Ethereum: Eine Plattform der nächsten Generation für Smart Contracts und dezentrale Anwendungen
Abstract
Ethereum adalah platform cryptocurrency dan aplikasi terdesentralisasi generasi berikutnya yang memperkenalkan blockchain dengan bahasa pemrograman Turing-complete bawaan. Hal ini memungkinkan siapa saja untuk menulis smart contract dan aplikasi terdesentralisasi di mana mereka dapat membuat aturan sewenang-wenang mereka sendiri untuk kepemilikan, format transaksi, dan state transition function.
Inovasi fundamental Ethereum adalah menggabungkan teknologi blockchain yang dipelopori oleh Bitcoin dengan lingkungan pemrograman serbaguna. Sementara Bitcoin menyediakan sistem state transition sederhana untuk memindahkan mata uang dari satu akun ke akun lain, Ethereum menyediakan platform di mana pengembang dapat membangun segala jenis aplikasi terdesentralisasi yang dapat mereka bayangkan, dari mata uang alternatif dan instrumen keuangan hingga sistem pendaftaran domain dan organisasi terdesentralisasi.
Ethereum mencapai hal ini dengan membangun apa yang pada dasarnya adalah lapisan fondasi abstrak tertinggi: sebuah blockchain dengan bahasa pemrograman Turing-complete bawaan, yang memungkinkan siapa saja menulis smart contract dan aplikasi terdesentralisasi di mana mereka dapat membuat aturan sewenang-wenang mereka sendiri untuk kepemilikan, format transaksi, dan state transition function. Versi dasar Namecoin dapat ditulis dalam dua baris kode, dan protokol lain seperti mata uang dan sistem reputasi dapat dibangun dalam kurang dari dua puluh baris.
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.
Introduction and Existing Concepts
Konsep mata uang digital terdesentralisasi, serta aplikasi alternatif seperti pencatatan properti, telah ada selama beberapa dekade. Protokol e-cash anonim pada tahun 1980an dan 1990an, sebagian besar bergantung pada kriptografi primitif yang dikenal sebagai Chaumian blinding, menyediakan mata uang dengan tingkat privasi yang tinggi, namun sebagian besar protokol tersebut gagal mendapatkan daya tarik karena ketergantungan mereka pada perantara terpusat. Pada tahun 1998, b-money Wei Dai menjadi proposal pertama yang memperkenalkan gagasan menciptakan uang melalui pemecahan teka-teki komputasi serta konsensus desentralisasi, namun proposal tersebut tidak memberikan rincian tentang bagaimana konsensus desentralisasi sebenarnya dapat diterapkan.
Pada tahun 2009, mata uang terdesentralisasi untuk pertama kalinya diterapkan dalam praktiknya oleh Satoshi Nakamoto, menggabungkan cara primitif yang sudah mapan untuk mengelola kepemilikan melalui kriptografi kunci publik dengan algoritma konsensus untuk melacak siapa yang memiliki koin, yang dikenal sebagai "bukti kerja". Mekanisme di balik bukti kerja merupakan terobosan karena memecahkan dua masalah secara bersamaan. Pertama, ini memberikan algoritma konsensus yang sederhana dan cukup efektif, yang memungkinkan node dalam jaringan untuk secara kolektif menyetujui serangkaian pembaruan kanonik terhadap status Bitcoin ledger. Kedua, hal ini memberikan mekanisme yang memungkinkan masuknya secara bebas ke dalam proses konsensus, memecahkan masalah politik dalam memutuskan siapa yang dapat mempengaruhi konsensus, sekaligus mencegah serangan sibil.
Blockchain Bitcoin telah terbukti sangat kuat selama bertahun-tahun beroperasi, namun pada dasarnya terbatas. Bahasa skrip Bitcoin sengaja dirancang untuk membatasi dan tidak lengkap Turing, tidak memiliki loop dan banyak fitur lain yang diperlukan untuk membangun aplikasi yang lebih kompleks. Batasan ini ada untuk mencegah loop tak terbatas dan bentuk serangan komputasi lainnya, namun sangat membatasi apa yang dapat dibangun di atas Bitcoin.
Selama lima tahun terakhir, ada sejumlah upaya untuk memperluas fungsionalitas Bitcoin. Koin berwarna berupaya menggunakan blockchain Bitcoin untuk melacak kepemilikan aset alternatif, Namecoin berupaya membuat basis data pendaftaran nama yang terdesentralisasi, dan berbagai protokol metacoin bertujuan untuk membangun lapisan tambahan di atas Bitcoin. Meskipun pendekatan ini menjanjikan, pendekatan ini pada akhirnya dibatasi oleh kemampuan skrip Bitcoin dan ketidakmampuan untuk mengakses data blockchain dari dalam skrip.
Apa yang Ethereum ingin sediakan adalah blockchain dengan bahasa pemrograman lengkap Turing yang terintegrasi dan lengkap yang dapat digunakan untuk membuat "kontrak" yang dapat digunakan untuk mengkodekan fungsi transisi keadaan sewenang-wenang, memungkinkan pengguna untuk membuat salah satu sistem yang dijelaskan di atas, serta banyak sistem lain yang belum kita bayangkan, hanya dengan menulis logika dalam beberapa baris kode.
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.
Bitcoin As A State Transition System
Dari sudut pandang teknis, ledger dari mata uang kripto seperti Bitcoin dapat dianggap sebagai sistem transisi keadaan, di mana terdapat "keadaan" yang terdiri dari status kepemilikan semua bitcoin yang ada dan "fungsi transisi keadaan" yang mengambil keadaan dan transaksi dan menghasilkan keadaan baru yang merupakan hasilnya. Dalam sistem perbankan standar, misalnya, keadaan adalah neraca, transaksi adalah permintaan untuk memindahkan \(X dari A ke B, dan fungsi transisi keadaan mengurangi nilai dalam rekening A sebesar \)X dan meningkatkan nilai dalam rekening B sebesar \(X. Jika akun A memiliki kurang dari \)X, fungsi transisi keadaan akan mengembalikan kesalahan.
"Negara" di Bitcoin adalah kumpulan semua koin (secara teknis, "keluaran transaksi yang belum terpakai" atau UTXO) yang telah dicetak dan belum dibelanjakan, dengan setiap UTXO memiliki denominasi dan pemilik (ditentukan oleh alamat 20-byte yang pada dasarnya merupakan kunci publik kriptografi). Suatu transaksi berisi satu atau lebih masukan, dengan setiap masukan berisi referensi ke UTXO yang ada dan tanda tangan kriptografi yang dihasilkan oleh kunci pribadi yang terkait dengan alamat pemilik, dan satu atau lebih keluaran, dengan setiap keluaran berisi UTXO baru untuk ditambahkan ke negara.
Fungsi transisi keadaan APPLY(S,TX) - S' dapat didefinisikan secara kasar sebagai berikut:
- Untuk setiap masukan di TX, jika UTXO yang direferensikan tidak ada di S, kembalikan kesalahan.
- Jika tanda tangan yang diberikan tidak cocok dengan pemilik UTXO, kembalikan kesalahan.
- Jika jumlah denominasi semua input UTXO lebih kecil dari jumlah denominasi semua output UTXO, kembalikan kesalahan.
- Kembalikan S dengan semua input UTXO dihapus dan semua output UTXO ditambahkan.
Paruh pertama dari langkah pertama mencegah pengirim transaksi membelanjakan koin yang tidak ada, paruh kedua dari langkah pertama mencegah pengirim transaksi membelanjakan koin orang lain, dan langkah kedua menerapkan konservasi nilai. Untuk menggunakan ini sebagai pembayaran, protokolnya adalah sebagai berikut: misalkan Alice ingin mengirim 11,7 BTC ke Bob. Pertama, Alice akan mencari satu set UTXO yang dia miliki yang totalnya mencapai setidaknya 11,7 BTC. Secara realistis, Alice tidak akan bisa mendapatkan tepat 11,7 BTC; katakanlah bilangan terkecil yang dapat diperolehnya adalah 6+4+2=12. Dia kemudian membuat transaksi dengan tiga input dan dua output tersebut. Output pertama akan menjadi 11,7 BTC dengan alamat Bob sebagai pemiliknya, dan output kedua akan menjadi sisa 0,3 BTC "perubahan", dengan pemiliknya adalah Alice sendiri.
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.
Mining
Jika kita mempunyai akses terhadap layanan terpusat yang dapat dipercaya, sistem ini akan mudah diterapkan; itu bisa saja diberi kode persis seperti yang dijelaskan, menggunakan hard drive server terpusat untuk melacak keadaan. Namun, dengan Bitcoin kami mencoba membangun sistem mata uang yang terdesentralisasi, jadi kami perlu menggabungkan sistem transaksi negara dengan sistem konsensus untuk memastikan bahwa semua orang menyetujui urutan transaksi. Proses konsensus terdesentralisasi Bitcoin mengharuskan node di jaringan untuk terus berupaya menghasilkan paket transaksi yang disebut "blok". Jaringan ini dimaksudkan untuk menghasilkan kira-kira satu blok setiap sepuluh menit, dengan setiap blok berisi stempel waktu, nonce, referensi ke (yaitu hash dari) blok sebelumnya dan daftar semua transaksi yang telah terjadi sejak blok sebelumnya.
Seiring waktu, hal ini menciptakan "blockchain" yang terus-menerus dan terus berkembang yang terus diperbarui untuk mewakili keadaan terbaru dari Bitcoin ledger. Algoritma untuk memeriksa apakah suatu blok valid, dinyatakan dalam paradigma ini, adalah sebagai berikut:
- Periksa apakah blok sebelumnya yang direferensikan oleh blok tersebut ada dan valid.
- Periksa apakah stempel waktu blok lebih besar dari blok sebelumnya dan kurang dari 2 jam ke depan.
- Periksa apakah bukti kerja pada blok tersebut valid.
- Misalkan S adalah keadaan pada akhir blok sebelumnya.
- Misalkan TX adalah daftar transaksi blok dengan n transaksi. Untuk semua i di 0...n-1, setel S = APPLY(S,TX[i]). Jika ada aplikasi yang mengembalikan kesalahan, keluar dan kembalikan false.
- Kembalikan nilai true, dan daftarkan S sebagai keadaan di akhir blok ini.
Pada dasarnya, setiap transaksi dalam blok harus menyediakan transisi keadaan yang valid dari keadaan kanonik sebelum transaksi dieksekusi ke keadaan baru. Perhatikan bahwa negara bagian tidak dikodekan dalam blok dengan cara apa pun; ini murni sebuah abstraksi untuk diingat oleh node yang memvalidasi dan hanya dapat (secara aman) dihitung untuk blok mana pun dengan memulai dari keadaan asal dan secara berurutan menerapkan setiap transaksi di setiap blok.
Penambang diberi imbalan atas pekerjaan komputasi mereka dengan bitcoin yang baru dibuat ditambah biaya transaksi. Proses penambangan bekerja sebagai berikut: penambang mengambil header blok dan berulang kali melakukan hash dengan nilai nonce yang berbeda hingga mereka menemukan hash yang berada di bawah target kesulitan tertentu. Ketika seorang penambang menemukan hash tersebut, mereka menyiarkan blok tersebut ke jaringan, dan node lain memverifikasi bahwa hash tersebut valid dan bahwa semua transaksi di blok tersebut valid. Target kesulitan secara otomatis disesuaikan oleh protokol setiap blok tahun 2016 (kira-kira dua minggu) untuk memastikan bahwa blok diproduksi pada tingkat yang kira-kira konstan.
Perlu diingat bahwa dalam jangka panjang, keamanan blockchain bergantung pada insentif finansial yang dimiliki penambang untuk berperilaku jujur. Jika penyerang mengendalikan lebih dari 50% kekuatan penambangan jaringan, mereka berpotensi melakukan "serangan 51%" dengan menciptakan blockchain alternatif yang tumbuh lebih cepat daripada rantai jujur. Namun, serangan seperti itu akan memerlukan sumber daya komputasi yang sangat besar dan kemungkinan besar akan mengakibatkan imbalan penambangan penyerang menjadi tidak berharga karena jaringan kehilangan kepercayaan terhadap integritas blockchain.
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.
Merkle Trees
Pohon Merkle adalah struktur data mendasar yang digunakan di blok Bitcoin untuk memungkinkan verifikasi penyertaan transaksi yang efisien dan aman. Pohon Merkle adalah pohon biner hash di mana node daun berisi hash dari transaksi individual, dan setiap node interior berisi hash dari dua anaknya, yang secara rekursif membangun hingga satu hash root yang disimpan di header blok. Struktur hierarki ini memungkinkan siapa pun untuk memverifikasi bahwa transaksi tertentu termasuk dalam blok dengan hanya mengunduh cabang Merkle—rantai hash dari transaksi hingga ke akar—daripada mengunduh semua transaksi di blok.
Peningkatan efisiensinya sangat besar: meskipun node Bitcoin penuh harus menyimpan seluruh blockchain (sekitar 15 GB pada tahun 2013), node verifikasi pembayaran (SPV) yang disederhanakan hanya perlu mengunduh header blok yang berisi akar Merkle, yang hanya memerlukan data sebesar 4 MB. Untuk memverifikasi suatu transaksi, node SPV meminta cabang Merkle dari node penuh, yang hanya memerlukan data O(log n) di mana n adalah jumlah transaksi dalam satu blok. Penskalaan logaritmik ini memungkinkan untuk menjalankan klien ringan di perangkat seluler dan lingkungan dengan sumber daya rendah.
Penggunaan pohon Merkle oleh Bitcoin menunjukkan prinsip utama: struktur kriptografi dapat secara signifikan mengurangi kepercayaan dan kebutuhan sumber daya untuk berpartisipasi dalam jaringan terdesentralisasi. Prinsip yang sama mendasari desain Ethereum, di mana pohon Merkle digunakan tidak hanya untuk transaksi tetapi juga untuk penyimpanan negara dan tanda terima, sehingga memungkinkan protokol klien ringan yang lebih canggih.
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.
Alternative Blockchain Applications
Keberhasilan blockchain Bitcoin menginspirasi banyak upaya untuk memperluas konsep ini lebih dari sekadar mata uang sederhana. Namecoin, diluncurkan pada tahun 2010, adalah salah satu contoh paling awal—database pendaftaran nama terdesentralisasi yang dibangun di atas blockchain, memungkinkan pengguna untuk mendaftarkan nama dalam namespace terdistribusi yang tidak dapat disensor atau dicabut oleh otoritas pusat. Koin berwarna muncul sebagai cara untuk mewakili aset alternatif di blockchain Bitcoin dengan "menandai" keluaran transaksi tertentu untuk mewakili kepemilikan aset dunia nyata, saham perusahaan, atau mata uang kripto lainnya. Metacoin dan meta-protokol seperti Mastercoin (kemudian Omni) melapisi fungsionalitas tambahan di atas Bitcoin dengan menyandikan data tambahan dalam transaksi Bitcoin dan membangun aturan protokol terpisah di atasnya.
Namun, semua pendekatan ini mengalami keterbatasan mendasar yang disebabkan oleh arsitektur Bitcoin. Bahasa skrip Bitcoin sengaja dibatasi—tidak dapat mengakses status blockchain, tidak memiliki loop dan aliran kontrol yang kompleks, dan memberikan introspeksi terbatas ke dalam nilai transaksi. Membangun aplikasi yang canggih memerlukan solusi yang sulit: mengkodekan metadata dalam bidang transaksi yang tidak pernah dimaksudkan untuk tujuan tersebut, mengandalkan infrastruktur off-chain untuk logika yang kompleks, atau menerima batasan ketat pada apa yang dapat dicapai oleh protokol.
Kendala ini memotivasi pencarian platform blockchain yang lebih bertujuan umum. Daripada membangun protokol tujuan khusus lainnya di atas fondasi terbatas Bitcoin, Ethereum mengambil pendekatan yang berbeda: menyediakan blockchain dengan bahasa pemrograman lengkap Turing bawaan, memungkinkan siapa pun untuk menulis kontrak pintar dan aplikasi terdesentralisasi dengan aturan sewenang-wenang untuk kepemilikan, format transaksi, dan fungsi transisi keadaan.
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.
Scripting
Bitcoin Script, bahasa yang digunakan untuk menentukan kondisi pengeluaran untuk transaksi Bitcoin, sengaja dirancang dengan keterbatasan yang parah. Ini bukan Turing yang lengkap—terutama, ia tidak memiliki loop dan struktur aliran kontrol yang kompleks. Bahasa ini beroperasi sebagai lingkungan eksekusi berbasis tumpukan sederhana di mana operasi mendorong dan memunculkan nilai, mengevaluasi kondisi kriptografi, dan pada akhirnya mengembalikan nilai benar atau salah untuk menentukan apakah suatu transaksi valid. Meskipun kesederhanaan ini memberikan manfaat keamanan dan membuat analisis formal lebih mudah, hal ini juga membuat banyak jenis aplikasi menjadi tidak mungkin untuk diimplementasikan.
Keterbatasan ini terbagi dalam tiga kategori utama. Pertama, kurangnya kelengkapan Turing menghalangi penerapan mesin negara yang kompleks, pohon keputusan, atau algoritma apa pun yang memerlukan iterasi. Kedua, kebutaan nilai berarti bahwa skrip tidak dapat menentukan kontrol menyeluruh atas jumlah penarikan—UTXO hanya dapat dibelanjakan secara keseluruhan, dengan perubahan dikirim ke keluaran baru. Sebuah skrip tidak dapat, misalnya, membatasi penarikan hingga maksimum X per hari dan membiarkan sisanya terkunci. Ketiga, kurangnya kesadaran akan status blockchain berarti bahwa UTXO sudah terpakai atau tidak terpakai tanpa status perantara, membuat kontrak multi-tahap tidak mungkin diterapkan secara on-chain.
Kendala-kendala ini membuat aplikasi canggih seperti organisasi otonom terdesentralisasi, dompet tabungan dengan batas penarikan, pertukaran terdesentralisasi, atau pasar prediksi menjadi tidak mungkin atau memerlukan mekanisme off-chain yang canggung. Kontrak keuangan tingkat lanjut mungkin memerlukan akses ke data pasar, kemampuan untuk mempertahankan keadaan internal di berbagai transaksi, dan logika kondisional yang kompleks—tidak ada satupun yang dapat disediakan oleh Skrip Bitcoin. Ethereum menghilangkan batasan ini dengan menyediakan bahasa lengkap Turing dengan akses penuh ke status blockchain.
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.
Ethereum
Tujuan mendasar Ethereum adalah untuk menyediakan blockchain dengan bahasa pemrograman lengkap Turing yang memungkinkan siapa saja untuk menulis kontrak pintar dan aplikasi terdesentralisasi di mana mereka dapat membuat aturan sewenang-wenang mereka sendiri untuk kepemilikan, format transaksi, dan fungsi transisi negara. Daripada merancang protokol untuk aplikasi spesifik seperti mata uang, pendaftaran nama, atau perdagangan aset, Ethereum menyediakan lapisan dasar—platform komputasi terdistribusi berbasis blockchain yang dapat digunakan pengembang untuk membangun aplikasi apa pun yang dapat mereka bayangkan.
Arsitekturnya berbeda secara mendasar dari model UTXO Bitcoin. Ethereum menggunakan sistem berbasis akun dimana status blockchain terdiri dari pemetaan dari alamat ke objek akun. Setiap akun memiliki saldo, penghitung transaksi (nonce), dan untuk akun kontrak, kode dan penyimpanan terkait. Platform ini mencakup bahasa pemrograman lengkap Turing bawaan untuk menulis kode kontrak yang dijalankan di Mesin Virtual Ethereum (EVM), lingkungan eksekusi berbasis tumpukan yang memproses transaksi dan transisi status.
Sifat umum ini memungkinkan beragam penerapan: mata uang kripto alternatif dengan aturan penerbitan khusus, derivatif keuangan dan stablecoin, sistem identitas dan reputasi, penyimpanan file terdesentralisasi, organisasi otonom terdesentralisasi (DAO), dan banyak lagi. Whitepaper tersebut menekankan bahwa Ethereum tidak dioptimalkan untuk kasus penggunaan tertentu, melainkan menyediakan blok bangunan dasar—akun, transaksi, bahasa Turing-lengkap, dan eksekusi gas-metered—yang dapat digabungkan oleh pengembang untuk menciptakan aplikasi apa pun yang dibutuhkan ekosistem.
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 Accounts
Di Ethereum, negara bagian terdiri dari akun-akun, dan ada dua tipe dasar. Akun yang dimiliki secara eksternal (EOA) dikendalikan oleh kunci pribadi dan tidak memiliki kode terkait—mereka mewakili pengguna manusia atau entitas eksternal yang berinteraksi dengan blockchain. Akun kontrak dikendalikan oleh kode kontraknya dan diaktifkan ketika mereka menerima pesan atau transaksi. Kedua jenis ini memiliki struktur yang sama: setiap akun memiliki nonce (penghitung yang digunakan untuk memastikan setiap transaksi hanya dapat diproses satu kali), saldo eter, dan untuk kontrak khususnya, kode kontrak dan penyimpanan persisten.
Ether adalah mata uang kripto internal utama Ethereum, yang berfungsi sebagai media transfer nilai dan unit dasar untuk membayar biaya transaksi (gas). Tidak seperti model UTXO Bitcoin di mana nilai didistribusikan ke beberapa keluaran yang tidak terpakai, akun Ethereum mempertahankan saldo sederhana yang bertambah saat mereka menerima eter dan menurun saat mereka mengirimkannya. Model berbasis akun ini menyederhanakan banyak jenis aplikasi, terutama yang memerlukan keadaan persisten atau kontrol akses yang kompleks, meskipun model ini memperkenalkan pertimbangan keamanan yang berbeda dibandingkan dengan pendekatan Bitcoin.
Perbedaan antara EOA dan akun kontrak sangat penting untuk memahami pengoperasian Ethereum. EOA dapat memulai transaksi dengan membuat dan menandatangani pesan dengan kunci pribadi mereka, membayar biaya bahan bakar agar transaksi mereka dimasukkan dalam blok. Akun kontrak tidak dapat memulai transaksi sendiri tetapi dapat mengirim pesan ke kontrak lain sebagai respons terhadap penerimaan transaksi atau pesan, sehingga memungkinkan rantai eksekusi yang kompleks di mana satu transaksi eksternal memicu beberapa interaksi kontrak-ke-kontrak.
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.
Messages and Transactions
Transaksi di Ethereum adalah paket data bertanda tangan yang dibuat oleh akun milik eksternal dan disiarkan ke jaringan. Sebuah transaksi berisi alamat penerima, tanda tangan kriptografi yang membuktikan identitas pengirim, jumlah eter yang akan ditransfer, bidang data opsional (penting untuk berinteraksi dengan kontrak), STARTGAS (jumlah maksimum langkah komputasi yang boleh dilakukan transaksi), dan GASPRICE (biaya per langkah komputasi yang bersedia dibayar oleh pengirim). Penambang mengumpulkan transaksi ini, memvalidasinya, mengeksekusinya, dan memasukkannya ke dalam blok, menerima biaya bahan bakar sebagai kompensasinya.
Pesan secara konseptual mirip dengan transaksi tetapi dihasilkan oleh kontrak dan bukan oleh aktor eksternal. Ketika kode kontrak dijalankan, ia dapat mengirim pesan ke kontrak lain—pesan internal ini berisi pengirim (alamat kontrak), penerima, jumlah eter yang akan ditransfer, muatan data opsional, dan batas STARTGAS. Pesan memungkinkan komunikasi kontrak-ke-kontrak, memungkinkan aplikasi kompleks dibangun dari beberapa kontrak yang saling berinteraksi, bukan program monolitik.
Mekanisme gas sangat penting untuk mencegah penyalahgunaan: setiap langkah komputasi, operasi penyimpanan, dan byte data dalam suatu transaksi menggunakan gas. Jika transaksi kehabisan bahan bakar sebelum diselesaikan, semua perubahan status akan dikembalikan (kecuali pembayaran bahan bakar ke penambang), sehingga mencegah loop tak terbatas atau perhitungan berlebihan yang menghentikan jaringan hingga terhenti. Pengirim menentukan total anggaran gas (STARTGAS) dan harga yang bersedia mereka bayarkan per unit (GASPRICE), dan setiap gas yang tidak terpakai akan dikembalikan setelah eksekusi selesai.
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.
Ethereum State Transition Function
Fungsi transisi keadaan Ethereum APPLY(S,TX) - S' mendefinisikan bagaimana suatu transaksi mengubah keadaan blockchain, dan mengikuti urutan langkah yang tepat. Pertama, sistem memeriksa validitas transaksi: memverifikasi kebenaran tanda tangan, mengonfirmasi bahwa nonce cocok dengan nonce akun pengirim, dan memastikan pengirim memiliki saldo yang cukup untuk membayar biaya di muka (STARTGAS × GASPRICE ditambah nilai yang dikirim). Jika ada pemeriksaan yang gagal, transaksi ditolak sebelum eksekusi dimulai. Jika valid, biaya transaksi dipotong dari rekening pengirim, nonce pengirim bertambah, dan penghitung bahan bakar awal diatur ke STARTGAS dikurangi biaya per byte untuk data transaksi.
Selanjutnya, sistem mentransfer nilai eter yang ditentukan dari pengirim ke penerima. Jika penerima adalah akun milik eksternal, transaksi selesai. Jika penerimanya adalah akun kontrak, kode kontrak akan berjalan di Mesin Virtual Ethereum, menggunakan bahan bakar untuk setiap operasi hingga kode berhasil diselesaikan, kode dihentikan secara eksplisit, atau bahan bakar habis. Selama eksekusi, kontrak dapat membaca dan mengubah penyimpanannya, mengirim pesan ke kontrak lain, dan membuat kontrak baru.
Terakhir, jika transfer nilai gagal (saldo tidak mencukupi) atau eksekusi kode gagal (kehabisan bahan bakar atau terjadi kesalahan), semua perubahan status akan dikembalikan—kecuali pengirim masih membayar biaya bahan bakar kepada penambang untuk perhitungan yang dilakukan. Jika eksekusi berhasil, sisa gas dikembalikan ke pengirim, dan gas yang telah dikonsumsi dikirim ke penambang sebagai biaya. Mekanisme ini memastikan bahwa penambang mendapat kompensasi untuk komputasi sekaligus mencegah eksekusi yang tidak terkendali memakan sumber daya yang tidak terbatas.
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.
Code Execution
Mesin Virtual Ethereum (EVM) adalah lingkungan runtime tempat kode kontrak dijalankan—mesin virtual tingkat rendah berbasis tumpukan yang konsepnya serupa dengan Mesin Virtual Java atau WebAssembly. Kode kontrak disimpan sebagai urutan byte, di mana setiap byte mewakili operasi (opcode) yang dapat dijalankan oleh EVM. Model eksekusi sengaja dibuat sederhana dan deterministik: setiap node yang menjalankan EVM dengan status input dan transaksi yang sama harus mencapai status output yang sama, sehingga memastikan konsensus di seluruh jaringan.
EVM menyediakan tiga jenis penyimpanan berbeda untuk komputasi. Tumpukan adalah struktur masuk terakhir keluar pertama (LIFO) yang dibatasi hingga 1024 elemen, digunakan untuk nilai operasi langsung. Memori adalah array byte yang dapat diperluas tanpa batas yang hanya bertahan selama satu panggilan pesan dan diatur ulang di antara eksekusi. Penyimpanan adalah penyimpanan nilai kunci persisten yang dikaitkan secara permanen dengan setiap akun kontrak, tempat kontrak mempertahankan status jangka panjangnya di seluruh transaksi. Jenis penyimpanan ini memiliki harga yang berbeda dalam hal gas—operasi tumpukan dan memori murah, sedangkan operasi penyimpanan mahal untuk mencegah pembengkakan blockchain.
Selama eksekusi, kode kontrak memiliki akses ke konteks penting: kode tersebut dapat membaca alamat pengirim pesan, jumlah eter yang dikirim, muatan data yang disediakan oleh pemanggil, dan properti tingkat blok seperti nomor blok saat ini, stempel waktu, dan alamat penambang. Kode ini dapat mengembalikan array byte keluaran ke pemanggil dan dapat mengirim pesan ke kontrak lain atau membuat kontrak baru. Model eksekusi ini adalah Turing-complete—loop dan aliran kontrol yang kompleks dimungkinkan—tetapi mekanisme gas memastikan bahwa semua komputasi berakhir dalam waktu yang terbatas, memecahkan masalah penghentian secara ekonomis dibandingkan melalui batasan bahasa.
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.
Blockchain and Mining
Blockchain Ethereum pada dasarnya mirip dengan Bitcoin, berfungsi sebagai database yang berisi setiap transaksi yang pernah dieksekusi. Namun, meskipun Bitcoin hanya menyimpan daftar transaksi, Ethereum menyimpan daftar transaksi dan status terkini. Setiap blok di Ethereum berisi hash blok sebelumnya, root status (hash root dari percobaan Merkle Patricia yang mewakili seluruh status), root transaksi, root penerimaan (menyimpan data dari eksekusi transaksi), beserta nilai kesulitan, stempel waktu, dan nonce. Negara bagian itu sendiri adalah alamat pemetaan Merkle Patricia trie yang besar ke objek akun, di mana setiap akun memiliki saldo, nonce, kode (jika ada), dan penyimpanan.
Ethereum menggunakan versi modifikasi dari protokol GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) untuk mengatasi masalah keamanan yang timbul dari waktu blok yang cepat. Dalam protokol rantai terpanjang tradisional, blok cepat menyebabkan tingkat stale yang tinggi, mengurangi keamanan jaringan dan meningkatkan risiko sentralisasi karena penambang besar membuang lebih sedikit komputasi pada stales. GHOST menyertakan blok lama (disebut "paman" di Ethereum) dalam perhitungan rantai mana yang terpanjang, dan memberikan sebagian imbalan kepada blok paman, sehingga memberi insentif kepada penambang untuk mereferensikannya. Hal ini memungkinkan Ethereum mempertahankan waktu blok target sekitar 12 detik sambil menjaga keamanan jaringan.
Algoritme penambangan bekerja mirip dengan proof-of-work Bitcoin, mengharuskan penambang untuk menemukan nonce sehingga hash blok berada di bawah target kesulitan tertentu. Namun, algoritme penambangan memori keras (Ethash) Ethereum dirancang agar tahan terhadap ASIC, sehingga mendorong ekosistem penambangan yang lebih terdesentralisasi. Tingkat kesulitannya disesuaikan secara dinamis berdasarkan waktu blok untuk mempertahankan target ~12 detik, memastikan produksi blok yang konsisten sementara protokol GHOST memberikan jaminan keamanan meskipun waktu blok lebih cepat dibandingkan dengan rata-rata 10 menit Bitcoin.
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.
Applications
Aplikasi yang dapat dibangun di Ethereum terbagi dalam tiga kategori besar. Kategori pertama adalah aplikasi keuangan, yang memberikan pengguna cara yang lebih canggih untuk mengelola dan menandatangani kontrak yang melibatkan uang mereka. Ini termasuk sub-mata uang, derivatif keuangan, kontrak lindung nilai, dompet tabungan dengan batas penarikan, surat wasiat yang mendistribusikan dana secara otomatis, dan bahkan kontrak kerja yang menghitung pembayaran berdasarkan penyelesaian pekerjaan yang diverifikasi. Aplikasi ini memanfaatkan kemampuan program Ethereum untuk menciptakan instrumen keuangan kompleks yang tidak mungkin atau sangat sulit diterapkan dalam sistem tradisional atau bahkan pada Bitcoin.
Kategori kedua adalah aplikasi semi-keuangan, yang melibatkan uang namun ada juga komponen non-moneter yang substansial dalam apa yang dilakukan. Contoh sempurna adalah pemberian hadiah yang dipaksakan sendiri untuk solusi masalah komputasi. Seseorang dapat memposting masalah komputasi bersama dengan hadiahnya, dan kontrak dapat secara otomatis memverifikasi solusi yang diajukan dan membayar hadiah untuk jawaban pertama yang benar. Kategori ini menjembatani keuangan murni dan domain lainnya, menggunakan insentif ekonomi untuk memecahkan masalah atau mengoordinasikan perilaku.
Kategori ketiga adalah aplikasi yang tidak ada kaitannya sama sekali dengan uang, seperti pemungutan suara online dan sistem pemerintahan yang terdesentralisasi. Aplikasi non-keuangan ini menunjukkan fleksibilitas Ethereum sebagai platform tujuan umum. Contohnya termasuk sistem nama domain terdesentralisasi seperti Namecoin, sistem reputasi, penyimpanan file terdesentralisasi, dan alat tata kelola organisasi. Dari semua jenis aplikasi ini, sistem token muncul sebagai yang paling umum dan mendasar, berfungsi sebagai landasan bagi banyak aplikasi lainnya.
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.
Token Systems
Sistem token ternyata sangat mudah diterapkan di Ethereum, meskipun merupakan salah satu aplikasi yang paling kuat dan umum. Pada intinya, sistem token hanyalah sebuah database dengan satu operasi: kurangi X unit dari akun A dan tambahkan X unit ke akun B, dengan syarat A memiliki setidaknya X unit sebelum transaksi dan transaksi tersebut disahkan oleh A. Implementasinya memerlukan pemeliharaan pemetaan alamat ke saldo dan menyediakan fungsi transfer yang melakukan pemeriksaan yang sesuai sebelum memindahkan token antar akun.
Kode kontrak untuk sistem token dasar sangat sederhana dan dapat ditulis hanya dalam beberapa baris. Ini terdiri dari struktur data yang memetakan alamat ke saldo, fungsi inisialisasi yang menetapkan pasokan token awal, dan fungsi transfer yang memeriksa saldo dan otorisasi pengirim sebelum melakukan transfer. Kesederhanaan ini sangat kontras dengan kompleksitas yang diperlukan untuk mengimplementasikan sistem serupa di Bitcoin, yang memerlukan solusi dan batasan yang signifikan karena kemampuan skrip Bitcoin yang terbatas.
Token di Ethereum dapat mewakili hampir semua hal yang bernilai. Mereka mungkin mewakili sub-mata uang dengan kebijakan moneter mereka sendiri, derivatif keuangan yang melacak aset eksternal, saham perusahaan dengan hak dividen, poin loyalitas dalam program pelanggan, komoditas seperti emas atau minyak, atau bahkan representasi properti fisik. Kemampuan program Ethereum memungkinkan token ini memiliki aturan sewenang-wenang yang mengatur perilakunya, seperti pembatasan transfer, mekanisme pembakaran otomatis, distribusi dividen, atau hak tata kelola. Fleksibilitas ini menjadikan sistem token sebagai landasan dasar bagi sebagian besar ekosistem Ethereum.
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.
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
Derivatif keuangan mewakili salah satu aplikasi kontrak pintar Ethereum yang paling mendasar dan penting. Kontrak lindung nilai sederhana menunjukkan mekanisme dasar: pihak A menyetor sejumlah eter senilai \(1000, pihak B menyetor jumlah yang setara, dan kontrak mencatat nilai eter USD pada saat itu menggunakan umpan data. Setelah 30 hari, kontrak menghitung ulang nilainya dan mengirimkan eter senilai \)1000 ke A dan sisanya ke B. Jika harga eter naik, A menerima lebih sedikit eter tetapi mempertahankan nilai $1000; jika jatuh, A menerima lebih banyak eter untuk mempertahankan nilainya. Hal ini memungkinkan A melakukan lindung nilai terhadap volatilitas sementara B berspekulasi mengenai pergerakan harga.
Implementasi kontrak tersebut memerlukan akses ke data eksternal melalui kontrak oracle atau data feed. Oracle ini memberikan informasi harga, data cuaca, atau informasi dunia nyata lainnya yang perlu dilaksanakan oleh kontrak dengan benar. Meskipun oracle memperkenalkan ketergantungan kepercayaan, mereka dapat dirancang dengan redundansi dan insentif ekonomi kripto untuk menyediakan data yang andal. Kontrak itu sendiri hanya menanyakan oracle, melakukan penghitungan berdasarkan data tersebut, dan mendistribusikan dana sesuai dengan logika terprogramnya.
Stablecoin dan instrumen keuangan yang lebih kompleks dapat dibangun menggunakan mekanisme serupa. Kontrak stablecoin mungkin mempertahankan cadangan eter dan menerbitkan token yang dipatok ke mata uang fiat, secara otomatis menyesuaikan persyaratan pasokan atau jaminan berdasarkan harga. Kontrak opsi, kontrak berjangka, swap, dan turunan lainnya yang biasanya memerlukan kerangka hukum yang rumit dan perantara tepercaya dapat dikodekan sebagai kontrak pintar yang dapat dijalankan sendiri. Infrastruktur keuangan yang dapat diprogram ini memungkinkan rekayasa keuangan yang canggih dengan tetap menjaga transparansi dan jaminan keamanan teknologi blockchain.
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.
Identity and Reputation Systems
Sistem registrasi nama yang mirip dengan Namecoin dapat diterapkan dengan mudah di Ethereum dan berfungsi sebagai contoh paling sederhana dari sistem identitas. Kontrak memelihara database dengan nama pemetaan tabel nilai kunci ke data terkait (seperti alamat IP, kunci publik, atau informasi lainnya). Siapa pun dapat mendaftarkan nama dengan mengirimkan transaksi ke kontrak dengan sedikit biaya pendaftaran, dengan syarat nama tersebut belum diambil. Pemilik dapat memperbarui data terkait kapan saja, dan nama dapat dibuat dapat dialihkan atau permanen sesuai dengan aturan yang tercantum dalam kontrak.
Sistem identitas yang lebih canggih dapat dibangun di atas landasan ini untuk mencakup skor reputasi, jaringan hubungan kepercayaan, dan verifikasi identitas yang terdesentralisasi. Misalnya, sebuah kontrak dapat mempertahankan skor reputasi berdasarkan transaksi terverifikasi, peringkat rekan, atau penyelesaian tugas. Skor ini akan terlihat secara publik dan secara kriptografis dikaitkan dengan alamat tertentu, sehingga menciptakan reputasi portabel yang dapat mengikuti pengguna di seluruh aplikasi. Sistem jaringan kepercayaan dapat memungkinkan pengguna untuk menjamin identitas orang lain, membangun grafik sosial yang membantu membedakan pengguna yang sah dari pelaku kejahatan.
Sistem identitas dan reputasi tersebut menjadi sangat kuat ketika terintegrasi dengan aplikasi lain. Pasar mungkin memerlukan skor reputasi minimum untuk penjual, platform pinjaman dapat menyesuaikan suku bunga berdasarkan reputasi peminjam, atau jaringan sosial dapat menggunakan web kepercayaan untuk memfilter spam dan konten penipuan. Dengan menyediakan infrastruktur bersama untuk identitas yang dapat ditanyakan oleh aplikasi apa pun, Ethereum memungkinkan kelas baru aplikasi berbasis kepercayaan yang tidak bergantung pada penyedia identitas terpusat atau sistem reputasi kepemilikan.
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.
Decentralized File Storage
Penyimpanan file terdesentralisasi dapat diterapkan melalui kontrak Ethereum yang berkoordinasi antara pengguna yang membutuhkan penyimpanan dan penyedia yang menawarkannya. Dalam model "Dropbox terdesentralisasi", pengguna akan membayar biaya bulanan untuk mengunggah file, dengan kontrak yang mendistribusikan pembayaran ke penyedia penyimpanan yang membuktikan bahwa mereka benar-benar menyimpan data. Mekanisme pembuktian bekerja melalui tantangan kriptografi berkala: kontrak secara acak memilih bagian file dan meminta penyedia untuk memberikan bukti pohon Merkle yang menunjukkan bahwa mereka memiliki data tersebut. Penyedia yang gagal dalam tantangan atau offline akan kehilangan simpanan dan aliran pembayaran di masa mendatang.
Pendekatan ini menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan penyimpanan terpusat. Bukti pohon Merkle memungkinkan verifikasi yang efisien—pengguna dan kontrak dapat mengonfirmasi ketersediaan file tanpa mengunduh seluruh file. Sistem secara alami mendistribusikan file ke beberapa penyedia independen, menciptakan redundansi tanpa memerlukan protokol replikasi yang eksplisit. Insentif ekonomi menyelaraskan perilaku penyedia layanan dengan kebutuhan pengguna: penyedia layanan mendapatkan uang dengan menyimpan data secara andal dan kehilangan uang jika mereka gagal melakukannya. Hal ini menghilangkan persyaratan kepercayaan yang melekat pada solusi penyimpanan terpusat.
Biaya penyimpanan dalam sistem seperti itu berpotensi lebih rendah dibandingkan alternatif terpusat karena beberapa alasan. Penghapusan harga monopoli memungkinkan persaingan pasar menurunkan biaya hingga mendekati biaya penyimpanan sebenarnya. Redundansi implisit dari beberapa pengguna yang menyimpan file serupa dapat mengurangi total kebutuhan penyimpanan. Tidak diperlukan infrastruktur pusat data yang mahal atau biaya overhead perusahaan. Namun, masih terdapat tantangan seputar mekanisme pembayaran, memastikan partisipasi penyedia layanan yang memadai, dan mengelola trade-off antara redundansi dan biaya. Terlepas dari tantangan-tantangan ini, penyimpanan terdesentralisasi menunjukkan bagaimana Ethereum dapat mengoordinasikan interaksi multi-pihak yang kompleks melalui insentif ekonomi saja.
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 Autonomous Organizations
Organisasi Otonomi Terdesentralisasi (DAO) adalah entitas virtual yang memiliki sekumpulan anggota atau pemegang saham yang secara kolektif memiliki hak untuk membelanjakan dana entitas dan mengubah kodenya. DAO tipikal beroperasi dengan aturan sederhana: 67% anggota diperlukan untuk membuat keputusan pengeluaran atau mengubah kode organisasi. Anggota dapat mengajukan proposal, memberikan suaranya, dan jika sebuah proposal mendapat dukungan yang memadai, kontrak secara otomatis melaksanakan keputusannya. Saham keanggotaan dapat dialihkan, memungkinkan pasar yang likuid untuk partisipasi DAO, dan kelas saham yang berbeda dapat memiliki hak suara atau klaim ekonomi yang berbeda.
Desain DAO yang paling sederhana adalah kontrak yang dapat dimodifikasi sendiri yang mempertahankan daftar anggota dan memerlukan 2/3 suara mayoritas untuk mengubah segala aspek kontrak, termasuk aturan pemungutan suara sendiri. Anggota akan mengirimkan perubahan kode saat transaksi, anggota lain akan memilih, dan setelah mencapai ambang batas, kontrak akan diperbarui sendiri. Desain yang lebih canggih mungkin mencakup sistem pemungutan suara yang didelegasikan di mana anggota dapat menyerahkan hak suara mereka kepada perwakilan, atau demokrasi cair di mana suara dapat didelegasikan tetapi dapat diambil kembali kapan saja untuk pengambilan keputusan penting.
DAO dapat melayani berbagai tujuan di luar pengelolaan dana sederhana. DAO dapat berfungsi sebagai perusahaan terdesentralisasi, mempekerjakan kontraktor, membeli layanan, dan mendistribusikan keuntungan kepada pemegang saham—semuanya diatur oleh kode kontrak pintar dan bukan struktur hukum tradisional. Ini dapat beroperasi sebagai dana investasi terdesentralisasi, dengan anggota memberikan suara pada proyek mana yang akan didanai. Pemerintah dapat mengelola sumber daya milik bersama, dengan para pemangku kepentingan memberikan suara mengenai aturan alokasi. Wawasan utamanya adalah dengan mengkodekan peraturan tata kelola dalam kode yang transparan dan tidak dapat diubah serta mengaitkannya dengan kepentingan ekonomi, DAO dapat mengoordinasikan keputusan kelompok tanpa memerlukan manajemen hierarki tradisional atau penegakan hukum.
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.
Further Applications
Di luar kategori utama yang telah dibahas, Ethereum memungkinkan banyak aplikasi lainnya. Dompet tabungan dengan fitur keamanan canggih dapat menerapkan batas penarikan harian sambil memberikan kunci darurat untuk pemulihan, melindungi pengguna dari pencurian sambil mempertahankan kendali penuh. Kontrak asuransi tanaman dapat secara otomatis membayar petani berdasarkan data cuaca, menghilangkan pemrosesan klaim dan mengurangi biaya administrasi. Aplikasi perjudian peer-to-peer dapat beroperasi tanpa perantara tepercaya, dengan kontrak pintar yang memegang taruhan dan secara otomatis membayar pemenang berdasarkan nomor acak yang dapat diverifikasi atau data peristiwa dunia nyata.
Pasar prediksi on-chain memungkinkan pengguna untuk bertaruh pada kejadian di masa depan, menciptakan mekanisme perkiraan yang kuat melalui kebijaksanaan orang banyak. Hal ini dapat ditambah dengan protokol gaya SchellingCoin untuk menciptakan oracle yang terdesentralisasi: peserta secara independen melaporkan data (seperti hasil pemilu atau kondisi cuaca), dan peserta yang laporannya cocok dengan mayoritas akan menerima hadiah sementara yang outlier akan dikenakan sanksi. Pendekatan ekonomi kripto ini memberi insentif pada pelaporan yang jujur dan dapat memberikan data dunia nyata yang dapat diandalkan untuk kontrak lain tanpa memerlukan kepercayaan pada penyedia oracle mana pun.
Dompet multi-tanda tangan mewakili aplikasi penting lainnya, memungkinkan kontrol dana bersama antara banyak pihak. Dompet multi-tanda 2 dari 3 mungkin memerlukan dua dari tiga pihak yang ditunjuk untuk menyetujui transaksi sebelum dana dapat dibelanjakan, berguna untuk pengaturan escrow, perbendaharaan perusahaan, atau keamanan pribadi. Pasar yang terdesentralisasi dapat menggabungkan sistem identitas, skor reputasi, kontrak escrow, dan mekanisme penyelesaian sengketa untuk memungkinkan perdagangan peer-to-peer tanpa platform terpusat. Masing-masing aplikasi ini menunjukkan bagaimana kemampuan program Ethereum memungkinkan model kepercayaan dan struktur organisasi baru.
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.
Miscellanea And Concerns
Implementasi Ethereum terhadap protokol GHOST yang dimodifikasi mencakup aturan khusus untuk penyertaan dan penghargaan paman. Paman harus merupakan anak langsung dari nenek moyang blok saat ini (antara 2 dan 7 generasi ke belakang), harus merupakan header blok yang valid, harus berbeda dari paman sebelumnya, dan tidak boleh merupakan nenek moyang langsung dari blok saat ini. Blok paman menerima 87,5% dari hadiah blok standar, sedangkan blok yang menyertakan menerima tambahan 3,125% per paman yang disertakan (hingga dua paman). Struktur insentif ini mendorong para penambang untuk mereferensikan blok-blok usang yang mereka amati, memperkuat keamanan jaringan sekaligus memberikan penghargaan kepada para penambang yang mengalami nasib buruk sementara dalam propagasi jaringan.
Sistem biaya ini didasarkan pada konsep "gas", di mana setiap operasi komputasi memiliki biaya gas yang tetap. Misalnya, operasi perkalian memerlukan biaya 5 gas, hash SHA256 memerlukan biaya 20 gas, dan setiap transaksi memiliki biaya dasar sebesar 21.000 gas. Pengguna menentukan batas gas (gas maksimum yang ingin mereka konsumsi) dan harga gas (berapa banyak ether yang akan mereka bayarkan per unit gas). Sistem ini memiliki banyak tujuan: mencegah loop tak terbatas dan serangan penolakan layanan dengan memastikan semua komputasi dibayar, menciptakan pasar untuk ruang blok tempat pengguna menawar melalui harga gas, dan memungkinkan penambang menetapkan harga gas minimum yang bersedia mereka terima, sehingga melindungi sumber daya jaringan.
Skalabilitas tetap menjadi perhatian yang signifikan, karena setiap node penuh harus memproses setiap transaksi untuk memverifikasi status. Arsitektur blockchain saat ini kesulitan untuk menyamai throughput transaksi sistem terpusat. Solusi potensial mencakup state sharding, di mana node yang berbeda memproses subset transaksi yang berbeda, dan transisi dari proof-of-work ke konsensus bukti kepemilikan, yang memungkinkan produksi blok lebih efisien. Klien ringan yang menggunakan bukti Merkle dapat memverifikasi transaksi tanpa memproses semua blok, namun seseorang tetap harus memproses semuanya. Tantangan skalabilitas ini mewakili bidang penelitian dan pengembangan aktif yang penting bagi kelangsungan jangka panjang Ethereum.
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.
Conclusion
Protokol Ethereum pada awalnya dipahami sebagai versi mata uang kripto yang ditingkatkan, menyediakan fitur-fitur canggih seperti escrow di blockchain, batas penarikan, dan kontrak keuangan melalui bahasa pemrograman yang sangat umum. Namun, protokol Ethereum tidak hanya sekedar mata uang. Protokol seputar penyimpanan file terdesentralisasi, komputasi terdesentralisasi, dan pasar prediksi terdesentralisasi, di antara lusinan konsep lainnya, memiliki potensi untuk meningkatkan efisiensi industri komputasi secara signifikan dan memberikan dorongan besar pada protokol peer-to-peer lainnya dengan menambahkan lapisan ekonomi untuk pertama kalinya.
Daripada menyediakan serangkaian operasi terbatas yang dirancang untuk kasus penggunaan tertentu, Ethereum menyediakan bahasa pemrograman lengkap Turing yang memungkinkan pengembang membangun aplikasi apa pun yang dapat mereka desain. Ingin menciptakan derivatif keuangan Anda sendiri? Buat mata uang Anda sendiri? Membentuk pemerintahan di blockchain? Ini semua dapat diimplementasikan dengan mudah dengan sistem skrip Ethereum. Kekuatan platform tidak terletak pada prediksi aplikasi apa yang akan dibangun, namun pada penyediaan infrastruktur dasar yang memudahkan pembuatannya.
Konsep fungsi transisi keadaan sewenang-wenang seperti yang diterapkan oleh protokol Ethereum menyediakan platform dengan potensi unik. Daripada menjadi protokol tertutup dan bertujuan tunggal yang ditujukan untuk aplikasi spesifik dalam penyimpanan data, perjudian, atau keuangan, Ethereum dirancang dengan tujuan terbuka, dan kami yakin ini sangat cocok untuk berfungsi sebagai lapisan dasar bagi sejumlah besar protokol keuangan dan non-keuangan di tahun-tahun mendatang. Aplikasi yang akan dibangun pada Ethereum di masa depan mungkin merupakan aplikasi yang bahkan tidak dapat kita bayangkan saat ini, dan kemungkinan terbuka tersebut mewakili janji sebenarnya dari platform tersebut.
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.
References and Further Reading
Whitepaper Ethereum dibuat berdasarkan penelitian ekstensif sebelumnya mengenai mata uang kripto dan penelitian sistem terdistribusi. Protokol dasar Bitcoin dijelaskan dalam makalah asli Satoshi Nakamoto tahun 2008 "Bitcoin: Sistem Uang Elektronik Peer-to-Peer," yang memperkenalkan konsep mata uang digital berbasis blockchain. Upaya awal untuk memperluas fungsionalitas Bitcoin mencakup Namecoin, sistem registrasi nama terdesentralisasi yang menunjukkan aplikasi blockchain di luar mata uang, meskipun dibatasi oleh kemampuan skrip Bitcoin yang terbatas.
Whitepaper koin berwarna mengusulkan metode untuk merepresentasikan aset alternatif pada blockchain Bitcoin dengan "mewarnai" bitcoin tertentu untuk mewakili aset lain, sementara Mastercoin berupaya membuat lapisan protokol di atas Bitcoin untuk instrumen keuangan yang lebih kompleks. Keduanya menyoroti keterbatasan pengembangan Bitcoin dan memotivasi perlunya platform yang lebih fleksibel. Konsep perusahaan otonom yang terdesentralisasi, yang dieksplorasi dalam Majalah Bitcoin, memberikan landasan teoretis bagi tata kelola organisasi melalui kontrak pintar.
Komponen teknis utama mencakup verifikasi pembayaran yang disederhanakan (SPV) untuk klien ringan, pohon Merkle untuk verifikasi data yang efisien, dan Patricia mencoba mewakili negara bagian Ethereum. Protokol GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree), yang dijelaskan dalam makalah kriptografi tahun 2013, mengatasi masalah keamanan yang timbul dari waktu blok yang cepat dan menjadi dasar mekanisme konsensus Ethereum. Referensi ini mewakili landasan intelektual di mana Ethereum dibangun, menggabungkan wawasan dari mata uang kripto, sistem terdistribusi, kriptografi, dan teori permainan untuk menciptakan platform blockchain tujuan umum.
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.
