenen beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen erstellen koennen. Anstatt ein Protokoll fuer spezifische Anwendungen wie Waehrung, Namensregistrierung oder Vermoegenswerthandel zu entwerfen, stellt Ethereum eine Grundschicht bereit — eine Blockchain-basierte verteilte Computerplattform, die Entwickler nutzen koennen, um jede Anwendung zu bauen, die sie sich vorstellen koennen.
Die Architektur unterscheidet sich grundlegend von Bitcoins UTXO-Modell. Ethereum verwendet ein kontobasiertes System, bei dem der Blockchain-Zustand aus einer Zuordnung von Adressen zu Kontoobjekten besteht. Jedes Konto hat ein Guthaben, einen Transaktionszaehler (Nonce) und fuer Vertragskonten zugehoerigen Code und Speicher. Die Plattform enthaelt eine integrierte Turing-vollstaendige Programmiersprache zum Schreiben von Vertragscode, der in der Ethereum Virtual Machine (EVM) ausgefuehrt wird, einer stapelbasierten Ausfuehrungsumgebung, die Transaktionen und Zustandsuebergaenge verarbeitet.
Diese Allgemeinheit ermoeglicht eine breite Palette von Anwendungen: alternative Kryptowaehrungen mit benutzerdefinierten Ausgaberegeln, Finanzderivate und Stablecoins, Identitaets- und Reputationssysteme, dezentraler Dateispeicher, dezentrale autonome Organisationen (DAOs) und vieles mehr. Das Whitepaper betont, dass Ethereum nicht fuer einen bestimmten Anwendungsfall optimiert ist, sondern die grundlegenden Bausteine bereitstellt — Konten, Transaktionen, eine Turing-vollstaendige Sprache und Gas-gemessene Ausfuehrung — die Entwickler kombinieren koennen, um die Anwendungen zu erstellen, die das Oekosystem erfordert.
Ethereum
Ethereum का मौलिक लक्ष्य एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain प्रदान करना है जो किसी को भी smart contracts और विकेंद्रीकृत अनुप्रयोग लिखने की अनुमति देता है जहां वे स्वामित्व, transaction प्रारूपों, और state transition functions के लिए अपने स्वयं के मनमाने नियम बना सकते हैं। विशिष्ट अनुप्रयोगों जैसे मुद्रा, नाम पंजीकरण, या संपत्ति व्यापार के लिए एक प्रोटोकॉल डिज़ाइन करने के बजाय, Ethereum एक आधारभूत परत प्रदान करता है—एक blockchain-आधारित वितरित कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म जिसका उपयोग डेवलपर्स किसी भी अनुप्रयोग को बनाने के लिए कर सकते हैं जिसकी वे कल्पना कर सकते हैं।
वास्तुकला Bitcoin के UTXO मॉडल से मौलिक रूप से भिन्न है। Ethereum एक account-based system का उपयोग करता है जहां blockchain state addresses से account objects तक एक mapping से मिलकर बना होता है। प्रत्येक account में एक balance, एक transaction counter (nonce), और contract accounts के लिए, संबंधित code और storage होता है। प्लेटफॉर्म में contract code लिखने के लिए एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा शामिल है जो Ethereum Virtual Machine (EVM) में निष्पादित होती है, एक stack-based execution environment जो transactions और state transitions को प्रोसेस करता है।
यह सामान्यता अनुप्रयोगों की एक विशाल श्रेणी को सक्षम करती है: कस्टम जारी करने के नियमों वाली वैकल्पिक cryptocurrencies, वित्तीय derivatives और stablecoins, पहचान और प्रतिष्ठा प्रणालियां, विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज, decentralized autonomous organizations (DAOs), और बहुत कुछ। Whitepaper इस बात पर जोर देता है कि Ethereum किसी विशेष उपयोग के मामले के लिए अनुकूलित नहीं है बल्कि मौलिक बिल्डिंग ब्लॉक प्रदान करता है—accounts, transactions, एक Turing-complete भाषा, और gas-metered execution—जिन्हें डेवलपर्स जो भी अनुप्रयोग पारिस्थितिकी तंत्र की मांग करता है उसे बनाने के लिए जोड़ सकते हैं।
Ethereum Accounts
In Ethereum besteht der Zustand aus Konten, und es gibt zwei grundlegende Typen. Extern kontrollierte Konten (EOAs) werden durch private Schluessel kontrolliert und haben keinen zugehoerigen Code — sie repraesentieren menschliche Benutzer oder externe Entitaeten, die mit der Blockchain interagieren. Vertragskonten werden durch ihren Vertragscode kontrolliert und werden aktiviert, wenn sie eine Nachricht oder Transaktion empfangen. Beide Typen teilen eine gemeinsame Struktur: Jedes Konto hat eine Nonce (einen Zaehler, der sicherstellt, dass jede Transaktion nur einmal verarbeitet werden kann), ein Ether-Guthaben und fuer Vertraege speziell Vertragscode und persistenten Speicher.
Ether ist die primaere interne Kryptowaehrung von Ethereum und dient sowohl als Mittel zur Wertuebertragung als auch als grundlegende Einheit zur Zahlung von Transaktionsgebuehren (Gas). Im Gegensatz zu Bitcoins UTXO-Modell, bei dem der Wert ueber mehrere nicht ausgegebene Ausgaben verteilt ist, fuehren Ethereum-Konten ein einfaches Guthaben, das steigt, wenn sie Ether empfangen, und sinkt, wenn sie Ether senden. Dieses kontobasierte Modell vereinfacht viele Arten von Anwendungen, insbesondere solche, die persistenten Zustand oder komplexe Zugriffskontrolle erfordern, obwohl es im Vergleich zu Bitcoins Ansatz andere Sicherheitsueberlegungen einfuehrt.
Die Unterscheidung zwischen EOAs und Vertragskonten ist entscheidend fuer das Verstaendnis der Funktionsweise von Ethereum. EOAs koennen Transaktionen initiieren, indem sie Nachrichten mit ihren privaten Schluesseln erstellen und signieren und Gas-Gebuehren zahlen, damit ihre Transaktionen in Bloecke aufgenommen werden. Vertragskonten koennen selbst keine Transaktionen initiieren, koennen aber Nachrichten an andere Vertraege senden, wenn sie eine Transaktion oder Nachricht empfangen, was komplexe Ausfuehrungsketten ermoeglicht, bei denen eine einzelne externe Transaktion mehrere Vertrag-zu-Vertrag-Interaktionen ausloest.
Ethereum Accounts
Ethereum में, state accounts से बना है, और दो मौलिक प्रकार हैं। Externally owned accounts (EOAs) private keys द्वारा नियंत्रित होते हैं और उनके पास कोई संबंधित code नहीं होता—वे blockchain के साथ बातचीत करने वाले मानव उपयोगकर्ताओं या बाहरी संस्थाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। Contract accounts उनके contract code द्वारा नियंत्रित होते हैं और जब वे कोई message या transaction प्राप्त करते हैं तब सक्रिय होते हैं। दोनों प्रकार एक सामान्य संरचना साझा करते हैं: प्रत्येक account में एक nonce (यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला काउंटर कि प्रत्येक transaction केवल एक बार प्रोसेस किया जा सके), एक ether balance, और contracts के लिए विशेष रूप से, contract code और स्थायी storage होता है।
Ether Ethereum की प्राथमिक आंतरिक cryptocurrency है, जो मूल्य हस्तांतरण के माध्यम और transaction fees (gas) का भुगतान करने की मौलिक इकाई दोनों के रूप में कार्य करती है। Bitcoin के UTXO मॉडल के विपरीत जहां मूल्य कई unspent outputs में वितरित होता है, Ethereum accounts एक सरल balance बनाए रखते हैं जो ether प्राप्त करने पर बढ़ता है और भेजने पर घटता है। यह account-based मॉडल कई प्रकार के अनुप्रयोगों को सरल बनाता है, विशेष रूप से जिन्हें स्थायी state या जटिल access control की आवश्यकता होती है, हालांकि यह Bitcoin के दृष्टिकोण की तुलना में अलग सुरक्षा विचार प्रस्तुत करता है।
EOAs और contract accounts के बीच का अंतर Ethereum के संचालन को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। EOAs अपनी private keys के साथ messages बनाकर और हस्ताक्षर करके transactions शुरू कर सकते हैं, उनके transactions को blocks में शामिल करने के लिए gas fees का भुगतान करते हैं। Contract accounts स्वयं transactions शुरू नहीं कर सकते लेकिन किसी transaction या message प्राप्त करने के जवाब में अन्य contracts को messages भेज सकते हैं, जो निष्पादन की जटिल श्रृंखलाओं को सक्षम करते हैं जहां एक बाहरी transaction कई contract-to-contract interactions को ट्रिगर करता है।
Messages and Transactions
Transaktionen in Ethereum sind signierte Datenpakete, die von extern kontrollierten Konten erstellt und an das Netzwerk gesendet werden. Eine Transaktion enthaelt die Empfaengeradresse, eine kryptographische Signatur, die die Identitaet des Absenders beweist, die Menge an Ether zur Uebertragung, ein optionales Datenfeld (entscheidend fuer die Interaktion mit Vertraegen), STARTGAS (die maximale Anzahl von Berechnungsschritten, die die Transaktion durchfuehren darf) und GASPRICE (die Gebuehr pro Berechnungsschritt, die der Absender zu zahlen bereit ist). Miner sammeln diese Transaktionen, validieren sie, fuehren sie aus und nehmen sie in Bloecke auf, wobei sie die Gas-Gebuehren als Verguetung erhalten.
Nachrichten sind konzeptionell aehnlich wie Transaktionen, werden aber von Vertraegen statt von externen Akteuren erzeugt. Wenn der Code eines Vertrags ausgefuehrt wird, kann er Nachrichten an andere Vertraege senden — diese internen Nachrichten enthalten den Absender (die Vertragsadresse), den Empfaenger, eine Menge Ether zur Uebertragung, eine optionale Datennutzlast und ein STARTGAS-Limit. Nachrichten ermoeglichen die Vertrag-zu-Vertrag-Kommunikation und erlauben den Aufbau komplexer Anwendungen aus mehreren interagierenden Vertraegen statt aus monolithischen Programmen.
Der Gas-Mechanismus ist entscheidend zur Verhinderung von Missbrauch: Jeder Berechnungsschritt, jede Speicheroperation und jedes Datenbyte in einer Transaktion verbraucht Gas. Wenn einer Transaktion vor der Fertigstellung das Gas ausgeht, werden alle Zustandsaenderungen rueckgaengig gemacht (ausser der Gas-Zahlung an den Miner), was verhindert, dass Endlosschleifen oder uebermassige Berechnungen das Netzwerk lahmlegen. Der Absender gibt sowohl das gesamte Gas-Budget (STARTGAS) als auch den Preis an, den er pro Einheit zu zahlen bereit ist (GASPRICE), und ungenutztes Gas wird nach Abschluss der Ausfuehrung erstattet.
Messages and Transactions
Ethereum में transactions externally owned accounts द्वारा बनाए गए और नेटवर्क में प्रसारित किए गए हस्ताक्षरित डेटा पैकेज हैं। एक transaction में प्राप्तकर्ता address, भेजने वाले की पहचान साबित करने वाला एक cryptographic signature, स्थानांतरित करने के लिए ether की मात्रा, एक वैकल्पिक data field (contracts के साथ बातचीत के लिए महत्वपूर्ण), STARTGAS (transaction को लेने की अनुमत अधिकतम कम्प्यूटेशनल चरणों की संख्या), और GASPRICE (प्रति कम्प्यूटेशनल चरण भेजने वाला जो शुल्क देने को तैयार है) होता है। Miners इन transactions को एकत्र करते हैं, उन्हें मान्य करते हैं, निष्पादित करते हैं, और blocks में शामिल करते हैं, मुआवजे के रूप में gas fees प्राप्त करते हैं।
Messages अवधारणात्मक रूप से transactions के समान हैं लेकिन बाहरी अभिनेताओं के बजाय contracts द्वारा उत्पादित होते हैं। जब किसी contract का code निष्पादित होता है, तो यह अन्य contracts को messages भेज सकता है—इन आंतरिक messages में भेजने वाला (contract address), प्राप्तकर्ता, स्थानांतरित करने के लिए ether की मात्रा, एक वैकल्पिक data payload, और एक STARTGAS सीमा होती है। Messages contract-to-contract संचार को सक्षम करते हैं, जो जटिल अनुप्रयोगों को मोनोलिथिक कार्यक्रमों के बजाय कई परस्पर क्रिया करने वाले contracts से बनाने की अनुमति देते हैं।
Gas तंत्र दुरुपयोग रोकने के लिए महत्वपूर्ण है: एक transaction में प्रत्येक कम्प्यूटेशनल चरण, storage ऑपरेशन, और data byte gas की खपत करता है। यदि कोई transaction पूरा होने से पहले gas समाप्त हो जाता है, तो सभी state परिवर्तन वापस कर दिए जाते हैं (miner को gas भुगतान को छोड़कर), जो अनंत लूप या अत्यधिक computation को नेटवर्क को रोकने से बचाता है। भेजने वाला कुल gas बजट (STARTGAS) और प्रति इकाई जो कीमत वे भुगतान करने को तैयार हैं (GASPRICE) दोनों निर्दिष्ट करता है, और निष्पादन पूरा होने के बाद कोई भी अप्रयुक्त gas वापस कर दिया जाता है।
Ethereum State Transition Function
Die Ethereum-Zustandsuebergangsfunktion APPLY(S,TX) - S' definiert, wie eine Transaktion den Blockchain-Zustand transformiert, und folgt einer praezisen Abfolge von Schritten. Zuerst prueft das System die Transaktionsgueltigkeit: Es verifiziert die Korrektheit der Signatur, bestaetigt, dass die Nonce mit der Konto-Nonce des Absenders uebereinstimmt, und stellt sicher, dass der Absender ueber ausreichendes Guthaben verfuegt, um die Vorabkosten zu bezahlen (STARTGAS x GASPRICE plus den gesendeten Wert). Wenn eine Pruefung fehlschlaegt, wird die Transaktion vor Beginn der Ausfuehrung abgelehnt. Bei Gueltigkeit werden die Transaktionsgebuehren vom Konto des Absenders abgezogen, die Nonce des Absenders wird erhoeht, und ein anfaenglicher Gas-Zaehler wird auf STARTGAS minus einer Pro-Byte-Gebuehr fuer die Transaktionsdaten gesetzt.
Als Naechstes uebertraegt das System den angegebenen Ether-Wert vom Absender an den Empfaenger. Wenn der Empfaenger ein extern kontrolliertes Konto ist, wird die Transaktion damit abgeschlossen. Wenn der Empfaenger ein Vertragskonto ist, wird der Code des Vertrags in der Ethereum Virtual Machine ausgefuehrt, wobei fuer jede Operation Gas verbraucht wird, bis entweder der Code erfolgreich abgeschlossen wird, der Code explizit anhaelt oder das Gas aufgebraucht ist. Waehrend der Ausfuehrung kann der Vertrag seinen Speicher lesen und aendern, Nachrichten an andere Vertraege senden und neue Vertraege erstellen.
Schliesslich werden, wenn die Wertuebertragung fehlgeschlagen ist (unzureichendes Guthaben) oder die Code-Ausfuehrung fehlgeschlagen ist (Gas aufgebraucht oder Fehler aufgetreten), alle Zustandsaenderungen rueckgaengig gemacht — mit der Ausnahme, dass der Absender immer noch Gas-Gebuehren an den Miner fuer die durchgefuehrte Berechnung zahlt. Bei erfolgreicher Ausfuehrung wird das verbleibende Gas an den Absender erstattet, und das verbrauchte Gas wird als Gebuehr an den Miner gesendet. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass Miner fuer Berechnungen entschaedigt werden, waehrend unkontrollierte Ausfuehrung daran gehindert wird, unbegrenzte Ressourcen zu verbrauchen.
Ethereum State Transition Function
Ethereum state transition function APPLY(S,TX) - S' परिभाषित करता है कि कैसे एक transaction blockchain state को रूपांतरित करता है, और यह चरणों के एक सटीक अनुक्रम का पालन करता है। सबसे पहले, सिस्टम transaction की वैधता की जांच करता है: signature सही है यह सत्यापित करना, nonce भेजने वाले के account nonce से मेल खाता है यह पुष्टि करना, और भेजने वाले के पास अग्रिम लागत (STARTGAS x GASPRICE और भेजा जा रहा मूल्य) का भुगतान करने के लिए पर्याप्त balance है यह सुनिश्चित करना। यदि कोई भी जांच विफल होती है, तो transaction निष्पादन शुरू होने से पहले अस्वीकार कर दिया जाता है। यदि वैध है, तो transaction शुल्क भेजने वाले के account से काट लिया जाता है, भेजने वाले का nonce बढ़ाया जाता है, और एक प्रारंभिक gas counter STARTGAS माइनस transaction data के लिए प्रति-byte शुल्क पर सेट किया जाता है।
इसके बाद, सिस्टम निर्दिष्ट ether मूल्य को भेजने वाले से प्राप्तकर्ता को स्थानांतरित करता है। यदि प्राप्तकर्ता एक externally owned account है, तो यह transaction को पूरा करता है। यदि प्राप्तकर्ता एक contract account है, तो contract का code Ethereum Virtual Machine में चलता है, प्रत्येक ऑपरेशन के लिए gas की खपत करते हुए जब तक या तो code सफलतापूर्वक पूरा नहीं हो जाता, code स्पष्ट रूप से रुक नहीं जाता, या gas समाप्त नहीं हो जाता। निष्पादन के दौरान, contract अपने storage को पढ़ और संशोधित कर सकता है, अन्य contracts को messages भेज सकता है, और नए contracts बना सकता है।
अंत में, यदि मूल्य स्थानांतरण विफल हो जाता है (अपर्याप्त balance) या code निष्पादन विफल हो जाता है (gas समाप्त होना या किसी त्रुटि से टकराना), तो सभी state परिवर्तन वापस कर दिए जाते हैं—सिवाय इसके कि भेजने वाला अभी भी किए गए computation के लिए miner को gas fees का भुगतान करता है। यदि निष्पादन सफल रहा, तो शेष gas भेजने वाले को वापस कर दिया जाता है, और जो gas खपत किया गया वह miner को शुल्क के रूप में भेजा जाता है। यह तंत्र सुनिश्चित करता है कि miners को computation के लिए मुआवजा दिया जाए जबकि भगोड़ा निष्पादन असीमित संसाधनों की खपत करने से रोका जाए।
Code Execution
Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist die Laufzeitumgebung, in der Vertragscode ausgefuehrt wird — eine niedrigstufige, stapelbasierte virtuelle Maschine, die konzeptionell der Java Virtual Machine oder WebAssembly aehnelt. Vertragscode wird als Byte-Sequenz gespeichert, wobei jedes Byte eine Operation (Opcode) darstellt, die die EVM ausfuehren kann. Das Ausfuehrungsmodell ist bewusst einfach und deterministisch: Jeder Knoten, der die EVM mit demselben Eingabezustand und derselben Transaktion ausfuehrt, muss zum selben Ausgabezustand gelangen, was Konsens im Netzwerk gewaehrleistet.
Die EVM stellt drei verschiedene Speichertypen fuer Berechnungen bereit. Der Stapel ist eine Last-In-First-Out (LIFO)-Struktur, die auf 1024 Elemente begrenzt ist und fuer unmittelbare Operationswerte verwendet wird. Der Arbeitsspeicher ist ein unendlich erweiterbares Byte-Array, das nur fuer die Dauer eines einzelnen Nachrichtenaufrufs besteht und zwischen Ausfuehrungen zurueckgesetzt wird. Der Speicher ist der persistente Schluessel-Wert-Speicher, der dauerhaft mit jedem Vertragskonto verbunden ist und in dem Vertraege ihren langfristigen Zustand ueber Transaktionen hinweg pflegen. Diese Speichertypen werden unterschiedlich in Gas bepreist — Stapel- und Arbeitsspeicheroperationen sind guenstig, waehrend Speicheroperationen teuer sind, um ein Aufblaehen der Blockchain zu verhindern.
Waehrend der Ausfuehrung hat Vertragscode Zugriff auf entscheidenden Kontext: Er kann die Adresse des Nachrichtenabsenders lesen, die Menge des gesendeten Ethers, die vom Aufrufer bereitgestellte Datennutzlast und Block-Level-Eigenschaften wie die aktuelle Blocknummer, den Zeitstempel und die Miner-Adresse. Der Code kann ein Ausgabe-Byte-Array an den Aufrufer zurueckgeben und kann Nachrichten an andere Vertraege senden oder neue Vertraege erstellen. Dieses Ausfuehrungsmodell ist Turing-vollstaendig — Schleifen und komplexer Kontrollfluss sind moeglich — aber der Gas-Mechanismus stellt sicher, dass alle Berechnungen in begrenzter Zeit terminieren und loest das Halteproblem oekonomisch statt durch Spracheinschraenkungen.
Code Execution
Ethereum Virtual Machine (EVM) वह runtime environment है जहां contract code निष्पादित होता है—एक low-level, stack-based virtual machine जो अवधारणा में Java Virtual Machine या WebAssembly के समान है। Contract code bytes के एक अनुक्रम के रूप में संग्रहीत होता है, जहां प्रत्येक byte एक ऑपरेशन (opcode) का प्रतिनिधित्व करता है जिसे EVM निष्पादित कर सकता है। निष्पादन मॉडल जानबूझकर सरल और deterministic है: समान input state और transaction के साथ EVM चलाने वाले प्रत्येक node को समान output state पर पहुंचना चाहिए, जो नेटवर्क में consensus सुनिश्चित करता है।
EVM computation के लिए तीन अलग-अलग प्रकार के storage प्रदान करता है। Stack एक last-in-first-out (LIFO) संरचना है जो 1024 तत्वों तक सीमित है, तत्काल ऑपरेशन मूल्यों के लिए उपयोग की जाती है। Memory एक अनंत रूप से विस्तारणीय byte array है जो केवल एक message call की अवधि के लिए बनी रहती है और executions के बीच reset हो जाती है। Storage प्रत्येक contract account से स्थायी रूप से जुड़ा हुआ persistent key-value store है, जहां contracts transactions के पार अपनी दीर्घकालिक state बनाए रखते हैं। इन storage प्रकारों की gas में अलग-अलग कीमत होती है—stack और memory ऑपरेशन सस्ते हैं, जबकि storage ऑपरेशन blockchain bloat को रोकने के लिए महंगे हैं।
निष्पादन के दौरान, contract code के पास महत्वपूर्ण संदर्भ तक पहुंच होती है: यह message भेजने वाले का address, भेजी गई ether की मात्रा, कॉलर द्वारा प्रदान किया गया data payload, और block-level गुण जैसे वर्तमान block number, timestamp, और miner address पढ़ सकता है। Code कॉलर को एक output byte array लौटा सकता है और अन्य contracts को messages भेज सकता है या नए contracts बना सकता है। यह निष्पादन मॉडल Turing-complete है—लूप और जटिल control flow संभव हैं—लेकिन gas तंत्र सुनिश्चित करता है कि सभी computation सीमित समय में समाप्त हो, भाषा प्रतिबंधों के बजाय आर्थिक रूप से halting problem को हल करते हुए।
Blockchain and Mining
Die Ethereum-Blockchain ist grundsaetzlich aehnlich wie die von Bitcoin und dient als Datenbank, die jede jemals ausgefuehrte Transaktion enthaelt. Waehrend Bitcoin jedoch nur eine Transaktionsliste speichert, speichert Ethereum sowohl die Transaktionsliste als auch den aktuellsten Zustand. Jeder Block in Ethereum enthaelt den Hash des vorherigen Blocks, eine Zustandswurzel (den Wurzel-Hash des Merkle-Patricia-Tries, der den gesamten Zustand repraesentiert), eine Transaktionswurzel, eine Quittungswurzel (die Daten aus der Transaktionsausfuehrung speichert) sowie Schwierigkeits-, Zeitstempel- und Nonce-Werte. Der Zustand selbst ist ein grosser Merkle-Patricia-Trie, der Adressen auf Kontoobjekte abbildet, wobei jedes Konto ein Guthaben, eine Nonce, Code (falls vorhanden) und Speicher hat.
Ethereum verwendet eine modifizierte Version des GHOST-Protokolls (Greedy Heaviest Observed Subtree), um Sicherheitsprobleme zu adressieren, die durch schnelle Blockzeiten entstehen. In traditionellen Laengste-Kette-Protokollen fuehren schnelle Bloecke zu hohen Veralterungsraten, was die Netzwerksicherheit verringert und Zentralisierungsrisiken erhoeht, da grosse Miner weniger Berechnung durch veraltete Bloecke verschwenden. GHOST bezieht veraltete Bloecke (in Ethereum "Onkel" genannt) in die Berechnung ein, welche Kette die laengste ist, und bietet teilweise Belohnungen fuer Onkel-Bloecke, was Miner ermutigt, diese zu referenzieren. Dies ermoeglicht es Ethereum, eine Ziel-Blockzeit von etwa 12 Sekunden beizubehalten und gleichzeitig die Netzwerksicherheit zu erhalten.
Der Mining-Algorithmus funktioniert aehnlich wie Bitcoins Proof-of-Work und erfordert, dass Miner eine Nonce finden, bei der der Hash des Blocks unter einem bestimmten Schwierigkeitsziel liegt. Allerdings ist Ethereums speicherintensiver Mining-Algorithmus (Ethash) darauf ausgelegt, ASIC-resistent zu sein und ein staerker dezentralisiertes Mining-Oekosystem zu foerdern. Die Schwierigkeit passt sich dynamisch basierend auf Blockzeiten an, um das Ziel von ~12 Sekunden beizubehalten, was eine konsistente Blockproduktion sicherstellt, waehrend das GHOST-Protokoll Sicherheitsgarantien trotz der schnelleren Blockzeiten im Vergleich zu Bitcoins durchschnittlichen 10 Minuten bietet.
Blockchain and Mining
Ethereum blockchain मौलिक रूप से Bitcoin के समान है, जो कभी निष्पादित हुए प्रत्येक transaction को रखने वाले डेटाबेस के रूप में कार्य करता है। हालांकि, जबकि Bitcoin केवल एक transaction सूची संग्रहीत करता है, Ethereum transaction सूची और सबसे हालिया state दोनों को संग्रहीत करता है। Ethereum में प्रत्येक block में पिछले block का hash, एक state root (संपूर्ण state का प्रतिनिधित्व करने वाले Merkle Patricia trie का root hash), एक transaction root, एक receipt root (transaction निष्पादन से डेटा संग्रहीत करने वाला), difficulty, timestamp, और nonce मान होते हैं। State स्वयं एक बड़ा Merkle Patricia trie है जो addresses को account objects से मैप करता है, जहां प्रत्येक account में balance, nonce, code (यदि मौजूद हो), और storage होता है।
Ethereum तेज block समय से उत्पन्न होने वाली सुरक्षा समस्याओं को संबोधित करने के लिए GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) प्रोटोकॉल के एक संशोधित संस्करण का उपयोग करता है। पारंपरिक longest-chain प्रोटोकॉल में, तेज blocks उच्च stale दरों की ओर ले जाते हैं, जो नेटवर्क सुरक्षा को कम करते हैं और केंद्रीकरण जोखिम बढ़ाते हैं क्योंकि बड़े miners stales पर कम computation बर्बाद करते हैं। GHOST stale blocks (Ethereum में "uncles" कहे जाते हैं) को सबसे लंबी chain की गणना में शामिल करता है, और uncle blocks को आंशिक पुरस्कार प्रदान करता है, miners को उन्हें संदर्भित करने के लिए प्रोत्साहित करता है। यह Ethereum को नेटवर्क सुरक्षा बनाए रखते हुए लगभग 12 सेकंड का लक्ष्य block समय बनाए रखने की अनुमति देता है।
Mining एल्गोरिदम Bitcoin के proof-of-work के समान काम करता है, miners को एक nonce खोजने की आवश्यकता होती है ताकि block का hash एक निश्चित difficulty target से नीचे हो। हालांकि, Ethereum का memory-hard mining एल्गोरिदम (Ethash) ASIC-resistant होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक अधिक विकेंद्रीकृत mining पारिस्थितिकी तंत्र को बढ़ावा देता है। Difficulty block समय के आधार पर गतिशील रूप से समायोजित होती है ताकि ~12 सेकंड का लक्ष्य बनाए रखा जा सके, जो Bitcoin के 10-मिनट के औसत की तुलना में तेज block समय के बावजूद GHOST प्रोटोकॉल सुरक्षा गारंटी प्रदान करते हुए सुसंगत block उत्पादन सुनिश्चित करता है।
Applications
Die Anwendungen, die auf Ethereum aufgebaut werden koennen, fallen in drei breite Kategorien. Die erste Kategorie sind Finanzanwendungen, die Benutzern leistungsfaehigere Moeglichkeiten bieten, ihr Geld zu verwalten und Vertraege abzuschliessen. Dazu gehoeren Sub-Waehrungen, Finanzderivate, Absicherungsvertraege, Sparwallets mit Abhebungslimits, Testamente, die Gelder automatisch verteilen, und sogar Arbeitsvertraege, die Zahlungen basierend auf verifizierter Arbeitserfuellung berechnen. Diese Anwendungen nutzen die Programmierbarkeit von Ethereum, um komplexe Finanzinstrumente zu schaffen, die in traditionellen Systemen oder sogar auf Bitcoin unmoeglich oder extrem schwierig zu implementieren waeren.
Die zweite Kategorie sind halbfinanzielle Anwendungen, bei denen Geld involviert ist, aber auch eine wesentliche nicht-monetaere Komponente vorhanden ist. Ein perfektes Beispiel sind selbstdurchsetzende Kopfgelder fuer Loesungen von Berechnungsproblemen. Jemand koennte ein Berechnungsproblem zusammen mit einer Belohnung veroeffentlichen, und der Vertrag koennte eingereichte Loesungen automatisch verifizieren und das Kopfgeld an die erste korrekte Antwort auszahlen. Diese Kategorie verbindet reine Finanzen mit anderen Bereichen und nutzt wirtschaftliche Anreize zur Problemloesung oder Verhaltenskoordination.
Die dritte Kategorie sind Anwendungen, die ueberhaupt nichts mit Geld zu tun haben, wie Online-Abstimmungen und dezentrale Governance-Systeme. Diese nicht-finanziellen Anwendungen demonstrieren Ethereums Flexibilitaet als universelle Plattform. Beispiele umfassen dezentrale Domain-Namen-Systeme wie Namecoin, Reputationssysteme, dezentraler Dateispeicher und organisatorische Governance-Werkzeuge. Von all diesen Anwendungstypen haben sich Token-Systeme als die verbreitetsten und grundlegendsten herausgestellt und dienen als Bausteine fuer viele andere Anwendungen.
Applications
Ethereum पर बनाए जा सकने वाले अनुप्रयोग तीन व्यापक श्रेणियों में आते हैं। पहली श्रेणी वित्तीय अनुप्रयोग है, जो उपयोगकर्ताओं को उनके धन से जुड़े contracts में प्रवेश करने और प्रबंधित करने के अधिक शक्तिशाली तरीके प्रदान करती है। इसमें उप-मुद्राएं, वित्तीय derivatives, hedging contracts, निकासी सीमाओं वाले बचत वॉलेट, स्वचालित रूप से धन वितरित करने वाली वसीयत, और यहां तक कि सत्यापित कार्य पूर्णता के आधार पर भुगतान की गणना करने वाले रोजगार contracts शामिल हैं। ये अनुप्रयोग जटिल वित्तीय साधन बनाने के लिए Ethereum की प्रोग्रामेबिलिटी का लाभ उठाते हैं जो पारंपरिक प्रणालियों या Bitcoin पर भी लागू करना असंभव या अत्यंत कठिन होगा।
दूसरी श्रेणी अर्ध-वित्तीय अनुप्रयोग है, जहां धन शामिल है लेकिन जो किया जा रहा है उसमें एक पर्याप्त गैर-मौद्रिक घटक भी है। एक आदर्श उदाहरण कम्प्यूटेशनल समस्याओं के समाधान के लिए स्व-प्रवर्तित इनाम है। कोई व्यक्ति इनाम के साथ एक कम्प्यूटेशनल समस्या पोस्ट कर सकता है, और contract स्वचालित रूप से प्रस्तुत समाधानों को सत्यापित कर सकता है और पहले सही उत्तर को इनाम का भुगतान कर सकता है। यह श्रेणी शुद्ध वित्त और अन्य क्षेत्रों के बीच पुल बनाती है, समस्याओं को हल करने या व्यवहार को समन्वित करने के लिए आर्थिक प्रोत्साहनों का उपयोग करती है।
तीसरी श्रेणी ऐसे अनुप्रयोग हैं जिनका धन से कोई संबंध नहीं है, जैसे ऑनलाइन मतदान और विकेंद्रीकृत शासन प्रणालियां। ये गैर-वित्तीय अनुप्रयोग एक सामान्य-उद्देश्य प्लेटफॉर्म के रूप में Ethereum की लचीलापन प्रदर्शित करते हैं। उदाहरणों में Namecoin जैसी विकेंद्रीकृत डोमेन नाम प्रणालियां, प्रतिष्ठा प्रणालियां, विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज, और संगठनात्मक शासन उपकरण शामिल हैं। इन सभी अनुप्रयोग प्रकारों में, token systems सबसे आम और मौलिक के रूप में उभरे हैं, जो कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में कार्य करते हैं।
Token Systems
Token-Systeme sind ueberraschend einfach auf Ethereum zu implementieren, obwohl sie eine der leistungsfaehigsten und verbreitetsten Anwendungen darstellen. Im Kern sind Token-Systeme einfach eine Datenbank mit einer einzigen Operation: X Einheiten von Konto A abziehen und X Einheiten zu Konto B hinzufuegen, unter der Bedingung, dass A vor der Transaktion mindestens X Einheiten hatte und die Transaktion von A autorisiert ist. Die Implementierung erfordert die Pflege einer Zuordnung von Adressen zu Guthaben und die Bereitstellung einer Transfer-Funktion, die die entsprechenden Pruefungen durchfuehrt, bevor Token zwischen Konten verschoben werden.
Der Vertragscode fuer ein grundlegendes Token-System ist bemerkenswert einfach und kann in nur wenigen Zeilen geschrieben werden. Er besteht aus einer Datenstruktur, die Adressen auf Guthaben abbildet, einer Initialisierungsfunktion, die den anfaenglichen Token-Vorrat zuweist, und einer Transfer-Funktion, die das Guthaben und die Autorisierung des Absenders prueft, bevor der Transfer ausgefuehrt wird. Diese Einfachheit steht in starkem Kontrast zur Komplexitaet, die fuer die Implementierung aehnlicher Systeme auf Bitcoin erforderlich waere, was erhebliche Umgehungsloesungen und Einschraenkungen aufgrund der begrenzten Skriptfaehigkeiten von Bitcoin erfordern wuerde.
Token auf Ethereum koennen praktisch alles von Wert repraesentieren. Sie koennten Sub-Waehrungen mit eigener Geldpolitik repraesentieren, Finanzderivate, die externe Vermoegenswerte verfolgen, Unternehmensanteile mit Dividendenrechten, Treuepunkte in Kundenprogrammen, Rohstoffe wie Gold oder Oel, oder sogar Darstellungen von physischem Eigentum. Die Programmierbarkeit von Ethereum erlaubt es diesen Token, beliebige Regeln fuer ihr Verhalten zu haben, wie Transferbeschraenkungen, automatische Vernichtungsmechanismen, Dividendenverteilungen oder Governance-Rechte. Diese Flexibilitaet hat Token-Systeme zum grundlegenden Baustein fuer einen Grossteil des Ethereum-Oekosystems gemacht.
Token Systems
Token systems Ethereum पर लागू करने में आश्चर्यजनक रूप से सरल हैं, सबसे शक्तिशाली और आम अनुप्रयोगों में से एक होने के बावजूद। अपने मूल में, token systems बस एक डेटाबेस हैं जिसमें एक एकल ऑपरेशन है: account A से X इकाइयां घटाएं और account B में X इकाइयां जोड़ें, इस शर्त के साथ कि transaction से पहले A के पास कम से कम X इकाइयां थीं और transaction A द्वारा अधिकृत है। कार्यान्वयन के लिए addresses से balances तक एक mapping बनाए रखना और एक transfer function प्रदान करना आवश्यक है जो accounts के बीच tokens स्थानांतरित करने से पहले उचित जांच करता है।
एक बुनियादी token system के लिए contract code उल्लेखनीय रूप से सरल है और कुछ ही पंक्तियों में लिखा जा सकता है। इसमें addresses को balances से मैप करने वाली डेटा संरचना, प्रारंभिक token supply आवंटित करने वाला एक initialization function, और transfer निष्पादित करने से पहले भेजने वाले के balance और authorization की जांच करने वाला एक transfer function शामिल है। यह सरलता Bitcoin पर समान प्रणालियों को लागू करने के लिए आवश्यक जटिलता के विपरीत है, जिसके लिए Bitcoin की प्रतिबंधित स्क्रिप्टिंग क्षमताओं के कारण महत्वपूर्ण समाधानों और सीमाओं की आवश्यकता होगी।
Ethereum पर tokens वस्तुतः मूल्य की किसी भी चीज़ का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। वे अपनी मौद्रिक नीतियों वाली उप-मुद्राओं, बाहरी संपत्तियों को ट्रैक करने वाले वित्तीय derivatives, लाभांश अधिकारों वाले कंपनी शेयरों, ग्राहक कार्यक्रमों में loyalty points, सोने या तेल जैसी वस्तुओं, या यहां तक कि भौतिक संपत्ति के प्रतिनिधित्व का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। Ethereum की प्रोग्रामेबिलिटी इन tokens को उनके व्यवहार को नियंत्रित करने वाले मनमाने नियम रखने की अनुमति देती है, जैसे transfer प्रतिबंध, स्वचालित burning तंत्र, लाभांश वितरण, या शासन अधिकार। इस लचीलेपन ने token systems को Ethereum पारिस्थितिकी तंत्र के अधिकांश भाग का मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक बना दिया है।
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
Finanzderivate stellen eine der grundlegendsten und wichtigsten Anwendungen von Ethereum Smart Contracts dar. Ein einfacher Absicherungsvertrag demonstriert den grundlegenden Mechanismus: Partei A hinterlegt eine bestimmte Menge Ether im Wert von 1000 \(, Partei B hinterlegt einen aequivalenten Betrag, und der Vertrag zeichnet den USD-Wert von Ether zu diesem Zeitpunkt ueber einen Datenfeed auf. Nach 30 Tagen berechnet der Vertrag den Wert neu und sendet Ether im Wert von 1000 \) an A und den Rest an B. Wenn der Preis von Ether gestiegen ist, erhaelt A weniger Ether, behaelt aber den Wert von 1000 $; wenn er gefallen ist, erhaelt A mehr Ether, um diesen Wert zu erhalten. Dies ermoeglicht es A, sich gegen Volatilitaet abzusichern, waehrend B auf Preisbewegungen spekuliert.
Die Implementierung solcher Vertraege erfordert Zugang zu externen Daten ueber Oracle-Vertraege oder Datenfeeds. Diese Orakel liefern Preisinformationen, Wetterdaten oder andere reale Informationen, die Vertraege fuer die korrekte Ausfuehrung benoetigen. Waehrend Orakel eine Vertrauensabhaengigkeit einfuehren, koennen sie mit Redundanz und kryptooekonomischen Anreizen gestaltet werden, um zuverlaessige Daten bereitzustellen. Der Vertrag selbst fragt einfach das Orakel ab, fuehrt Berechnungen basierend auf diesen Daten durch und verteilt Gelder gemaess seiner programmierten Logik.
Stablecoins und komplexere Finanzinstrumente koennen mit aehnlichen Mechanismen aufgebaut werden. Ein Stablecoin-Vertrag koennte eine Ether-Reserve halten und Token ausgeben, die an eine Fiat-Waehrung gekoppelt sind, wobei Angebot oder Sicherheitenanforderungen automatisch basierend auf Preisfeeds angepasst werden. Optionsvertraege, Futures, Swaps und andere Derivate, die normalerweise komplexe rechtliche Rahmenwerke und vertrauenswuerdige Vermittler erfordern wuerden, koennen stattdessen als selbstausfuehrende Smart Contracts kodiert werden. Diese programmierbare Finanzinfrastruktur ermoeglicht anspruchsvolles Financial Engineering bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Transparenz- und Sicherheitsgarantien der Blockchain-Technologie.
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
वित्तीय derivatives Ethereum smart contracts के सबसे मौलिक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक सरल hedging contract बुनियादी तंत्र को प्रदर्शित करता है: पक्ष A \(1000 मूल्य की एक निश्चित मात्रा में ether जमा करता है, पक्ष B समतुल्य राशि जमा करता है, और contract एक data feed का उपयोग करके उस समय ether का USD मूल्य दर्ज करता है। 30 दिनों के बाद, contract मूल्य की पुनर्गणना करता है और A को \)1000 मूल्य का ether भेजता है और शेष B को भेजता है। यदि ether की कीमत बढ़ी है, तो A को कम ether मिलता है लेकिन $1000 मूल्य बनाए रखता है; यदि गिरी है, तो A को उस मूल्य को बनाए रखने के लिए अधिक ether मिलता है। यह A को अस्थिरता के खिलाफ hedge करने की अनुमति देता है जबकि B मूल्य आंदोलनों पर अटकलें लगाता है।
ऐसे contracts के कार्यान्वयन के लिए oracle contracts या data feeds के माध्यम से बाहरी डेटा तक पहुंच की आवश्यकता होती है। ये oracles मूल्य जानकारी, मौसम डेटा, या अन्य वास्तविक-दुनिया की जानकारी प्रदान करते हैं जो contracts को ठीक से निष्पादित करने के लिए चाहिए। जबकि oracles एक विश्वास निर्भरता प्रस्तुत करते हैं, उन्हें विश्वसनीय डेटा प्रदान करने के लिए अतिरेक और cryptoeconomic प्रोत्साहनों के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है। Contract स्वयं बस oracle से क्वेरी करता है, उस डेटा के आधार पर गणना करता है, और अपने प्रोग्राम किए गए तर्क के अनुसार धन वितरित करता है।
Stablecoins और अधिक जटिल वित्तीय साधन समान तंत्रों का उपयोग करके बनाए जा सकते हैं। एक stablecoin contract ether का भंडार बनाए रख सकता है और fiat मुद्रा से जुड़े tokens जारी कर सकता है, मूल्य feeds के आधार पर supply या collateral आवश्यकताओं को स्वचालित रूप से समायोजित करते हुए। Options contracts, futures, swaps, और अन्य derivatives जिन्हें सामान्यतः जटिल कानूनी ढांचों और विश्वसनीय मध्यस्थों की आवश्यकता होती है, उन्हें इसके बजाय स्व-निष्पादन smart contracts के रूप में एन्कोड किया जा सकता है। यह प्रोग्रामेबल वित्त अवसंरचना blockchain प्रौद्योगिकी की पारदर्शिता और सुरक्षा गारंटियों को बनाए रखते हुए परिष्कृत वित्तीय इंजीनियरिंग को सक्षम करती है।
Identity and Reputation Systems
Ein Namensregistrierungssystem aehnlich wie Namecoin ist trivial auf Ethereum implementierbar und dient als einfachstes Beispiel eines Identitaetssystems. Der Vertrag pflegt eine Datenbank mit einer Schluessel-Wert-Tabelle, die Namen zugehoerigen Daten zuordnet (wie IP-Adressen, oeffentliche Schluessel oder andere Informationen). Jeder kann einen Namen registrieren, indem er eine Transaktion an den Vertrag zusammen mit einer kleinen Registrierungsgebuehr sendet, vorausgesetzt, der Name ist noch nicht vergeben. Der Eigentuemer kann die zugehoerigen Daten jederzeit aktualisieren, und Namen koennen entsprechend den im Vertrag kodierten Regeln uebertragbar oder permanent gemacht werden.
Fortgeschrittenere Identitaetssysteme koennen auf dieser Grundlage aufgebaut werden und Reputationsbewertungen, Vertrauensnetzwerk-Beziehungen und dezentrale Identitaetsverifikation umfassen. Beispielsweise koennte ein Vertrag Reputationsbewertungen basierend auf verifizierten Transaktionen, Peer-Bewertungen oder Aufgabenerfuellung pflegen. Diese Bewertungen waeren oeffentlich sichtbar und kryptographisch an bestimmte Adressen gebunden, wodurch eine portable Reputation entsteht, die Benutzer ueber Anwendungen hinweg begleitet. Vertrauensnetzwerk-Systeme koennten es Benutzern ermoeglichen, fuer die Identitaet anderer zu buergen und soziale Graphen aufzubauen, die helfen, legitime Benutzer von boesartigen Akteuren zu unterscheiden.
Solche Identitaets- und Reputationssysteme werden besonders maechtig, wenn sie mit anderen Anwendungen integriert werden. Ein Marktplatz koennte Mindest-Reputationsbewertungen fuer Verkaeufer verlangen, eine Kreditplattform koennte Zinssaetze basierend auf der Reputation des Kreditnehmers anpassen, oder ein soziales Netzwerk koennte das Vertrauensnetzwerk nutzen, um Spam und betruegerische Inhalte zu filtern. Durch die Bereitstellung einer gemeinsamen Infrastruktur fuer Identitaet, die jede Anwendung abfragen kann, ermoeglicht Ethereum eine neue Klasse vertrauensbasierter Anwendungen, die nicht auf zentralisierte Identitaetsanbieter oder proprietaere Reputationssysteme angewiesen sind.
Identity and Reputation Systems
Namecoin के समान एक नाम पंजीकरण प्रणाली Ethereum पर सरलता से लागू की जा सकती है और एक पहचान प्रणाली का सबसे सरल उदाहरण है। Contract एक key-value table के साथ एक डेटाबेस बनाए रखता है जो नामों को संबंधित डेटा (जैसे IP addresses, public keys, या अन्य जानकारी) से मैप करता है। कोई भी व्यक्ति एक छोटे पंजीकरण शुल्क के साथ contract को एक transaction भेजकर एक नाम पंजीकृत कर सकता है, बशर्ते वह नाम पहले से लिया न गया हो। स्वामी किसी भी समय संबंधित डेटा को अपडेट कर सकता है, और contract में एन्कोड किए गए नियमों के अनुसार नामों को हस्तांतरणीय या स्थायी बनाया जा सकता है।
अधिक उन्नत पहचान प्रणालियां इस नींव पर प्रतिष्ठा स्कोर, web of trust संबंधों, और विकेंद्रीकृत पहचान सत्यापन को शामिल करने के लिए बनाई जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक contract सत्यापित transactions, सहकर्मी रेटिंग, या कार्यों के पूर्ण होने के आधार पर प्रतिष्ठा स्कोर बनाए रख सकता है। ये स्कोर सार्वजनिक रूप से दृश्य होंगे और cryptographically विशिष्ट addresses से जुड़े होंगे, जो एक पोर्टेबल प्रतिष्ठा बनाते हैं जो अनुप्रयोगों में उपयोगकर्ताओं का अनुसरण करती है। Web of trust प्रणालियां उपयोगकर्ताओं को दूसरों की पहचान की पुष्टि करने की अनुमति दे सकती हैं, सामाजिक ग्राफ बनाते हुए जो वैध उपयोगकर्ताओं को बुरे अभिनेताओं से अलग करने में मदद करते हैं।
ऐसी पहचान और प्रतिष्ठा प्रणालियां अन्य अनुप्रयोगों के साथ एकीकृत होने पर विशेष रूप से शक्तिशाली हो जाती हैं। एक marketplace विक्रेताओं के लिए न्यूनतम प्रतिष्ठा स्कोर की आवश्यकता कर सकता है, एक ऋण प्लेटफॉर्म उधारकर्ता की प्रतिष्ठा के आधार पर ब्याज दरों को समायोजित कर सकता है, या एक सोशल नेटवर्क स्पैम और धोखाधड़ी सामग्री को फ़िल्टर करने के लिए web of trust का उपयोग कर सकता है। एक साझा पहचान अवसंरचना प्रदान करके जिसे कोई भी अनुप्रयोग क्वेरी कर सकता है, Ethereum विश्वास-आधारित अनुप्रयोगों का एक नया वर्ग सक्षम करता है जो केंद्रीकृत पहचान प्रदाताओं या मालिकाना प्रतिष्ठा प्रणालियों पर निर्भर नहीं करता।
Decentralized File Storage
Dezentraler Dateispeicher kann durch Ethereum-Vertraege implementiert werden, die zwischen Benutzern, die Speicher benoetigen, und Anbietern, die ihn anbieten, koordinieren. In einem Modell einer "dezentralen Dropbox" wuerden Benutzer eine monatliche Gebuehr zahlen, um Dateien hochzuladen, wobei der Vertrag Zahlungen an Speicheranbieter verteilt, die beweisen, dass sie die Daten tatsaechlich speichern. Der Beweismechanismus funktioniert ueber periodische kryptographische Herausforderungen: Der Vertrag waehlt zufaellig Teile von Dateien aus und fordert Anbieter auf, Merkle-Baum-Beweise zu liefern, die belegen, dass sie diese Daten besitzen. Anbieter, die Herausforderungen nicht bestehen oder offline gehen, wuerden ihre Einlagen und zukuenftigen Zahlungsstrom verlieren.
Dieser Ansatz bietet mehrere Vorteile gegenueber zentralisiertem Speicher. Merkle-Baum-Beweise ermoeglichen effiziente Verifizierung — Benutzer und der Vertrag koennen die Dateiverfuegbarkeit bestaetigen, ohne ganze Dateien herunterzuladen. Das System verteilt Dateien natuerlich ueber mehrere unabhaengige Anbieter und schafft Redundanz ohne explizite Replikationsprotokolle. Wirtschaftliche Anreize bringen das Verhalten der Anbieter mit den Beduerfnissen der Benutzer in Einklang: Anbieter verdienen Geld durch zuverlaessige Datenspeicherung und verlieren Geld, wenn sie dies nicht tun. Dies eliminiert die Vertrauensanforderung, die zentralisierten Speicherloesungen inhaeerent ist.
Speicherkosten in einem solchen System koennen potenziell niedriger sein als bei zentralisierten Alternativen aus mehreren Gruenden. Die Beseitigung von Monopolpreisen ermoeglicht es dem Marktwettbewerb, die Kosten nahe an die tatsaechlichen Speicherkosten zu treiben. Implizite Redundanz durch mehrere Benutzer, die aehnliche Dateien speichern, kann den Gesamtspeicherbedarf reduzieren. Es besteht kein Bedarf an teurer Rechenzentrumsinfrastruktur oder Unternehmensgemeinkosten. Allerdings bleiben Herausforderungen bei Zahlungsmechanismen, der Sicherstellung ausreichender Anbieterbeteiligung und dem Management des Kompromisses zwischen Redundanz und Kosten. Trotz dieser Herausforderungen demonstriert dezentraler Speicher, wie Ethereum komplexe Mehparteien-Interaktionen allein durch wirtschaftliche Anreize koordinieren kann.
Decentralized File Storage
विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज को Ethereum contracts के माध्यम से लागू किया जा सकता है जो storage की आवश्यकता वाले उपयोगकर्ताओं और इसे प्रदान करने वाले प्रदाताओं के बीच समन्वय करते हैं। एक "विकेंद्रीकृत Dropbox" मॉडल में, उपयोगकर्ता फ़ाइलें अपलोड करने के लिए मासिक शुल्क का भुगतान करेंगे, contract storage प्रदाताओं को भुगतान वितरित करेगा जो साबित करते हैं कि वे वास्तव में डेटा संग्रहीत कर रहे हैं। प्रमाण तंत्र आवधिक cryptographic चुनौतियों के माध्यम से काम करता है: contract यादृच्छिक रूप से फ़ाइलों के भागों का चयन करता है और प्रदाताओं से Merkle tree proofs प्रदान करने के लिए कहता है जो प्रदर्शित करते हैं कि उनके पास वह डेटा है। जो प्रदाता चुनौतियों में विफल होते हैं या ऑफ़लाइन हो जाते हैं वे अपनी जमा राशि और भविष्य की भुगतान धारा खो देंगे।
यह दृष्टिकोण केंद्रीकृत storage पर कई फायदे प्रदान करता है। Merkle tree proofs कुशल सत्यापन सक्षम करते हैं—उपयोगकर्ता और contract पूरी फ़ाइलें डाउनलोड किए बिना फ़ाइल उपलब्धता की पुष्टि कर सकते हैं। सिस्टम स्वाभाविक रूप से कई स्वतंत्र प्रदाताओं में फ़ाइलें वितरित करता है, स्पष्ट replication प्रोटोकॉल की आवश्यकता के बिना redundancy बनाता है। आर्थिक प्रोत्साहन प्रदाता व्यवहार को उपयोगकर्ता आवश्यकताओं के साथ संरेखित करते हैं: प्रदाता विश्वसनीय रूप से डेटा संग्रहीत करके पैसा कमाते हैं और ऐसा करने में विफल होने पर पैसा खोते हैं। यह केंद्रीकृत storage समाधानों में अंतर्निहित विश्वास आवश्यकता को समाप्त करता है।
ऐसी प्रणाली में storage लागत कई कारणों से केंद्रीकृत विकल्पों से संभावित रूप से कम हो सकती है। एकाधिकार मूल्य निर्धारण का उन्मूलन बाजार प्रतिस्पर्धा को लागत को storage की वास्तविक लागत के करीब ले जाने की अनुमति देता है। समान फ़ाइलें संग्रहीत करने वाले कई उपयोगकर्ताओं से अंतर्निहित redundancy कुल storage आवश्यकताओं को कम कर सकती है। महंगी data center अवसंरचना या कॉर्पोरेट overhead की कोई आवश्यकता नहीं है। हालांकि, भुगतान तंत्र, पर्याप्त प्रदाता भागीदारी सुनिश्चित करने, और redundancy और लागत के बीच संतुलन प्रबंधित करने के आसपास चुनौतियां बनी हुई हैं। इन चुनौतियों के बावजूद, विकेंद्रीकृत storage प्रदर्शित करता है कि कैसे Ethereum केवल आर्थिक प्रोत्साहनों के माध्यम से जटिल बहु-पक्षीय बातचीत को समन्वित कर सकता है।
Decentralized Autonomous Organizations
Eine Dezentrale Autonome Organisation (DAO) ist eine virtuelle Entitaet, die eine Gruppe von Mitgliedern oder Aktionaeren hat, die gemeinsam das Recht haben, die Mittel der Entitaet auszugeben und ihren Code zu aendern. Eine typische DAO funktioniert mit einer einfachen Regel: 67% der Mitglieder werden benoetigt, um Ausgabenentscheidungen zu treffen oder den Code der Organisation zu aendern. Mitglieder koennen Vorschlaege einreichen, darueber abstimmen, und wenn ein Vorschlag ausreichende Unterstuetzung erhaelt, fuehrt der Vertrag die Entscheidung automatisch aus. Mitgliedsanteile koennen uebertragbar sein, was einen liquiden Markt fuer DAO-Beteiligung ermoeglicht, und verschiedene Anteilsklassen koennen unterschiedliche Stimmrechte oder wirtschaftliche Ansprueche haben.
Das einfachste DAO-Design ist ein sich selbst aendernder Vertrag, der eine Mitgliederliste fuehrt und eine 2/3-Mehrheitsabstimmung erfordert, um jeden Aspekt des Vertrags zu aendern, einschliesslich seiner eigenen Abstimmungsregeln. Mitglieder wuerden Codeaenderungen als Transaktionen einreichen, andere Mitglieder wuerden abstimmen, und bei Erreichen der Schwelle wuerde sich der Vertrag selbst aktualisieren. Ausgefeiltere Designs koennten delegierte Abstimmungssysteme umfassen, bei denen Mitglieder ihre Stimmrechte an Vertreter uebertragen koennen, oder eine liquide Demokratie, bei der Stimmen delegiert, aber jederzeit fuer wichtige Entscheidungen zurueckgefordert werden koennen.
DAOs koennen verschiedenen Zwecken ueber die einfache Fondsverwaltung hinaus dienen. Eine DAO koennte als dezentrales Unternehmen fungieren, Auftragnehmer einstellen, Dienstleistungen einkaufen und Gewinne an Aktionaere verteilen — alles gesteuert durch Smart-Contract-Code statt traditionelle Rechtsstrukturen. Sie koennte als dezentraler Investmentfonds operieren, wobei Mitglieder darueber abstimmen, welche Projekte finanziert werden. Sie koennte eine gemeinsame Ressource verwalten, wobei Beteiligte ueber Zuteilungsregeln abstimmen. Die zentrale Erkenntnis ist, dass DAOs durch die Kodierung von Governance-Regeln in transparentem, unveraenderlichem Code und deren Verknuepfung mit wirtschaftlichem Einsatz Gruppenentscheidungen koordinieren koennen, ohne traditionelles hierarchisches Management oder rechtliche Durchsetzung zu benoetigen.
Decentralized Autonomous Organizations
एक Decentralized Autonomous Organization (DAO) एक आभासी इकाई है जिसके सदस्यों या शेयरधारकों का एक समूह होता है जो सामूहिक रूप से इकाई के धन को खर्च करने और उसके code को संशोधित करने का अधिकार रखते हैं। एक विशिष्ट DAO एक सरल नियम के साथ संचालित होता है: खर्च निर्णय लेने या संगठन के code को संशोधित करने के लिए 67% सदस्यों की आवश्यकता होती है। सदस्य प्रस्ताव प्रस्तुत कर सकते हैं, उन पर मतदान कर सकते हैं, और यदि किसी प्रस्ताव को पर्याप्त समर्थन मिलता है, तो contract स्वचालित रूप से निर्णय को निष्पादित करता है। सदस्यता शेयर हस्तांतरणीय हो सकते हैं, DAO भागीदारी के लिए एक तरल बाजार की अनुमति देते हुए, और शेयरों के विभिन्न वर्गों में अलग-अलग मतदान अधिकार या आर्थिक दावे हो सकते हैं।
सबसे सरल DAO डिज़ाइन एक स्व-संशोधित contract है जो सदस्यों की एक सूची बनाए रखता है और contract के किसी भी पहलू को बदलने के लिए 2/3 बहुमत मतदान की आवश्यकता होती है, जिसमें इसके अपने मतदान नियम भी शामिल हैं। सदस्य transactions के रूप में code परिवर्तन प्रस्तुत करेंगे, अन्य सदस्य मतदान करेंगे, और threshold तक पहुंचने पर, contract स्वयं को अपडेट करेगा। अधिक परिष्कृत डिज़ाइन में प्रत्यायोजित मतदान प्रणालियां शामिल हो सकती हैं जहां सदस्य अपनी मतदान शक्ति प्रतिनिधियों को सौंप सकते हैं, या liquid democracy जहां मतों को प्रत्यायोजित किया जा सकता है लेकिन महत्वपूर्ण निर्णयों के लिए किसी भी समय वापस लिया जा सकता है।
DAOs सरल धन प्रबंधन से परे विभिन्न उद्देश्यों की सेवा कर सकते हैं। एक DAO एक विकेंद्रीकृत निगम के रूप में कार्य कर सकता है, ठेकेदारों को काम पर रखना, सेवाएं खरीदना, और शेयरधारकों को लाभ वितरित करना—सब पारंपरिक कानूनी संरचनाओं के बजाय smart contract code द्वारा शासित। यह एक विकेंद्रीकृत निवेश कोष के रूप में संचालित हो सकता है, सदस्य मतदान करते हैं कि किन परियोजनाओं को वित्तपोषित किया जाए। यह एक सामान्य संसाधन का प्रबंधन कर सकता है, हितधारक आवंटन नियमों पर मतदान करते हुए। मुख्य अंतर्दृष्टि यह है कि शासन नियमों को पारदर्शी, अपरिवर्तनीय code में एन्कोड करके और उन्हें आर्थिक हिस्सेदारी से जोड़कर, DAOs पारंपरिक श्रेणीबद्ध प्रबंधन या कानूनी प्रवर्तन की आवश्यकता के बिना समूह निर्णयों को समन्वित कर सकते हैं।
Further Applications
Ueber die bereits besprochenen Hauptkategorien hinaus ermoeglicht Ethereum zahlreiche weitere Anwendungen. Sparwallets mit ausgefeilten Sicherheitsfunktionen koennen taegliche Abhebungslimits auferlegen und gleichzeitig Notfallschluessel fuer die Wiederherstellung bereitstellen, um Benutzer vor Diebstahl zu schuetzen und dabei die ultimative Kontrolle zu bewahren. Ernteversicherungsvertraege koennen Landwirten automatisch basierend auf Wetterdatenfeeds auszahlen, wodurch die Schadensbearbeitung eliminiert und der Verwaltungsaufwand reduziert wird. Peer-to-Peer-Gluecksspielanwendungen koennen ohne jeden vertrauenswuerdigen Vermittler betrieben werden, wobei Smart Contracts Einsaetze halten und Gewinner automatisch basierend auf verifizierbaren Zufallszahlen oder realen Ereignisdaten auszahlen.
On-Chain-Vorhersagemaerkte ermoegllichen es Benutzern, auf zukuenftige Ereignisse zu wetten und schaffen leistungsfaehige Prognosemechanismen durch die Weisheit der Masse. Diese koennen mit SchellingCoin-artigen Protokollen erweitert werden, um dezentrale Orakel zu schaffen: Teilnehmer berichten unabhaengig Daten (wie Wahlergebnisse oder Wetterbedingungen), und diejenigen, deren Berichte mit der Mehrheit uebereinstimmen, erhalten Belohnungen, waehrend Ausreisser bestraft werden. Dieser kryptooekonomische Ansatz schafft Anreize fuer ehrliche Berichterstattung und kann anderen Vertraegen zuverlaessige reale Daten liefern, ohne Vertrauen in einen einzelnen Orakel-Anbieter zu erfordern.
Multi-Signatur-Wallets stellen eine weitere wichtige Anwendung dar und ermoeglichen die gemeinsame Kontrolle von Geldern zwischen mehreren Parteien. Ein 2-von-3 Multi-Sig-Wallet koennte erfordern, dass zwei von drei bestimmten Parteien eine Transaktion genehmigen, bevor Gelder ausgegeben werden koennen, nuetzlich fuer Treuhandvereinbarungen, Unternehmensschatzkammern oder persoenliche Sicherheit. Dezentrale Marktplaetze koennen Identitaetssysteme, Reputationsbewertungen, Treuhandvertraege und Streitbeilegungsmechanismen kombinieren, um Peer-to-Peer-Handel ohne zentralisierte Plattformen zu ermoeglichen. Jede dieser Anwendungen demonstriert, wie die Programmierbarkeit von Ethereum neue Vertrauensmodelle und Organisationsstrukturen ermoeglicht.
Further Applications
पहले से चर्चित प्रमुख श्रेणियों के अलावा, Ethereum कई अन्य अनुप्रयोगों को सक्षम करता है। परिष्कृत सुरक्षा सुविधाओं वाले बचत वॉलेट दैनिक निकासी सीमा लगा सकते हैं जबकि पुनर्प्राप्ति के लिए आपातकालीन keys प्रदान करते हैं, चोरी से सुरक्षा करते हुए अंतिम नियंत्रण बनाए रखते हैं। फसल बीमा contracts मौसम data feeds के आधार पर स्वचालित रूप से किसानों को भुगतान कर सकते हैं, दावा प्रसंस्करण को समाप्त करते हुए और प्रशासनिक overhead को कम करते हुए। Peer-to-peer जुआ अनुप्रयोग किसी भी विश्वसनीय मध्यस्थ के बिना संचालित हो सकते हैं, smart contracts दांव रखते हुए और सत्यापन योग्य random numbers या वास्तविक-दुनिया की घटना डेटा के आधार पर स्वचालित रूप से विजेताओं को भुगतान करते हुए।
On-chain prediction markets उपयोगकर्ताओं को भविष्य की घटनाओं पर दांव लगाने की अनुमति देते हैं, भीड़ की बुद्धि के माध्यम से शक्तिशाली पूर्वानुमान तंत्र बनाते हैं। इन्हें विकेंद्रीकृत oracles बनाने के लिए SchellingCoin-शैली प्रोटोकॉल के साथ बढ़ाया जा सकता है: प्रतिभागी स्वतंत्र रूप से डेटा (जैसे चुनाव परिणाम या मौसम की स्थिति) रिपोर्ट करते हैं, और जिनकी रिपोर्ट बहुमत से मेल खाती हैं उन्हें पुरस्कार मिलता है जबकि विचलन करने वालों को दंडित किया जाता है। यह cryptoeconomic दृष्टिकोण ईमानदार रिपोर्टिंग को प्रोत्साहित करता है और किसी एक oracle प्रदाता पर विश्वास की आवश्यकता के बिना अन्य contracts को विश्वसनीय वास्तविक-दुनिया डेटा प्रदान कर सकता है।
Multi-signature wallets एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो कई पक्षों के बीच धन का साझा नियंत्रण सक्षम करते हैं। एक 2-of-3 multi-sig wallet में धन खर्च करने से पहले तीन निर्दिष्ट पक्षों में से किन्हीं दो को transaction को मंजूरी देने की आवश्यकता हो सकती है, जो escrow व्यवस्थाओं, कॉर्पोरेट treasuries, या व्यक्तिगत सुरक्षा के लिए उपयोगी है। विकेंद्रीकृत marketplaces पहचान प्रणालियों, प्रतिष्ठा स्कोर, escrow contracts, और विवाद समाधान तंत्रों को जोड़कर केंद्रीकृत प्लेटफॉर्म के बिना peer-to-peer वाणिज्य को सक्षम कर सकते हैं। इनमें से प्रत्येक अनुप्रयोग प्रदर्शित करता है कि कैसे Ethereum की प्रोग्रामेबिलिटी नए विश्वास मॉडल और संगठनात्मक संरचनाओं को सक्षम करती है।
Miscellanea And Concerns
Ethereums Implementierung des modifizierten GHOST-Protokolls umfasst spezifische Regeln fuer die Einbeziehung und Belohnung von Onkeln. Onkel muessen direkte Kinder eines Vorfahren des aktuellen Blocks sein (zwischen 2 und 7 Generationen zurueck), muessen gueltige Block-Header sein, muessen sich von vorherigen Onkeln unterscheiden und duerfen keine direkten Vorfahren des aktuellen Blocks sein. Onkel-Bloecke erhalten 87,5% der Standard-Blockbelohnung, waehrend der einschliessende Block zusaetzliche 3,125% pro eingeschlossenem Onkel erhaelt (bis zu zwei Onkel). Diese Anreizstruktur ermutigt Miner, veraltete Bloecke zu referenzieren, die sie beobachten, was die Netzwerksicherheit staerkt und gleichzeitig Miner belohnt, die voruebergehend Pech mit der Netzwerkpropagation hatten.
Das Gebuehrensystem basiert auf dem Konzept von "Gas", wobei jede Berechnungsoperation einen festen Gas-Preis hat. Beispielsweise kostet eine Multiplikationsoperation 5 Gas, ein SHA256-Hash kostet 20 Gas, und jede Transaktion hat Grundkosten von 21.000 Gas. Benutzer geben sowohl ein Gas-Limit (maximales Gas, das sie zu verbrauchen bereit sind) als auch einen Gas-Preis (wie viel Ether sie pro Gas-Einheit zahlen) an. Dieses System dient mehreren Zwecken: Es verhindert Endlosschleifen und Denial-of-Service-Angriffe, indem sichergestellt wird, dass alle Berechnungen bezahlt werden, es schafft einen Markt fuer Blockraum, auf dem Benutzer ueber Gas-Preise bieten, und es ermoeglicht Minern, einen Mindest-Gas-Preis festzulegen, den sie zu akzeptieren bereit sind, um Netzwerkressourcen zu schuetzen.
Skalierbarkeit bleibt ein bedeutendes Anliegen, da jeder vollstaendige Knoten jede Transaktion verarbeiten muss, um den Zustand zu verifizieren. Aktuelle Blockchain-Architekturen haben Schwierigkeiten, den Transaktionsdurchsatz zentralisierter Systeme zu erreichen. Moegliche Loesungen umfassen Zustandssharding, bei dem verschiedene Knoten verschiedene Teilmengen von Transaktionen verarbeiten, und einen Uebergang von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake-Konsens, der eine effizientere Blockproduktion ermoeglichen koennte. Light Clients, die Merkle-Beweise verwenden, koennen Transaktionen verifizieren, ohne alle Bloecke zu verarbeiten, aber jemand muss trotzdem alles verarbeiten. Diese Skalierbarkeitsprobleme stellen aktive Forschungs- und Entwicklungsbereiche dar, die fuer die langfristige Lebensfaehigkeit von Ethereum entscheidend sind.
Miscellanea And Concerns
Ethereum के संशोधित GHOST प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन में uncle समावेश और पुरस्कारों के लिए विशिष्ट नियम शामिल हैं। Uncles वर्तमान block के पूर्वज के प्रत्यक्ष बच्चे होने चाहिए (2 से 7 पीढ़ियों के बीच), वैध block headers होने चाहिए, पिछले uncles से अलग होने चाहिए, और वर्तमान block के प्रत्यक्ष पूर्वज नहीं होने चाहिए। Uncle blocks मानक block reward का 87.5% प्राप्त करते हैं, जबकि शामिल करने वाला block प्रति uncle अतिरिक्त 3.125% प्राप्त करता है (अधिकतम दो uncles तक)। यह प्रोत्साहन संरचना miners को उनके द्वारा देखे गए stale blocks को संदर्भित करने के लिए प्रोत्साहित करती है, नेटवर्क सुरक्षा को मजबूत करते हुए उन miners को पुरस्कृत करती है जिन्हें नेटवर्क प्रसार में अस्थायी दुर्भाग्य का अनुभव हुआ।
शुल्क प्रणाली "gas" की अवधारणा पर आधारित है, जहां प्रत्येक कम्प्यूटेशनल ऑपरेशन की एक निश्चित gas लागत होती है। उदाहरण के लिए, एक multiplication ऑपरेशन की लागत 5 gas है, एक SHA256 hash की लागत 20 gas है, और प्रत्येक transaction की आधार लागत 21,000 gas है। उपयोगकर्ता gas limit (अधिकतम gas जो वे खपत करने को तैयार हैं) और gas price (प्रति gas इकाई कितना ether वे भुगतान करेंगे) दोनों निर्दिष्ट करते हैं। यह प्रणाली कई उद्देश्यों की सेवा करती है: यह सभी computation का भुगतान सुनिश्चित करके अनंत लूप और denial-of-service हमलों को रोकती है, यह block space के लिए एक बाजार बनाती है जहां उपयोगकर्ता gas prices के माध्यम से बोली लगाते हैं, और यह miners को न्यूनतम gas price सेट करने की अनुमति देती है जिसे वे स्वीकार करने को तैयार हैं, नेटवर्क संसाधनों की रक्षा करती है।
Scalability एक महत्वपूर्ण चिंता बनी हुई है, क्योंकि प्रत्येक पूर्ण node को state सत्यापित करने के लिए प्रत्येक transaction को प्रोसेस करना होगा। वर्तमान blockchain आर्किटेक्चर केंद्रीकृत प्रणालियों के transaction throughput से मिलान करने में संघर्ष करते हैं। संभावित समाधानों में state sharding शामिल है, जहां विभिन्न nodes transactions के विभिन्न उपसमूहों को प्रोसेस करते हैं, और proof-of-work से proof-of-stake consensus में संक्रमण, जो अधिक कुशल block उत्पादन सक्षम कर सकता है। Merkle proofs का उपयोग करने वाले light clients सभी blocks को प्रोसेस किए बिना transactions को सत्यापित कर सकते हैं, लेकिन किसी को फिर भी सब कुछ प्रोसेस करना होगा। ये scalability चुनौतियां Ethereum की दीर्घकालिक व्यवहार्यता के लिए महत्वपूर्ण अनुसंधान और विकास के सक्रिय क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करती हैं।
Conclusion
Das Ethereum-Protokoll wurde urspruenglich als verbesserte Version einer Kryptowaehrung konzipiert, die fortgeschrittene Funktionen wie On-Blockchain-Treuhand, Abhebungslimits und Finanzvertraege durch eine hochgradig verallgemeinerte Programmiersprache bereitstellt. Allerdings geht das Ethereum-Protokoll weit ueber blosse Waehrung hinaus. Protokolle rund um dezentralen Dateispeicher, dezentrale Berechnung und dezentrale Vorhersagemaerkte, neben Dutzenden anderer Konzepte, haben das Potenzial, die Effizienz der Computerindustrie erheblich zu steigern und anderen Peer-to-Peer-Protokollen einen massiven Schub zu geben, indem erstmals eine wirtschaftliche Schicht hinzugefuegt wird.
Anstatt einen begrenzten Satz von Operationen bereitzustellen, die fuer bestimmte Anwendungsfaelle konzipiert sind, stellt Ethereum eine Turing-vollstaendige Programmiersprache bereit, die es Entwicklern ermoeglicht, jede Anwendung zu bauen, die sie entwerfen koennen. Moechten Sie Ihr eigenes Finanzderivat erfinden? Ihre eigene Waehrung schaffen? Eine Regierung auf der Blockchain etablieren? All dies ist trivial mit Ethereums Skripting-System implementierbar. Die Staerke der Plattform liegt nicht in der Vorhersage, welche Anwendungen gebaut werden, sondern in der Bereitstellung der fundamentalen Infrastruktur, die deren Erstellung einfach macht.
Das Konzept einer beliebigen Zustandsuebergangsfunktion, wie vom Ethereum-Protokoll implementiert, bietet eine Plattform mit einzigartigem Potenzial. Anstatt ein geschlossenes Einzelzweck-Protokoll fuer spezifische Anwendungen in Datenspeicherung, Gluecksspiel oder Finanzen zu sein, ist Ethereum von Grund auf offen gestaltet, und wir glauben, dass es ausserordentlich gut geeignet ist, in den kommenden Jahren als Grundschicht fuer eine grosse Anzahl sowohl finanzieller als auch nicht-finanzieller Protokolle zu dienen. Die Anwendungen, die in Zukunft auf Ethereum aufgebaut werden, koennten solche sein, die wir uns heute noch nicht einmal vorstellen koennen, und diese offene Moeglichkeit repraesentiert das wahre Versprechen der Plattform.
Conclusion
Ethereum प्रोटोकॉल मूल रूप से एक cryptocurrency के उन्नत संस्करण के रूप में कल्पना किया गया था, जो एक उच्च सामान्यीकृत प्रोग्रामिंग भाषा के माध्यम से on-blockchain escrow, निकासी सीमा, और वित्तीय contracts जैसी उन्नत सुविधाएं प्रदान करता था। हालांकि, Ethereum प्रोटोकॉल केवल मुद्रा से बहुत आगे जाता है। विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज, विकेंद्रीकृत computation, और विकेंद्रीकृत prediction markets के आसपास के प्रोटोकॉल, दर्जनों अन्य अवधारणाओं के साथ, कम्प्यूटेशनल उद्योग की दक्षता को काफी बढ़ाने और पहली बार एक आर्थिक परत जोड़कर अन्य peer-to-peer प्रोटोकॉल को एक बड़ा बढ़ावा प्रदान करने की क्षमता रखते हैं।
विशिष्ट उपयोग मामलों के लिए डिज़ाइन किए गए ऑपरेशनों का एक सीमित सेट प्रदान करने के बजाय, Ethereum एक Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा प्रदान करता है जो डेवलपर्स को कोई भी अनुप्रयोग बनाने में सक्षम बनाता है जिसे वे डिज़ाइन कर सकें। अपना स्वयं का वित्तीय derivative आविष्कार करना चाहते हैं? अपनी स्वयं की मुद्रा बनाना चाहते हैं? Blockchain पर एक सरकार स्थापित करना चाहते हैं? ये सभी Ethereum की स्क्रिप्टिंग प्रणाली के साथ सरलता से कार्यान्वित करने योग्य हैं। प्लेटफॉर्म की शक्ति यह भविष्यवाणी करने में नहीं है कि कौन से अनुप्रयोग बनाए जाएंगे, बल्कि मूलभूत अवसंरचना प्रदान करने में है जो उन्हें बनाना आसान बनाती है।
Ethereum प्रोटोकॉल द्वारा कार्यान्वित एक मनमाने state transition function की अवधारणा अद्वितीय क्षमता वाला एक प्लेटफॉर्म प्रदान करती है। डेटा स्टोरेज, जुए, या वित्त में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए एक बंद-अंत, एकल-उद्देश्य प्रोटोकॉल होने के बजाय, Ethereum डिज़ाइन द्वारा खुले-अंत वाला है, और हम मानते हैं कि यह आने वाले वर्षों में बड़ी संख्या में वित्तीय और गैर-वित्तीय दोनों प्रोटोकॉल के लिए एक मूलभूत परत के रूप में सेवा करने के लिए अत्यंत उपयुक्त है। भविष्य में Ethereum पर बनाए जाने वाले अनुप्रयोग ऐसे हो सकते हैं जिनकी हम आज कल्पना भी नहीं कर सकते, और वह खुली संभावना प्लेटफॉर्म का वास्तविक वादा है।
References and Further Reading
Das Ethereum-Whitepaper baut auf umfangreichen frueheren Arbeiten in der Kryptowaehrungs- und verteilten Systemforschung auf. Das grundlegende Bitcoin-Protokoll wird in Satoshi Nakamotos originalem Paper von 2008 "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" beschrieben, das das Konzept einer Blockchain-basierten digitalen Waehrung einfuehrte. Fruehe Versuche, die Funktionalitaet von Bitcoin zu erweitern, umfassen Namecoin, ein dezentrales Namensregistrierungssystem, das Blockchain-Anwendungen jenseits von Waehrung demonstrierte, wenn auch durch Bitcoins eingeschraenkte Skripting-Faehigkeiten begrenzt.
Das Colored-Coins-Whitepaper schlug eine Methode vor, alternative Vermoegenswerte auf der Bitcoin-Blockchain darzustellen, indem bestimmte Bitcoins "eingefaerbt" werden, um andere Vermoegenswerte zu repraesentieren, waehrend Mastercoin versuchte, eine Protokollschicht ueber Bitcoin fuer komplexere Finanzinstrumente zu schaffen. Beide hoben die Einschraenkungen des Aufbaus auf Bitcoin hervor und motivierten die Notwendigkeit einer flexibleren Plattform. Das Konzept dezentraler autonomer Unternehmen, das im Bitcoin Magazine untersucht wurde, lieferte theoretische Grundlagen fuer organisatorische Governance durch Smart Contracts.
Wichtige technische Komponenten umfassen die vereinfachte Zahlungsverifizierung (SPV) fuer Light Clients, Merkle-Baeume fuer effiziente Datenverifizierung und Patricia-Tries fuer Ethereums Zustandsdarstellung. Das GHOST-Protokoll (Greedy Heaviest Observed Subtree), beschrieben in einem Kryptographie-Paper von 2013, adressiert Sicherheitsprobleme, die durch schnelle Blockzeiten entstehen, und bildet die Grundlage fuer Ethereums Konsensmechanismus. Diese Referenzen repraesentieren die intellektuellen Grundlagen, auf denen Ethereum aufgebaut wurde, und kombinieren Erkenntnisse aus Kryptowaehrung, verteilten Systemen, Kryptographie und Spieltheorie, um eine universelle Blockchain-Plattform zu schaffen.
References and Further Reading
Ethereum whitepaper cryptocurrency और वितरित प्रणालियों के अनुसंधान में व्यापक पूर्व कार्य पर आधारित है। मूलभूत Bitcoin प्रोटोकॉल का वर्णन Satoshi Nakamoto के मूल 2008 पेपर "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" में किया गया है, जिसने blockchain-आधारित डिजिटल मुद्रा की अवधारणा पेश की। Bitcoin की कार्यक्षमता का विस्तार करने के शुरुआती प्रयासों में Namecoin शामिल है, एक विकेंद्रीकृत नाम पंजीकरण प्रणाली जो मुद्रा से परे blockchain अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करती है, हालांकि Bitcoin की प्रतिबंधित स्क्रिप्टिंग क्षमताओं द्वारा सीमित।
Colored coins whitepaper ने विशिष्ट bitcoins को अन्य संपत्तियों का प्रतिनिधित्व करने के लिए "coloring" करके Bitcoin blockchain पर वैकल्पिक संपत्तियों का प्रतिनिधित्व करने की एक विधि प्रस्तावित की, जबकि Mastercoin ने अधिक जटिल वित्तीय साधनों के लिए Bitcoin के ऊपर एक प्रोटोकॉल परत बनाने का प्रयास किया। दोनों ने Bitcoin पर निर्माण की सीमाओं को उजागर किया और एक अधिक लचीले प्लेटफॉर्म की आवश्यकता को प्रेरित किया। Bitcoin Magazine में खोजी गई विकेंद्रीकृत स्वायत्त निगमों की अवधारणा ने smart contracts के माध्यम से संगठनात्मक शासन के लिए सैद्धांतिक आधार प्रदान किया।
प्रमुख तकनीकी घटकों में light clients के लिए simplified payment verification (SPV), कुशल डेटा सत्यापन के लिए Merkle trees, और Ethereum के state प्रतिनिधित्व के लिए Patricia tries शामिल हैं। 2013 के एक cryptography पेपर में वर्णित GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) प्रोटोकॉल तेज block समय से उत्पन्न सुरक्षा मुद्दों को संबोधित करता है और Ethereum के consensus तंत्र का आधार बनाता है। ये संदर्भ उन बौद्धिक नींवों का प्रतिनिधित्व करते हैं जिन पर Ethereum बनाया गया था, एक सामान्य-उद्देश्य blockchain प्लेटफॉर्म बनाने के लिए cryptocurrency, वितरित प्रणालियों, cryptography, और game theory से अंतर्दृष्टि को जोड़ते हुए।
