Ethereum: Plataforma de Contratos Inteligentes y Aplicaciones Descentralizadas de Próxima Generación
Abstract
Ethereumは、チューリング完全なプログラミング言語を内蔵したブロックチェーンを導入する、次世代の暗号通貨および分散型アプリケーションプラットフォームです。これにより、誰でもスマートコントラクトや分散型アプリケーションを作成し、所有権、トランザクション形式、状態遷移関数に関する独自のルールを自由に定義することができます。
Ethereumの根本的なイノベーションは、Bitcoinによって開拓されたブロックチェーン技術と汎用プログラミング環境を組み合わせたことにあります。Bitcoinがある口座から別の口座への通貨移動のためのシンプルな状態遷移システムを提供するのに対し、Ethereumは開発者が想像しうるあらゆる種類の分散型アプリケーション——代替通貨や金融商品からドメイン登録システム、分散型組織に至るまで——を構築できるプラットフォームを提供します。
Ethereumは、本質的に究極の抽象的基盤レイヤーを構築することでこれを実現します。すなわち、チューリング完全なプログラミング言語を内蔵したブロックチェーンであり、誰でもスマートコントラクトや分散型アプリケーションを作成して、所有権、トランザクション形式、状態遷移関数に関する独自のルールを自由に定義できます。Namecoinの基本的なバージョンはわずか2行のコードで記述でき、通貨やレピュテーションシステムなどの他のプロトコルは20行未満で構築できます。
Abstract
Ethereum es una plataforma de criptomonedas y aplicaciones descentralizadas de nueva generacion que introduce una blockchain con un lenguaje de programacion Turing-completo incorporado. Esto permite a cualquier persona escribir smart contracts y aplicaciones descentralizadas donde pueden crear sus propias reglas arbitrarias para la propiedad, los formatos de transaccion y las funciones de transicion de estado.
La innovacion fundamental de Ethereum es combinar la tecnologia blockchain pionera de Bitcoin con un entorno de programacion de proposito general. Mientras que Bitcoin proporciona un sistema simple de transicion de estado para mover moneda de una cuenta a otra, Ethereum proporciona una plataforma donde los desarrolladores pueden construir cualquier tipo de aplicacion descentralizada que puedan imaginar, desde monedas alternativas e instrumentos financieros hasta sistemas de registro de dominios y organizaciones descentralizadas.
Ethereum logra esto construyendo lo que es esencialmente la capa fundacional abstracta definitiva: una blockchain con un lenguaje de programacion Turing-completo incorporado, que permite a cualquier persona escribir smart contracts y aplicaciones descentralizadas donde pueden crear sus propias reglas arbitrarias para la propiedad, los formatos de transaccion y las funciones de transicion de estado. Una version basica de Namecoin puede escribirse en dos lineas de codigo, y otros protocolos como monedas y sistemas de reputacion pueden construirse en menos de veinte.
Introduction and Existing Concepts
分散型デジタル通貨の概念は、財産登記などの代替的応用と同様に、数十年前から存在していました。1980年代から1990年代にかけての匿名電子マネープロトコルは、主にチャウミアンブラインディングと呼ばれる暗号プリミティブに依存しており、高度なプライバシーを備えた通貨を提供していましたが、中央集権的な仲介者への依存のため、これらのプロトコルは普及に至りませんでした。1998年、Wei Daiのb-moneyが、計算パズルの解決による貨幣創造と分散型コンセンサスの概念を導入した最初の提案となりましたが、分散型コンセンサスの実際の実装方法についての詳細は不十分でした。
2009年、Satoshi Nakamotoによって、分散型通貨が初めて実用的に実装されました。公開鍵暗号による所有権管理の確立された技術と、誰がコインを所有しているかを追跡するための「プルーフ・オブ・ワーク」と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムを組み合わせたものです。プルーフ・オブ・ワークの仕組みは、2つの問題を同時に解決したという点で画期的でした。第一に、ネットワーク内のノードがBitcoin台帳の状態に対する正規の更新セットに集団的に合意できる、シンプルかつ適度に効果的なコンセンサスアルゴリズムを提供しました。第二に、コンセンサスプロセスへの自由な参加を可能にする仕組みを提供し、誰がコンセンサスに影響を与えるかを決定するという政治的問題を解決すると同時に、シビル攻撃を防止しました。
Bitcoinブロックチェーンは長年の運用を通じて驚くほど堅牢であることが証明されましたが、本質的な限界があります。Bitcoinのスクリプト言語は意図的に制限的かつ非チューリング完全に設計されており、ループやより複雑なアプリケーションの構築に必要な多くの機能を欠いています。この制限は無限ループやその他の計算攻撃を防ぐために存在しますが、Bitcoin上に構築できるものを大幅に制約しています。
過去5年間で、Bitcoinの機能を拡張するための多くの試みがありました。カラードコインはBitcoinブロックチェーンを利用して代替資産の所有権を追跡しようとし、Namecoinは分散型の名前登録データベースの作成を試み、様々なメタコインプロトコルがBitcoin上に追加レイヤーを構築することを目指しました。これらのアプローチは有望でしたが、Bitcoinのスクリプト機能の制限とスクリプト内からブロックチェーンデータにアクセスできないことにより、最終的には限界がありました。
Ethereumが提供しようとしているのは、完全なチューリング完全プログラミング言語を内蔵したブロックチェーンです。この言語は、任意の状態遷移関数をエンコードできる「コントラクト」の作成に使用でき、ユーザーは上述のシステムのいずれか、さらには我々がまだ想像していない多くのシステムを、わずか数行のコードでロジックを記述するだけで作成することができます。
Introduction and Existing Concepts
El concepto de moneda digital descentralizada, asi como aplicaciones alternativas como registros de propiedad, existe desde hace decadas. Los protocolos anonimos de dinero electronico de las decadas de 1980 y 1990, en su mayoria dependientes de una primitiva criptografica conocida como cegamiento de Chaum, proporcionaban una moneda con un alto grado de privacidad, pero los protocolos en gran medida no lograron ganar traccion debido a su dependencia de un intermediario centralizado. En 1998, el b-money de Wei Dai se convirtio en la primera propuesta en introducir la idea de crear dinero mediante la resolucion de rompecabezas computacionales asi como el consenso descentralizado, pero la propuesta era escasa en detalles sobre como el consenso descentralizado podria realmente implementarse.
En 2009, una moneda descentralizada fue implementada en la practica por primera vez por Satoshi Nakamoto, combinando primitivas establecidas para gestionar la propiedad a traves de criptografia de clave publica con un algoritmo de consenso para rastrear quien posee las monedas, conocido como "proof of work". El mecanismo detras del proof of work fue un avance en el campo porque resolvio simultaneamente dos problemas. Primero, proporciono un algoritmo de consenso simple y moderadamente efectivo, permitiendo a los nodos de la red acordar colectivamente un conjunto de actualizaciones canonicas al estado del libro mayor de Bitcoin. Segundo, proporciono un mecanismo para permitir la entrada libre al proceso de consenso, resolviendo el problema politico de decidir quien puede influir en el consenso, mientras simultaneamente prevenia ataques sybil.
La blockchain de Bitcoin ha demostrado ser notablemente robusta a lo largo de sus anos de operacion, pero es inherentemente limitada. El lenguaje de scripting de Bitcoin esta intencionalmente disenado para ser restrictivo y no Turing-completo, careciendo de bucles y muchas otras caracteristicas que serian necesarias para construir aplicaciones mas complejas. Esta limitacion existe para prevenir bucles infinitos y otras formas de ataques computacionales, pero restringe severamente lo que puede construirse sobre Bitcoin.
Durante los ultimos cinco anos, ha habido varios intentos de extender la funcionalidad de Bitcoin. Los colored coins buscaron usar la blockchain de Bitcoin para rastrear la propiedad de activos alternativos, Namecoin intento crear una base de datos descentralizada de registro de nombres, y varios protocolos metacoin buscaron construir capas adicionales sobre Bitcoin. Aunque estos enfoques mostraron promesa, finalmente estaban limitados por las capacidades de scripting de Bitcoin y la incapacidad de acceder a datos de la blockchain desde dentro de los scripts.
Lo que Ethereum pretende proporcionar es una blockchain con un lenguaje de programacion Turing-completo completamente desarrollado que puede usarse para crear "contratos" que pueden usarse para codificar funciones de transicion de estado arbitrarias, permitiendo a los usuarios crear cualquiera de los sistemas descritos anteriormente, asi como muchos otros que aun no hemos imaginado, simplemente escribiendo la logica en unas pocas lineas de codigo.
Bitcoin As A State Transition System
技術的な観点から、Bitcoinのような暗号通貨の台帳は状態遷移システムと考えることができます。「状態」はすべての既存bitcoinの所有権の状況で構成され、「状態遷移関数」は状態とトランザクションを受け取り、結果として新しい状態を出力します。標準的な銀行システムでは、例えば、状態は貸借対照表であり、トランザクションはAからBへ\(Xを移動する要求であり、状態遷移関数はAの口座の値を\)X減少させ、Bの口座の値を\(X増加させます。もしAの口座に最初から\)X未満しかなければ、状態遷移関数はエラーを返します。
Bitcoinにおける「状態」は、鋳造されたがまだ使われていないすべてのコイン（技術的には「未使用トランザクション出力」またはUTXO）の集合です。各UTXOは額面と所有者（本質的に暗号公開鍵である20バイトのアドレスで定義される）を持っています。トランザクションは1つ以上の入力を含み、各入力は既存のUTXOへの参照と所有者のアドレスに関連付けられた秘密鍵によって生成された暗号署名を含みます。また、1つ以上の出力を含み、各出力は状態に追加される新しいUTXOを含みます。
状態遷移関数APPLY(S,TX) - S'は、おおよそ以下のように定義できます：
- TX内の各入力について、参照されたUTXOがSに存在しない場合、エラーを返す。
- 提供された署名がUTXOの所有者と一致しない場合、エラーを返す。
- すべての入力UTXOの額面の合計が、すべての出力UTXOの額面の合計より小さい場合、エラーを返す。
- すべての入力UTXOが削除され、すべての出力UTXOが追加されたSを返す。
最初のステップの前半は、トランザクション送信者が存在しないコインを使うことを防ぎ、最初のステップの後半は、トランザクション送信者が他人のコインを使うことを防ぎ、2番目のステップは価値の保存を強制します。これを支払いに使用するためのプロトコルは次の通りです：AliceがBobに11.7 BTCを送りたいとします。まず、Aliceは自分が所有する利用可能なUTXOの中から合計が少なくとも11.7 BTCになるセットを探します。現実的には、Aliceはちょうど11.7 BTCを得ることはできません。得られる最小の組み合わせが6+4+2=12だとします。そして、3つの入力と2つの出力を持つトランザクションを作成します。最初の出力はBobのアドレスを所有者とする11.7 BTCであり、2番目の出力は残りの0.3 BTCの「おつり」で、所有者はAlice自身です。
Bitcoin As A State Transition System
Desde un punto de vista tecnico, el libro mayor de una criptomoneda como Bitcoin puede considerarse como un sistema de transicion de estado, donde hay un "estado" que consiste en el estatus de propiedad de todos los bitcoins existentes y una "funcion de transicion de estado" que toma un estado y una transaccion y produce un nuevo estado que es el resultado. En un sistema bancario estandar, por ejemplo, el estado es un balance general, una transaccion es una solicitud para mover \(X de A a B, y la funcion de transicion de estado reduce el valor en la cuenta de A en \)X y aumenta el valor en la cuenta de B en \(X. Si la cuenta de A tiene menos de \)X en primer lugar, la funcion de transicion de estado devuelve un error.
El "estado" en Bitcoin es la coleccion de todas las monedas (tecnicamente, "salidas de transaccion no gastadas" o UTXO) que han sido acunadas y aun no gastadas, donde cada UTXO tiene una denominacion y un propietario (definido por una direccion de 20 bytes que es esencialmente una clave publica criptografica). Una transaccion contiene una o mas entradas, donde cada entrada contiene una referencia a un UTXO existente y una firma criptografica producida por la clave privada asociada con la direccion del propietario, y una o mas salidas, donde cada salida contiene un nuevo UTXO para ser anadido al estado.
La funcion de transicion de estado APPLY(S,TX) - S' puede definirse aproximadamente de la siguiente manera:
- Para cada entrada en TX, si el UTXO referenciado no esta en S, devolver un error.
- Si la firma proporcionada no coincide con el propietario del UTXO, devolver un error.
- Si la suma de las denominaciones de todos los UTXO de entrada es menor que la suma de las denominaciones de todos los UTXO de salida, devolver un error.
- Devolver S con todos los UTXO de entrada eliminados y todos los UTXO de salida anadidos.
La primera mitad del primer paso previene que los remitentes de transacciones gasten monedas que no existen, la segunda mitad del primer paso previene que los remitentes gasten monedas de otras personas, y el segundo paso asegura la conservacion de valor. Para usar esto para pagos, el protocolo es el siguiente: supongamos que Alice quiere enviar 11.7 BTC a Bob. Primero, Alice buscara un conjunto de UTXO disponibles que posee y que sumen al menos 11.7 BTC. De manera realista, Alice no podra obtener exactamente 11.7 BTC; digamos que lo minimo que puede obtener es 6+4+2=12. Entonces crea una transaccion con esas tres entradas y dos salidas. La primera salida sera 11.7 BTC con la direccion de Bob como propietario, y la segunda salida sera el "cambio" restante de 0.3 BTC, siendo la propietaria la propia Alice.
Mining
信頼できる中央集権的なサービスにアクセスできれば、このシステムの実装は自明です。記述された通りにコーディングし、中央サーバーのハードドライブを使って状態を追跡するだけで済みます。しかし、Bitcoinでは分散型通貨システムを構築しようとしているため、すべての人がトランザクションの順序に合意することを保証するために、状態遷移システムとコンセンサスシステムを組み合わせる必要があります。Bitcoinの分散型コンセンサスプロセスでは、ネットワーク内のノードが「ブロック」と呼ばれるトランザクションのパッケージを継続的に生成しようと試みます。ネットワークはおよそ10分ごとに1つのブロックを生成することを意図しており、各ブロックにはタイムスタンプ、ノンス、前のブロックへの参照（すなわちハッシュ）、および前のブロック以降に行われたすべてのトランザクションのリストが含まれます。
時間の経過とともに、これはBitcoin台帳の最新の状態を表すために常に更新される、永続的で成長し続ける「ブロックチェーン」を生み出します。このパラダイムにおいてブロックが有効かどうかを検証するアルゴリズムは以下の通りです：
- ブロックが参照する前のブロックが存在し、有効であることを確認する。
- ブロックのタイムスタンプが前のブロックのタイムスタンプより大きく、未来の2時間以内であることを確認する。
- ブロックのプルーフ・オブ・ワークが有効であることを確認する。
- Sを前のブロックの終了時点の状態とする。
- TXをn個のトランザクションからなるブロックのトランザクションリストとする。0...n-1のすべてのiについて、S = APPLY(S,TX[i])とする。いずれかの適用がエラーを返した場合、終了してfalseを返す。
- trueを返し、Sをこのブロックの終了時点の状態として登録する。
本質的に、ブロック内の各トランザクションは、トランザクション実行前の正規の状態から新しい状態への有効な状態遷移を提供しなければなりません。状態はブロック内にいかなる形でもエンコードされていないことに注意してください。状態は純粋に検証ノードによって記憶される抽象概念であり、ジェネシス状態から始めてすべてのブロック内のすべてのトランザクションを順次適用することによってのみ、任意のブロックに対して（安全に）計算できます。
マイナーは、新しく作成されたbitcoinとトランザクション手数料によって計算作業に対する報酬を受け取ります。マイニングプロセスは次のように機能します：マイナーはブロックヘッダーを取得し、特定の難易度ターゲット以下のハッシュを見つけるまで、異なるノンス値で繰り返しハッシュ化します。マイナーがそのようなハッシュを見つけると、ブロックをネットワークにブロードキャストし、他のノードがハッシュの有効性とブロック内のすべてのトランザクションの有効性を検証します。難易度ターゲットは、ブロックがおおよそ一定の速度で生成されることを保証するために、プロトコルによって2016ブロック（約2週間）ごとに自動的に調整されます。
長期的には、ブロックチェーンのセキュリティはマイナーが正直に行動する経済的インセンティブを持っていることに依存することに注意してください。攻撃者がネットワークのマイニングパワーの50%以上を制御する場合、正直なチェーンよりも速く成長する代替ブロックチェーンを作成することで「51%攻撃」を実行できる可能性があります。しかし、そのような攻撃には膨大な計算リソースが必要であり、ブロックチェーンの完全性に対するネットワークの信頼が失われることで、攻撃者のマイニング報酬が無価値になる可能性が高いでしょう。
Mining
Si tuvieramos acceso a un servicio centralizado confiable, este sistema seria trivial de implementar; simplemente podria codificarse exactamente como se describe, usando el disco duro de un servidor centralizado para rastrear el estado. Sin embargo, con Bitcoin estamos tratando de construir un sistema de moneda descentralizado, por lo que necesitaremos combinar el sistema de transicion de estado con un sistema de consenso para asegurar que todos esten de acuerdo en el orden de las transacciones. El proceso de consenso descentralizado de Bitcoin requiere que los nodos en la red intenten continuamente producir paquetes de transacciones llamados "bloques". La red esta disenada para producir aproximadamente un bloque cada diez minutos, con cada bloque conteniendo una marca de tiempo, un nonce, una referencia al (es decir, hash del) bloque anterior y una lista de todas las transacciones que han tenido lugar desde el bloque anterior.
Con el tiempo, esto crea una "blockchain" persistente y en constante crecimiento que se actualiza constantemente para representar el estado mas reciente del libro mayor de Bitcoin. El algoritmo para verificar si un bloque es valido, expresado en este paradigma, es el siguiente:
- Verificar si el bloque anterior referenciado por el bloque existe y es valido.
- Verificar que la marca de tiempo del bloque es mayor que la del bloque anterior y menor a 2 horas en el futuro.
- Verificar que el proof of work del bloque es valido.
- Sea S el estado al final del bloque anterior.
- Supongamos que TX es la lista de transacciones del bloque con n transacciones. Para todo i en 0...n-1, establecer S = APPLY(S,TX[i]). Si alguna aplicacion devuelve un error, salir y devolver falso.
- Devolver verdadero y registrar S como el estado al final de este bloque.
Esencialmente, cada transaccion en el bloque debe proporcionar una transicion de estado valida desde lo que era el estado canonico antes de que la transaccion se ejecutara hasta algun nuevo estado. Hay que notar que el estado no esta codificado en el bloque de ninguna manera; es puramente una abstraccion que debe ser recordada por el nodo validador y solo puede ser calculada (de forma segura) para cualquier bloque comenzando desde el estado genesis y aplicando secuencialmente cada transaccion en cada bloque.
El minero es recompensado por su trabajo computacional con bitcoins recien creados mas las comisiones de transaccion. El proceso de mineria funciona de la siguiente manera: los mineros toman la cabecera del bloque y la hashean repetidamente con diferentes valores de nonce hasta encontrar un hash que este por debajo de un cierto objetivo de dificultad. Cuando un minero encuentra dicho hash, transmite el bloque a la red, y otros nodos verifican que el hash es valido y que todas las transacciones en el bloque son validas. El objetivo de dificultad se ajusta automaticamente por el protocolo cada 2016 bloques (aproximadamente dos semanas) para asegurar que los bloques se produzcan a un ritmo aproximadamente constante.
Hay que notar que a largo plazo, la seguridad de la blockchain depende de que los mineros tengan un incentivo financiero para comportarse honestamente. Si un atacante controla mas del 50% del poder de mineria de la red, potencialmente podria ejecutar un "ataque del 51%" creando una blockchain alternativa que crezca mas rapido que la cadena honesta. Sin embargo, tal ataque requeriria enormes recursos computacionales y probablemente resultaria en que las recompensas de mineria del atacante perdieran su valor a medida que la red perdiera confianza en la integridad de la blockchain.
Merkle Trees
マークル木は、Bitcoinブロックにおいてトランザクションの包含を効率的かつ安全に検証するために使用される基本的なデータ構造です。マークル木はハッシュの二分木であり、リーフノードには個々のトランザクションのハッシュが含まれ、各内部ノードにはその2つの子のハッシュが含まれ、再帰的に構築されて最終的にブロックヘッダーに格納される単一のルートハッシュになります。この階層構造により、ブロック内のすべてのトランザクションをダウンロードすることなく、トランザクションからルートまでのハッシュの連鎖であるマークルブランチのみをダウンロードすることで、特定のトランザクションがブロックに含まれていることを誰でも検証できます。
効率性の向上は顕著です：完全なBitcoinノードはブロックチェーン全体を保存する必要がありますが（2013年時点で約15GB）、簡易支払い検証（SPV）ノードはマークルルートを含むブロックヘッダーのみをダウンロードすればよく、必要なデータはわずか4MBです。トランザクションを検証するために、SPVノードはフルノードにマークルブランチを要求しますが、これにはブロック内のトランザクション数をnとしてO(log n)のデータしか必要ありません。この対数的なスケーリングにより、モバイルデバイスやリソースの限られた環境でも軽量クライアントを実行することが可能になります。
Bitcoinのマークル木の使用は重要な原則を示しています：暗号構造は分散型ネットワークへの参加に必要な信頼とリソースの要件を劇的に削減できるということです。この同じ原則はEthereumの設計にも基盤として存在しており、マークル木はトランザクションだけでなく状態とレシートの保存にも使用され、さらに洗練されたライトクライアントプロトコルを可能にしています。
Merkle Trees
Los Merkle trees son una estructura de datos fundamental utilizada en los bloques de Bitcoin para permitir la verificacion eficiente y segura de la inclusion de transacciones. Un Merkle tree es un arbol binario de hashes donde los nodos hoja contienen hashes de transacciones individuales, y cada nodo interior contiene el hash de sus dos hijos, construyendose recursivamente hasta un unico hash raiz que se almacena en la cabecera del bloque. Esta estructura jerarquica permite a cualquiera verificar que una transaccion especifica esta incluida en un bloque descargando solo la rama del Merkle tree, la cadena de hashes desde la transaccion hasta la raiz, en lugar de descargar todas las transacciones del bloque.
Las ganancias en eficiencia son sustanciales: mientras que un nodo completo de Bitcoin debe almacenar toda la blockchain (aproximadamente 15GB en 2013), un nodo de verificacion de pagos simplificada (SPV) solo necesita descargar las cabeceras de los bloques que contienen las raices del Merkle tree, requiriendo solo 4MB de datos. Para verificar una transaccion, un nodo SPV solicita la rama del Merkle tree a los nodos completos, lo que requiere solo O(log n) datos donde n es el numero de transacciones en un bloque. Esta escalabilidad logaritmica hace factible ejecutar clientes ligeros en dispositivos moviles y entornos con recursos limitados.
El uso de Merkle trees por parte de Bitcoin demuestra un principio clave: las estructuras criptograficas pueden reducir dramaticamente los requisitos de confianza y recursos para participar en una red descentralizada. Este mismo principio subyace en el diseno de Ethereum, donde los Merkle trees se utilizan no solo para transacciones sino tambien para el almacenamiento de estado y recibos, permitiendo protocolos de clientes ligeros aun mas sofisticados.
Alternative Blockchain Applications
Bitcoinのブロックチェーンの成功は、この概念を単純な通貨を超えて拡張する多くの試みを触発しました。2010年に開始されたNamecoinは最も初期の例の一つであり、ブロックチェーン上に構築された分散型名前登録データベースで、中央機関が検閲や取り消しできない分散型の名前空間にユーザーが名前を登録できるようにしました。カラードコインは、特定のトランザクション出力に「タグ付け」することで、Bitcoinブロックチェーン上で現実世界の資産、会社の株式、または他の暗号通貨の所有権を表す代替資産の手段として登場しました。Mastercoin（後のOmni）などのメタコインやメタプロトコルは、Bitcoinトランザクションに追加データをエンコードし、その上に別のプロトコルルールを構築することで、Bitcoin上に追加機能をレイヤー化しました。
しかし、これらのアプローチはすべて、Bitcoinのアーキテクチャによって課される根本的な制限に苦しみました。Bitcoinのスクリプト言語は意図的に制限されており、ブロックチェーンの状態にアクセスできず、ループや複雑な制御フローを欠き、トランザクション値への内省が限られています。洗練されたアプリケーションを構築するには、不格好な回避策が必要でした：本来そのような目的を想定していないトランザクションフィールドにメタデータをエンコードしたり、複雑なロジックのためにオフチェーンインフラストラクチャに依存したり、プロトコルが達成できることの厳しい制限を受け入れたりする必要がありました。
これらの制約が、より汎用的なブロックチェーンプラットフォームの探求を動機づけました。Bitcoinの限られた基盤の上にさらに別の特殊目的プロトコルを構築するのではなく、Ethereumは異なるアプローチを取ります：チューリング完全なプログラミング言語を内蔵したブロックチェーンを提供し、誰でもスマートコントラクトや分散型アプリケーションを作成して、所有権、トランザクション形式、状態遷移関数に関する任意のルールを定義できるようにします。
Alternative Blockchain Applications
El exito de la blockchain de Bitcoin inspiro numerosos intentos de extender el concepto mas alla de la simple moneda. Namecoin, lanzado en 2010, fue uno de los primeros ejemplos: una base de datos descentralizada de registro de nombres construida sobre una blockchain, que permitia a los usuarios registrar nombres en un espacio de nombres distribuido que ninguna autoridad central podia censurar o revocar. Los colored coins surgieron como una forma de representar activos alternativos en la blockchain de Bitcoin "etiquetando" salidas de transaccion especificas para representar la propiedad de activos del mundo real, acciones de empresas u otras criptomonedas. Los metacoins y metaprotocolos como Mastercoin (posteriormente Omni) anadieron funcionalidad adicional sobre Bitcoin codificando datos extra en las transacciones de Bitcoin y construyendo reglas de protocolo separadas encima.
Sin embargo, todos estos enfoques sufrian de limitaciones fundamentales impuestas por la arquitectura de Bitcoin. El lenguaje de scripting de Bitcoin esta intencionalmente restringido: no puede acceder al estado de la blockchain, carece de bucles y flujo de control complejo, y proporciona introspeccion limitada sobre los valores de las transacciones. Construir aplicaciones sofisticadas requeria soluciones alternativas incomodas: codificar metadatos en campos de transaccion que nunca fueron destinados para ese proposito, depender de infraestructura fuera de la cadena para logica compleja, o aceptar limitaciones severas en lo que el protocolo podia lograr.
Estas restricciones motivaron la busqueda de una plataforma blockchain de proposito mas general. En lugar de construir otro protocolo de proposito especial sobre la base limitada de Bitcoin, Ethereum toma un enfoque diferente: proporcionar una blockchain con un lenguaje de programacion Turing-completo incorporado, permitiendo a cualquier persona escribir smart contracts y aplicaciones descentralizadas con reglas arbitrarias para la propiedad, los formatos de transaccion y las funciones de transicion de estado.
Scripting
Bitcoin Script——Bitcoinトランザクションの使用条件を定義するために使用される言語——は、意図的に厳しい制限のもとに設計されています。チューリング完全ではなく、特にループや複雑な制御フロー構造を欠いています。この言語は、値のプッシュとポップ、暗号条件の評価を行い、最終的にトランザクションが有効かどうかを判定するためにtrueまたはfalseを返す、単純なスタックベースの実行環境として動作します。このシンプルさはセキュリティ上の利点を提供し、形式的分析を容易にしますが、多くの種類のアプリケーションの実装を不可能にもしています。
これらの制限は主に3つのカテゴリに分類されます。第一に、チューリング完全性の欠如は、複雑な状態機械、決定木、または反復を必要とするいかなるアルゴリズムの実装も妨げます。第二に、値の不可視性は、スクリプトが引き出し金額に対するきめ細かい制御を指定できないことを意味します——UTXOはその全額でしか使用できず、おつりは新しい出力に送られます。例えば、スクリプトは1日あたりの引き出しをX以下に制限し、残りをロックしたままにするということができません。第三に、ブロックチェーン状態の認識の欠如は、UTXOが使用済みか未使用のいずれかであり中間状態がないことを意味し、多段階のコントラクトをオンチェーンのみで実装することを不可能にしています。
これらの制約により、分散型自律組織、引き出し制限付きの貯蓄ウォレット、分散型取引所、予測市場などの高度なアプリケーションは、不可能であるか、不格好なオフチェーンメカニズムを必要とします。高度な金融コントラクトは、市場データへのアクセス、複数のトランザクションにわたる内部状態の維持、複雑な条件ロジックを必要とするかもしれません——これらのいずれもBitcoin Scriptでは提供できません。Ethereumは、ブロックチェーン状態への完全なアクセスを備えたチューリング完全言語を提供することで、これらの制限を取り除きます。
Scripting
Bitcoin Script, el lenguaje utilizado para definir las condiciones de gasto de las transacciones de Bitcoin, esta intencionalmente disenado con severas limitaciones. No es Turing-completo — notablemente, carece de bucles y estructuras complejas de flujo de control. El lenguaje opera como un entorno de ejecucion simple basado en pila donde las operaciones empujan y extraen valores, evaluan condiciones criptograficas y finalmente devuelven verdadero o falso para determinar si una transaccion es valida. Aunque esta simplicidad proporciona beneficios de seguridad y facilita el analisis formal, tambien hace imposible implementar muchos tipos de aplicaciones.
Estas limitaciones se dividen en tres categorias principales. Primero, la falta de completitud de Turing impide implementar maquinas de estado complejas, arboles de decision o cualquier algoritmo que requiera iteracion. Segundo, la ceguera de valor significa que los scripts no pueden especificar un control detallado sobre las cantidades de retiro — un UTXO solo puede gastarse en su totalidad, con el cambio enviado a una nueva salida. Un script no puede, por ejemplo, limitar los retiros a un maximo de X por dia mientras deja el resto bloqueado. Tercero, la falta de conciencia del estado de la blockchain significa que los UTXO estan gastados o no gastados sin estados intermedios, haciendo imposible implementar contratos de multiples etapas puramente en la cadena.
Estas restricciones hacen que aplicaciones sofisticadas como organizaciones autonomas descentralizadas, carteras de ahorro con limites de retiro, exchanges descentralizados o mercados de prediccion sean imposibles o requieran mecanismos incomodos fuera de la cadena. Un contrato financiero avanzado podria requerir acceso a datos del mercado, la capacidad de mantener un estado interno a traves de multiples transacciones y logica condicional compleja — nada de lo cual Bitcoin Script puede proporcionar. Ethereum elimina estas limitaciones proporcionando un lenguaje Turing-completo con acceso completo al estado de la blockchain.
Ethereum
Ethereumの根本的な目標は、チューリング完全なプログラミング言語を内蔵したブロックチェーンを提供し、誰でもスマートコントラクトや分散型アプリケーションを作成して、所有権、トランザクション形式、状態遷移関数に関する独自のルールを自由に定義できるようにすることです。通貨、名前登録、資産取引などの特定のアプリケーション向けにプロトコルを設計するのではなく、Ethereumは基盤レイヤー——開発者が想像しうるあらゆるアプリケーションを構築するために使用できるブロックチェーンベースの分散コンピューティングプラットフォーム——を提供します。
このアーキテクチャはBitcoinのUTXOモデルとは根本的に異なります。Ethereumはアカウントベースのシステムを使用しており、ブロックチェーンの状態はアドレスからアカウントオブジェクトへのマッピングで構成されます。各アカウントは残高、トランザクションカウンター（ノンス）を持ち、コントラクトアカウントの場合は関連するコードとストレージも持ちます。プラットフォームには、Ethereum仮想マシン（EVM）——トランザクションと状態遷移を処理するスタックベースの実行環境——で実行されるコントラクトコードを記述するための、チューリング完全なプログラミング言語が内蔵されています。
この汎用性により、幅広いアプリケーションが可能になります：カスタム発行ルールを持つ代替暗号通貨、金融デリバティブとステーブルコイン、アイデンティティおよびレピュテーションシステム、分散型ファイルストレージ、分散型自律組織（DAO）、その他多数。ホワイトペーパーは、Ethereumが特定のユースケースに最適化されているのではなく、アカウント、トランザクション、チューリング完全言語、ガスによる計量実行という基本的なビルディングブロックを提供し、開発者がそれらを組み合わせてエコシステムが求めるあらゆるアプリケーションを作成できることを強調しています。
Ethereum
El objetivo fundamental de Ethereum es proporcionar una blockchain con un lenguaje de programacion Turing-completo incorporado que permita a cualquier persona escribir smart contracts y aplicaciones descentralizadas donde puedan crear sus propias reglas arbitrarias para la propiedad, los formatos de transaccion y las funciones de transicion de estado. En lugar de disenar un protocolo para aplicaciones especificas como moneda, registro de nombres o comercio de activos, Ethereum proporciona una capa fundacional: una plataforma de computacion distribuida basada en blockchain que los desarrolladores pueden usar para construir cualquier aplicacion que puedan imaginar.
La arquitectura difiere fundamentalmente del modelo UTXO de Bitcoin. Ethereum utiliza un sistema basado en cuentas donde el estado de la blockchain consiste en un mapeo de direcciones a objetos de cuenta. Cada cuenta tiene un saldo, un contador de transacciones (nonce), y para las cuentas de contrato, codigo asociado y almacenamiento. La plataforma incluye un lenguaje de programacion Turing-completo incorporado para escribir codigo de contrato que se ejecuta en la Maquina Virtual de Ethereum (EVM), un entorno de ejecucion basado en pila que procesa transacciones y transiciones de estado.
Esta generalidad permite una vasta gama de aplicaciones: criptomonedas alternativas con reglas de emision personalizadas, derivados financieros y stablecoins, sistemas de identidad y reputacion, almacenamiento de archivos descentralizado, organizaciones autonomas descentralizadas (DAOs), y mucho mas. El whitepaper enfatiza que Ethereum no esta optimizado para ningun caso de uso en particular, sino que proporciona los bloques de construccion fundamentales — cuentas, transacciones, un lenguaje Turing-completo y ejecucion medida por gas — que los desarrolladores pueden combinar para crear cualquier aplicacion que el ecosistema demande.
Ethereum Accounts
Ethereumにおいて、状態はアカウントで構成されており、2つの基本的な種類があります。外部所有アカウント（EOA）は秘密鍵によって制御され、関連するコードを持ちません——ブロックチェーンと対話する人間のユーザーや外部エンティティを表します。コントラクトアカウントはそのコントラクトコードによって制御され、メッセージまたはトランザクションを受信した際に起動されます。両方の種類は共通の構造を共有しています：すべてのアカウントはノンス（各トランザクションが一度だけ処理されることを保証するために使用されるカウンター）、Ether残高を持ち、コントラクトの場合は特にコントラクトコードと永続ストレージを持ちます。
Etherは Ethereumの主要な内部暗号通貨であり、価値移転の手段とトランザクション手数料（ガス）を支払うための基本単位の両方として機能します。価値が複数の未使用出力に分散されるBitcoinのUTXOモデルとは異なり、Ethereumのアカウントは単純な残高を維持し、Etherを受信すると増加し、送信すると減少します。このアカウントベースのモデルは、特に永続的な状態や複雑なアクセス制御を必要とする多くの種類のアプリケーションを簡素化しますが、Bitcoinのアプローチとは異なるセキュリティ上の考慮事項を導入します。
EOAとコントラクトアカウントの区別は、Ethereumの動作を理解する上で極めて重要です。EOAは秘密鍵でメッセージを作成・署名してトランザクションを開始でき、トランザクションがブロックに含まれるためにガス手数料を支払います。コントラクトアカウントは自らトランザクションを開始することはできませんが、トランザクションやメッセージの受信に応じて他のコントラクトにメッセージを送信できます。これにより、単一の外部トランザクションが複数のコントラクト間のインタラクションをトリガーする、複雑な実行チェーンが可能になります。
Ethereum Accounts
En Ethereum, el estado esta compuesto por cuentas, y hay dos tipos fundamentales. Las cuentas de propiedad externa (EOAs) estan controladas por claves privadas y no tienen codigo asociado — representan usuarios humanos o entidades externas que interactuan con la blockchain. Las cuentas de contrato estan controladas por su codigo de contrato y se activan cuando reciben un mensaje o transaccion. Ambos tipos comparten una estructura comun: cada cuenta tiene un nonce (un contador utilizado para asegurar que cada transaccion solo pueda procesarse una vez), un saldo de ether, y para los contratos especificamente, codigo de contrato y almacenamiento persistente.
Ether es la criptomoneda interna principal de Ethereum, sirviendo tanto como medio de transferencia de valor como la unidad fundamental para pagar comisiones de transaccion (gas). A diferencia del modelo UTXO de Bitcoin donde el valor esta distribuido entre multiples salidas no gastadas, las cuentas de Ethereum mantienen un saldo simple que aumenta cuando reciben ether y disminuye cuando lo envian. Este modelo basado en cuentas simplifica muchos tipos de aplicaciones, particularmente aquellas que requieren estado persistente o control de acceso complejo, aunque introduce diferentes consideraciones de seguridad comparado con el enfoque de Bitcoin.
La distincion entre EOAs y cuentas de contrato es crucial para entender el funcionamiento de Ethereum. Las EOAs pueden iniciar transacciones creando y firmando mensajes con sus claves privadas, pagando comisiones de gas para que sus transacciones sean incluidas en bloques. Las cuentas de contrato no pueden iniciar transacciones por si mismas, pero pueden enviar mensajes a otros contratos en respuesta a recibir una transaccion o mensaje, permitiendo cadenas complejas de ejecucion donde una unica transaccion externa desencadena multiples interacciones de contrato a contrato.
Messages and Transactions
Ethereumにおけるトランザクションは、外部所有アカウントによって作成され、ネットワークにブロードキャストされる署名付きデータパッケージです。トランザクションには、受信者アドレス、送信者の身元を証明する暗号署名、送金するEtherの量、オプションのデータフィールド（コントラクトとのインタラクションにおいて重要）、STARTGAS（トランザクションに許可される計算ステップの最大数）、およびGASPRICE（送信者が計算ステップごとに支払う意思のある手数料）が含まれます。マイナーはこれらのトランザクションを収集し、検証し、実行し、ブロックに含め、報酬としてガス手数料を受け取ります。
メッセージはトランザクションと概念的に似ていますが、外部アクターではなくコントラクトによって生成されます。コントラクトのコードが実行されると、他のコントラクトにメッセージを送信できます——これらの内部メッセージには、送信者（コントラクトアドレス）、受信者、送金するEtherの量、オプションのデータペイロード、およびSTARTGAS制限が含まれます。メッセージはコントラクト間の通信を可能にし、モノリシックなプログラムではなく、複数の相互作用するコントラクトから複雑なアプリケーションを構築できるようにします。
ガスメカニズムは不正利用を防ぐために不可欠です：トランザクション内のすべての計算ステップ、ストレージ操作、データバイトがガスを消費します。トランザクションが完了前にガスを使い果たした場合、すべての状態変更はロールバックされます（マイナーへのガス支払いを除く）。これにより、無限ループや過剰な計算がネットワークを停止させることを防ぎます。送信者はガス予算の合計（STARTGAS）と単位あたりの支払い価格（GASPRICE）の両方を指定し、実行完了後に未使用のガスは返金されます。
Messages and Transactions
Las transacciones en Ethereum son paquetes de datos firmados creados por cuentas de propiedad externa y transmitidos a la red. Una transaccion contiene la direccion del destinatario, una firma criptografica que prueba la identidad del remitente, la cantidad de ether a transferir, un campo de datos opcional (crucial para interactuar con contratos), STARTGAS (el numero maximo de pasos computacionales que la transaccion puede realizar) y GASPRICE (la comision por paso computacional que el remitente esta dispuesto a pagar). Los mineros recopilan estas transacciones, las validan, las ejecutan y las incluyen en bloques, recibiendo las comisiones de gas como compensacion.
Los mensajes son conceptualmente similares a las transacciones pero son producidos por contratos en lugar de actores externos. Cuando el codigo de un contrato se ejecuta, puede enviar mensajes a otros contratos — estos mensajes internos contienen el remitente (la direccion del contrato), el destinatario, una cantidad de ether a transferir, una carga de datos opcional y un limite de STARTGAS. Los mensajes permiten la comunicacion de contrato a contrato, permitiendo que aplicaciones complejas se construyan a partir de multiples contratos interactuantes en lugar de programas monoliticos.
El mecanismo de gas es crucial para prevenir abusos: cada paso computacional, operacion de almacenamiento y byte de datos en una transaccion consume gas. Si una transaccion se queda sin gas antes de completarse, todos los cambios de estado se revierten (excepto el pago de gas al minero), previniendo que bucles infinitos o computacion excesiva paralicen la red. El remitente especifica tanto el presupuesto total de gas (STARTGAS) como el precio que esta dispuesto a pagar por unidad (GASPRICE), y cualquier gas no utilizado se reembolsa despues de que la ejecucion se completa.
Ethereum State Transition Function
Ethereumの状態遷移関数APPLY(S,TX) - S'は、トランザクションがブロックチェーンの状態をどのように変換するかを定義し、正確な一連のステップに従います。まず、システムはトランザクションの有効性を検証します：署名が正しいことの確認、ノンスが送信者のアカウントノンスと一致することの確認、送信者が前払い費用（STARTGAS × GASPRICE加えて送金額）を支払うのに十分な残高を持っていることの確認です。いずれかのチェックが失敗した場合、実行開始前にトランザクションは拒否されます。有効であれば、トランザクション手数料が送信者のアカウントから差し引かれ、送信者のノンスがインクリメントされ、トランザクションデータのバイトごとの手数料を差し引いたSTARTGASに初期ガスカウンターが設定されます。
次に、システムは指定されたEther値を送信者から受信者に送金します。受信者が外部所有アカウントの場合、これでトランザクションは完了します。受信者がコントラクトアカウントの場合、コントラクトのコードがEthereum仮想マシン内で実行され、コードが正常に完了するか、コードが明示的に停止するか、ガスが尽きるまで、各操作でガスを消費します。実行中、コントラクトはそのストレージの読み書き、他のコントラクトへのメッセージの送信、新しいコントラクトの作成が可能です。
最後に、値の送金が失敗した場合（残高不足）またはコード実行が失敗した場合（ガス切れまたはエラー発生）、すべての状態変更がロールバックされます——ただし、送信者は実行された計算に対するガス手数料をマイナーに支払います。実行が成功した場合、残りのガスは送信者に返金され、消費されたガスは手数料としてマイナーに送られます。このメカニズムにより、マイナーは計算に対する報酬を受け取り、同時に制御不能な実行が無制限のリソースを消費することを防ぎます。
Ethereum State Transition Function
La funcion de transicion de estado de Ethereum APPLY(S,TX) - S' define como una transaccion transforma el estado de la blockchain, y sigue una secuencia precisa de pasos. Primero, el sistema verifica la validez de la transaccion: verificando que la firma sea correcta, confirmando que el nonce coincide con el nonce de la cuenta del remitente, y asegurando que el remitente tiene saldo suficiente para pagar el costo inicial (STARTGAS x GASPRICE mas el valor enviado). Si alguna verificacion falla, la transaccion es rechazada antes de que comience la ejecucion. Si es valida, la comision de transaccion se deduce de la cuenta del remitente, el nonce del remitente se incrementa, y se establece un contador de gas inicial a STARTGAS menos una tarifa por byte para los datos de la transaccion.
A continuacion, el sistema transfiere el valor de ether especificado del remitente al destinatario. Si el destinatario es una cuenta de propiedad externa, esto completa la transaccion. Si el destinatario es una cuenta de contrato, el codigo del contrato se ejecuta en la Maquina Virtual de Ethereum, consumiendo gas por cada operacion hasta que el codigo se completa exitosamente, el codigo se detiene explicitamente, o el gas se agota. Durante la ejecucion, el contrato puede leer y modificar su almacenamiento, enviar mensajes a otros contratos y crear nuevos contratos.
Finalmente, si la transferencia de valor fallo (saldo insuficiente) o la ejecucion del codigo fallo (quedarse sin gas o encontrar un error), todos los cambios de estado se revierten — excepto que el remitente aun paga las comisiones de gas al minero por la computacion realizada. Si la ejecucion fue exitosa, el gas restante se reembolsa al remitente, y el gas consumido se envia al minero como comision. Este mecanismo asegura que los mineros sean compensados por la computacion mientras previene que la ejecucion descontrolada consuma recursos ilimitados.
Code Execution
Ethereum仮想マシン（EVM）は、コントラクトコードが実行されるランタイム環境であり、Java仮想マシンやWebAssemblyと概念的に類似した低レベルのスタックベース仮想マシンです。コントラクトコードはバイトの列として格納され、各バイトはEVMが実行できるオペレーション（オペコード）を表します。実行モデルは意図的にシンプルかつ決定論的です：同じ入力状態とトランザクションでEVMを実行するすべてのノードは、同じ出力状態に到達しなければならず、ネットワーク全体のコンセンサスを保証します。
EVMは計算のために3つの異なるタイプのストレージを提供します。スタックは1024要素に制限された後入先出（LIFO）構造であり、即座の操作値に使用されます。メモリは単一のメッセージコールの間だけ持続し、実行間でリセットされる無限に拡張可能なバイト配列です。ストレージは各コントラクトアカウントに永続的に関連付けられた永続キーバリューストアであり、コントラクトがトランザクションをまたいで長期的な状態を維持する場所です。これらのストレージタイプはガス料金が異なります——スタックとメモリの操作は安価ですが、ストレージ操作はブロックチェーンの肥大化を防ぐために高価です。
実行中、コントラクトコードは重要なコンテキストにアクセスできます：メッセージ送信者のアドレス、送られたEtherの量、呼び出し元が提供したデータペイロード、現在のブロック番号、タイムスタンプ、マイナーアドレスなどのブロックレベルのプロパティを読み取ることができます。コードは呼び出し元に出力バイト配列を返すことができ、他のコントラクトにメッセージを送信したり、新しいコントラクトを作成したりできます。この実行モデルはチューリング完全であり、ループや複雑な制御フローが可能ですが、ガスメカニズムによりすべての計算が有限時間で終了することが保証され、言語の制限ではなく経済的な方法で停止性問題を解決しています。
Code Execution
La Maquina Virtual de Ethereum (EVM) es el entorno de ejecucion donde se ejecuta el codigo de los contratos — una maquina virtual de bajo nivel basada en pila, similar en concepto a la Maquina Virtual de Java o WebAssembly. El codigo del contrato se almacena como una secuencia de bytes, donde cada byte representa una operacion (opcode) que la EVM puede ejecutar. El modelo de ejecucion es deliberadamente simple y determinista: cada nodo que ejecute la EVM con el mismo estado de entrada y transaccion debe llegar al mismo estado de salida, asegurando el consenso a traves de la red.
La EVM proporciona tres tipos distintos de almacenamiento para la computacion. La pila (stack) es una estructura de ultimo en entrar, primero en salir (LIFO) limitada a 1024 elementos, utilizada para valores de operacion inmediatos. La memoria (memory) es un arreglo de bytes infinitamente expandible que persiste solo durante la duracion de una unica llamada de mensaje y se reinicia entre ejecuciones. El almacenamiento (storage) es el almacen persistente de clave-valor permanentemente asociado con cada cuenta de contrato, donde los contratos mantienen su estado a largo plazo entre transacciones. Estos tipos de almacenamiento tienen precios diferentes en gas — las operaciones de pila y memoria son baratas, mientras que las operaciones de almacenamiento son costosas para prevenir la inflacion de la blockchain.
Durante la ejecucion, el codigo del contrato tiene acceso a contexto crucial: puede leer la direccion del remitente del mensaje, la cantidad de ether enviada, la carga de datos proporcionada por el invocador, y propiedades a nivel de bloque como el numero de bloque actual, la marca de tiempo y la direccion del minero. El codigo puede devolver un arreglo de bytes de salida al invocador y puede enviar mensajes a otros contratos o crear nuevos contratos. Este modelo de ejecucion es Turing-completo — los bucles y el flujo de control complejo son posibles — pero el mecanismo de gas asegura que toda la computacion termine en un tiempo limitado, resolviendo el problema de la detencion de manera economica en lugar de a traves de restricciones del lenguaje.
Blockchain and Mining
Ethereumのブロックチェーンは基本的にBitcoinのものと類似しており、これまでに実行されたすべてのトランザクションを含むデータベースとして機能します。しかし、Bitcoinがトランザクションリストのみを格納するのに対し、Ethereumはトランザクションリストと最新の状態の両方を格納します。Ethereumの各ブロックには、前のブロックのハッシュ、ステートルート（全体の状態を表すマークル・パトリシアトライのルートハッシュ）、トランザクションルート、レシートルート（トランザクション実行からのデータを格納）、そして難易度、タイムスタンプ、ノンスの値が含まれます。状態自体は、アドレスからアカウントオブジェクトへのマッピングである大きなマークル・パトリシアトライであり、各アカウントは残高、ノンス、コード（存在する場合）、およびストレージを持ちます。
Ethereumは、高速なブロック時間から生じるセキュリティ問題に対処するために、GHOST（Greedy Heaviest Observed Subtree）プロトコルの修正版を使用しています。従来の最長チェーンプロトコルでは、高速なブロックは高い陳腐化率をもたらし、ネットワークセキュリティを低下させ、大規模なマイナーが陳腐ブロックでの計算の無駄が少ないため、中央集権化のリスクを増加させます。GHOSTは陳腐ブロック（Ethereumでは「アンクル」と呼ばれる）をどのチェーンが最長かの計算に含め、アンクルブロックに部分的な報酬を提供し、マイナーがそれらを参照するインセンティブを与えます。これにより、Ethereumはネットワークセキュリティを維持しながら、約12秒のターゲットブロック時間を維持できます。
マイニングアルゴリズムはBitcoinのプルーフ・オブ・ワークと同様に機能し、マイナーはブロックのハッシュが特定の難易度ターゲット以下になるノンスを見つける必要があります。しかし、Ethereumのメモリハードなマイニングアルゴリズム（Ethash）はASIC耐性を持つように設計されており、より分散化されたマイニングエコシステムを促進します。難易度はブロック時間に基づいて動的に調整され、約12秒のターゲットを維持し、一貫したブロック生成を保証します。一方、GHOSTプロトコルはBitcoinの10分の平均と比較してより高速なブロック時間にもかかわらず、セキュリティ保証を提供します。
Blockchain and Mining
La blockchain de Ethereum es fundamentalmente similar a la de Bitcoin, sirviendo como una base de datos que contiene cada transaccion jamas ejecutada. Sin embargo, mientras que Bitcoin almacena solo una lista de transacciones, Ethereum almacena tanto la lista de transacciones como el estado mas reciente. Cada bloque en Ethereum contiene el hash del bloque anterior, una raiz de estado (el hash raiz del Merkle Patricia trie que representa el estado completo), una raiz de transacciones, una raiz de recibos (que almacena datos de la ejecucion de transacciones), junto con valores de dificultad, marca de tiempo y nonce. El estado en si es un gran Merkle Patricia trie que mapea direcciones a objetos de cuenta, donde cada cuenta tiene un saldo, nonce, codigo (si esta presente) y almacenamiento.
Ethereum utiliza una version modificada del protocolo GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) para abordar problemas de seguridad que surgen de tiempos de bloque rapidos. En los protocolos tradicionales de cadena mas larga, los bloques rapidos conducen a altas tasas de obsolescencia, reduciendo la seguridad de la red y aumentando los riesgos de centralizacion ya que los grandes mineros desperdician menos computacion en bloques obsoletos. GHOST incluye bloques obsoletos (llamados "tios" en Ethereum) en el calculo de cual cadena es mas larga, y proporciona recompensas parciales a los bloques tio, incentivando a los mineros a referenciarlos. Esto permite a Ethereum mantener un tiempo de bloque objetivo de aproximadamente 12 segundos mientras preserva la seguridad de la red.
El algoritmo de mineria funciona de manera similar al proof of work de Bitcoin, requiriendo que los mineros encuentren un nonce tal que el hash del bloque este por debajo de un cierto objetivo de dificultad. Sin embargo, el algoritmo de mineria de uso intensivo de memoria de Ethereum (Ethash) esta disenado para ser resistente a ASIC, promoviendo un ecosistema de mineria mas descentralizado. La dificultad se ajusta dinamicamente basandose en los tiempos de bloque para mantener el objetivo de ~12 segundos, asegurando una produccion de bloques consistente mientras el protocolo GHOST proporciona garantias de seguridad a pesar de los tiempos de bloque mas rapidos comparados con el promedio de 10 minutos de Bitcoin.
Applications
Ethereum上に構築できるアプリケーションは、大きく3つのカテゴリに分類されます。第一のカテゴリは金融アプリケーションであり、ユーザーに自分のお金に関するコントラクトを管理・締結するより強力な方法を提供します。これにはサブ通貨、金融デリバティブ、ヘッジコントラクト、引き出し制限付きの貯蓄ウォレット、自動的に資金を分配する遺言、さらには検証された作業完了に基づいて支払いを計算する雇用契約が含まれます。これらのアプリケーションはEthereumのプログラマビリティを活用して、従来のシステムやBitcoin上でも実装が不可能または極めて困難な複雑な金融商品を作成します。
第二のカテゴリは半金融アプリケーションであり、お金が関与しますが、行われていることの非金銭的な側面も相当なものです。完璧な例は、計算問題の解決に対する自己強制型の報奨金です。誰かが報酬とともに計算問題を投稿し、コントラクトが提出された解決策を自動的に検証し、最初の正解に報奨金を支払うことができます。このカテゴリは純粋な金融と他の領域を橋渡しし、経済的インセンティブを使用して問題を解決したり行動を調整したりします。
第三のカテゴリは、お金とは一切関係のないアプリケーションであり、オンライン投票や分散型ガバナンスシステムなどです。これらの非金融アプリケーションは、汎用プラットフォームとしてのEthereumの柔軟性を示しています。例としては、Namecoinのような分散型ドメインネームシステム、レピュテーションシステム、分散型ファイルストレージ、組織ガバナンスツールなどがあります。すべてのアプリケーションタイプの中で、トークンシステムが最も一般的かつ基本的なものとして台頭しており、他の多くのアプリケーションのビルディングブロックとして機能しています。
Applications
Las aplicaciones que pueden construirse sobre Ethereum se dividen en tres amplias categorias. La primera categoria son las aplicaciones financieras, que proporcionan a los usuarios formas mas poderosas de gestionar y participar en contratos que involucran su dinero. Esto incluye sub-monedas, derivados financieros, contratos de cobertura, carteras de ahorro con limites de retiro, testamentos que distribuyen fondos automaticamente, e incluso contratos de empleo que calculan pagos basandose en la verificacion de trabajo completado. Estas aplicaciones aprovechan la programabilidad de Ethereum para crear instrumentos financieros complejos que serian imposibles o extremadamente dificiles de implementar en sistemas tradicionales o incluso en Bitcoin.
La segunda categoria son las aplicaciones semi-financieras, donde el dinero esta involucrado pero tambien hay un componente no monetario sustancial en lo que se esta haciendo. Un ejemplo perfecto son las recompensas auto-ejecutables para soluciones a problemas computacionales. Alguien podria publicar un problema computacional junto con una recompensa, y el contrato podria verificar automaticamente las soluciones enviadas y pagar la recompensa a la primera respuesta correcta. Esta categoria tiende un puente entre las finanzas puras y otros dominios, utilizando incentivos economicos para resolver problemas o coordinar comportamiento.
La tercera categoria son las aplicaciones que no tienen nada que ver con el dinero, como los sistemas de votacion en linea y gobernanza descentralizada. Estas aplicaciones no financieras demuestran la flexibilidad de Ethereum como plataforma de proposito general. Los ejemplos incluyen sistemas de nombres de dominio descentralizados como Namecoin, sistemas de reputacion, almacenamiento de archivos descentralizado y herramientas de gobernanza organizacional. De todos estos tipos de aplicaciones, los sistemas de tokens han surgido como los mas comunes y fundamentales, sirviendo como bloques de construccion para muchas otras aplicaciones.
Token Systems
トークンシステムは、最も強力で一般的なアプリケーションの一つであるにもかかわらず、Ethereum上での実装は驚くほど簡単です。その核心において、トークンシステムは単一の操作を持つデータベースに過ぎません：アカウントAからX単位を差し引き、アカウントBにX単位を加える。ただし、トランザクション前にAが少なくともX単位を保有しており、トランザクションがAによって承認されていることが条件です。実装には、アドレスから残高へのマッピングを維持し、トークンをアカウント間で移動する前に適切なチェックを行う送金関数を提供する必要があります。
基本的なトークンシステムのコントラクトコードは非常にシンプルで、わずか数行で記述できます。アドレスから残高へのマッピングのデータ構造、初期トークン供給量を割り当てる初期化関数、送信者の残高と承認をチェックしてから送金を実行する送金関数で構成されます。このシンプルさは、Bitcoinの制限されたスクリプト機能のために大幅な回避策と制限が必要な同様のシステムの実装の複雑さとは対照的です。
Ethereum上のトークンは、価値のあるものであれば事実上何でも表すことができます。独自の金融政策を持つサブ通貨、外部資産を追跡する金融デリバティブ、配当権付きの会社株式、顧客プログラムのロイヤリティポイント、金や石油などの商品、さらには物理的財産の表現までも可能です。Ethereumのプログラマビリティにより、これらのトークンは送金制限、自動バーンメカニズム、配当分配、ガバナンス権限など、その行動を支配する任意のルールを持つことができます。この柔軟性により、トークンシステムはEthereumエコシステムの大部分の基盤となるビルディングブロックとなっています。
Token Systems
Los sistemas de tokens son sorprendentemente sencillos de implementar en Ethereum, a pesar de ser una de las aplicaciones mas poderosas y comunes. En esencia, los sistemas de tokens son simplemente una base de datos con una unica operacion: restar X unidades de la cuenta A y agregar X unidades a la cuenta B, con la condicion de que A tenia al menos X unidades antes de la transaccion y la transaccion esta autorizada por A. La implementacion requiere mantener un mapeo de direcciones a saldos y proporcionar una funcion de transferencia que realice las verificaciones apropiadas antes de mover tokens entre cuentas.
El codigo del contrato para un sistema de tokens basico es notablemente simple y puede escribirse en solo unas pocas lineas. Consiste en una estructura de datos que mapea direcciones a saldos, una funcion de inicializacion que asigna el suministro inicial de tokens, y una funcion de transferencia que verifica el saldo y la autorizacion del remitente antes de ejecutar la transferencia. Esta simplicidad contrasta fuertemente con la complejidad requerida para implementar sistemas similares en Bitcoin, que requeriria soluciones alternativas significativas y limitaciones debido a las capacidades restringidas de scripting de Bitcoin.
Los tokens en Ethereum pueden representar virtualmente cualquier cosa de valor. Pueden representar sub-monedas con sus propias politicas monetarias, derivados financieros que rastrean activos externos, acciones de empresas con derechos a dividendos, puntos de fidelidad en programas de clientes, materias primas como oro o petroleo, o incluso representaciones de propiedad fisica. La programabilidad de Ethereum permite que estos tokens tengan reglas arbitrarias que gobiernen su comportamiento, como restricciones de transferencia, mecanismos de quema automatica, distribuciones de dividendos o derechos de gobernanza. Esta flexibilidad ha hecho de los sistemas de tokens el bloque de construccion fundamental para gran parte del ecosistema de Ethereum.
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
金融デリバティブは、Ethereumスマートコントラクトの最も基本的かつ重要なアプリケーションの一つです。シンプルなヘッジコントラクトが基本的な仕組みを示しています：当事者Aが1000ドル相当のEtherを預け入れ、当事者Bが同等の金額を預け入れ、コントラクトがデータフィードを使用してその時点でのEtherのUSD価値を記録します。30日後、コントラクトは価値を再計算し、1000ドル相当のEtherをAに送り、残りをBに送ります。Etherの価格が上昇した場合、Aはより少ないEtherを受け取りますが1000ドルの価値を維持します。価格が下落した場合、Aはその価値を維持するためにより多くのEtherを受け取ります。これにより、Aはボラティリティに対してヘッジし、Bは価格変動に投機することができます。
このようなコントラクトの実装には、オラクルコントラクトやデータフィードを通じた外部データへのアクセスが必要です。これらのオラクルは、コントラクトが適切に実行するために必要な価格情報、気象データ、その他の現実世界の情報を提供します。オラクルは信頼への依存を導入しますが、冗長性と暗号経済的インセンティブを備えた設計により、信頼性の高いデータを提供できます。コントラクト自体は単にオラクルに問い合わせ、そのデータに基づいて計算を行い、プログラムされたロジックに従って資金を分配します。
ステーブルコインやより複雑な金融商品も、同様のメカニズムを使用して構築できます。ステーブルコインのコントラクトは、Etherのリザーブを維持し、法定通貨にペッグされたトークンを発行し、価格フィードに基づいて供給量や担保要件を自動的に調整することができます。オプション契約、先物、スワップ、その他のデリバティブは、通常であれば複雑な法的枠組みと信頼できる仲介者を必要としますが、代わりに自己実行型のスマートコントラクトとしてエンコードできます。このプログラマブルな金融インフラストラクチャは、ブロックチェーン技術の透明性とセキュリティ保証を維持しながら、高度な金融工学を可能にします。
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
Los derivados financieros representan una de las aplicaciones mas fundamentales e importantes de los smart contracts de Ethereum. Un simple contrato de cobertura demuestra el mecanismo basico: la parte A deposita una cierta cantidad de ether con valor de \(1000, la parte B deposita una cantidad equivalente, y el contrato registra el valor en USD del ether en ese momento usando un feed de datos. Despues de 30 dias, el contrato recalcula el valor y envia ether por valor de \)1000 a A y el resto a B. Si el precio del ether ha subido, A recibe menos ether pero mantiene el valor de $1000; si ha bajado, A recibe mas ether para mantener ese valor. Esto permite a A cubrirse contra la volatilidad mientras B especula sobre los movimientos de precio.
La implementacion de tales contratos requiere acceso a datos externos a traves de contratos oraculo o feeds de datos. Estos oraculos proporcionan informacion de precios, datos meteorologicos u otra informacion del mundo real que los contratos necesitan para ejecutarse correctamente. Aunque los oraculos introducen una dependencia de confianza, pueden disenarse con redundancia e incentivos criptoeconomicos para proporcionar datos confiables. El contrato en si simplemente consulta al oraculo, realiza calculos basados en esos datos y distribuye fondos de acuerdo con su logica programada.
Las stablecoins y instrumentos financieros mas complejos pueden construirse utilizando mecanismos similares. Un contrato de stablecoin podria mantener una reserva de ether y emitir tokens vinculados a una moneda fiduciaria, ajustando automaticamente el suministro o los requisitos de colateral basandose en feeds de precios. Los contratos de opciones, futuros, swaps y otros derivados que normalmente requeririan marcos legales complejos e intermediarios de confianza pueden en su lugar codificarse como smart contracts auto-ejecutables. Esta infraestructura de finanzas programables permite una ingenieria financiera sofisticada manteniendo las garantias de transparencia y seguridad de la tecnologia blockchain.
Identity and Reputation Systems
Namecoinに類似した名前登録システムは、Ethereum上で簡単に実装でき、アイデンティティシステムの最もシンプルな例として機能します。コントラクトは、名前から関連データ（IPアドレス、公開鍵、その他の情報など）へのマッピングであるキーバリューテーブルを持つデータベースを維持します。その名前がまだ取得されていなければ、少額の登録料とともにコントラクトにトランザクションを送信することで、誰でも名前を登録できます。所有者はいつでも関連データを更新でき、名前はコントラクトにエンコードされたルールに従って、譲渡可能にも永続的にもできます。
この基盤の上に、レピュテーションスコア、信頼の網の関係、分散型アイデンティティ検証を含む、より高度なアイデンティティシステムを構築できます。例えば、コントラクトは検証済みトランザクション、ピア評価、タスクの完了に基づいてレピュテーションスコアを維持できます。これらのスコアは公開され、暗号的に特定のアドレスに紐付けられ、アプリケーション間で持ち運び可能なレピュテーションを作成します。信頼の網システムにより、ユーザーは他者のアイデンティティを保証し、正当なユーザーと悪意ある行為者を区別するのに役立つソーシャルグラフを構築できます。
このようなアイデンティティおよびレピュテーションシステムは、他のアプリケーションと統合された場合に特に強力になります。マーケットプレイスは販売者に最低限のレピュテーションスコアを要求でき、融資プラットフォームは借り手のレピュテーションに基づいて金利を調整でき、ソーシャルネットワークは信頼の網を使用してスパムや不正コンテンツをフィルタリングできます。あらゆるアプリケーションが照会できるアイデンティティのための共有インフラストラクチャを提供することで、Ethereumは中央集権的なアイデンティティプロバイダーや独自のレピュテーションシステムに依存しない、新たな信頼ベースのアプリケーション群を可能にします。
Identity and Reputation Systems
Un sistema de registro de nombres similar a Namecoin es trivialmente implementable en Ethereum y sirve como el ejemplo mas simple de un sistema de identidad. El contrato mantiene una base de datos con una tabla clave-valor que mapea nombres a datos asociados (como direcciones IP, claves publicas u otra informacion). Cualquiera puede registrar un nombre enviando una transaccion al contrato junto con una pequena tarifa de registro, siempre que ese nombre no este ya tomado. El propietario puede actualizar los datos asociados en cualquier momento, y los nombres pueden hacerse transferibles o permanentes de acuerdo con las reglas codificadas en el contrato.
Sistemas de identidad mas avanzados pueden construirse sobre esta base para incluir puntuaciones de reputacion, relaciones de red de confianza y verificacion de identidad descentralizada. Por ejemplo, un contrato podria mantener puntuaciones de reputacion basadas en transacciones verificadas, calificaciones de pares o completacion de tareas. Estas puntuaciones serian publicamente visibles y criptograficamente vinculadas a direcciones especificas, creando una reputacion portatil que sigue a los usuarios a traves de las aplicaciones. Los sistemas de red de confianza podrian permitir a los usuarios avalar la identidad de otros, construyendo grafos sociales que ayudan a distinguir usuarios legitimos de actores maliciosos.
Tales sistemas de identidad y reputacion se vuelven particularmente poderosos cuando se integran con otras aplicaciones. Un mercado podria requerir puntuaciones minimas de reputacion para los vendedores, una plataforma de prestamos podria ajustar las tasas de interes basandose en la reputacion del prestatario, o una red social podria usar la red de confianza para filtrar spam y contenido fraudulento. Al proporcionar una infraestructura compartida de identidad que cualquier aplicacion puede consultar, Ethereum permite una nueva clase de aplicaciones basadas en la confianza que no dependen de proveedores de identidad centralizados o sistemas de reputacion propietarios.
Decentralized File Storage
分散型ファイルストレージは、ストレージを必要とするユーザーとストレージを提供するプロバイダーの間を調整するEthereumコントラクトを通じて実装できます。「分散型Dropbox」モデルでは、ユーザーが月額料金を支払ってファイルをアップロードし、コントラクトがデータを実際に保存していることを証明するストレージプロバイダーに支払いを分配します。証明メカニズムは定期的な暗号チャレンジを通じて機能します：コントラクトがファイルの一部をランダムに選択し、プロバイダーにそのデータを所持していることを示すマークル木の証明を提供するよう求めます。チャレンジに失敗したりオフラインになったプロバイダーは、保証金と将来の支払いの流れを失います。
このアプローチは中央集権的なストレージに対していくつかの利点を提供します。マークル木の証明により効率的な検証が可能です——ユーザーとコントラクトはファイル全体をダウンロードすることなくファイルの可用性を確認できます。システムは自然にファイルを複数の独立したプロバイダーに分散させ、明示的なレプリケーションプロトコルを必要とせずに冗長性を生み出します。経済的インセンティブはプロバイダーの行動をユーザーのニーズに合わせます：プロバイダーはデータを確実に保存することで収益を得、それを怠ると損失を被ります。これにより、中央集権的なストレージソリューションに固有の信頼要件が排除されます。
このようなシステムにおけるストレージコストは、いくつかの理由から中央集権的な代替手段よりも低くなる可能性があります。独占的価格設定の排除により、市場競争がコストをストレージの実際のコストに近いところまで引き下げます。複数のユーザーが類似のファイルを保存することによる暗黙的な冗長性が、総ストレージ要件を削減できます。高価なデータセンターインフラストラクチャや企業のオーバーヘッドが不要です。しかし、支払いメカニズム、十分なプロバイダー参加の確保、冗長性とコストのトレードオフの管理に関する課題が残っています。これらの課題にもかかわらず、分散型ストレージは、Ethereumが経済的インセンティブのみを通じて複雑な多者間のインタラクションを調整できることを示しています。
Decentralized File Storage
El almacenamiento descentralizado de archivos puede implementarse a traves de contratos de Ethereum que coordinan entre usuarios que necesitan almacenamiento y proveedores que lo ofrecen. En un modelo de "Dropbox descentralizado", los usuarios pagarian una tarifa mensual para subir archivos, con el contrato distribuyendo pagos a los proveedores de almacenamiento que demuestren que realmente estan almacenando los datos. El mecanismo de prueba funciona a traves de desafios criptograficos periodicos: el contrato selecciona aleatoriamente porciones de archivos y pide a los proveedores que proporcionen pruebas de Merkle tree demostrando que poseen esos datos. Los proveedores que fallen en los desafios o se desconecten perderian sus depositos y flujo de pagos futuros.
Este enfoque ofrece varias ventajas sobre el almacenamiento centralizado. Las pruebas de Merkle tree permiten una verificacion eficiente — los usuarios y el contrato pueden confirmar la disponibilidad de archivos sin descargar archivos completos. El sistema distribuye naturalmente los archivos entre multiples proveedores independientes, creando redundancia sin requerir protocolos de replicacion explicitos. Los incentivos economicos alinean el comportamiento del proveedor con las necesidades del usuario: los proveedores ganan dinero almacenando datos de manera confiable y pierden dinero si no lo hacen. Esto elimina el requisito de confianza inherente en las soluciones de almacenamiento centralizado.
Los costos de almacenamiento en tal sistema pueden ser potencialmente mas bajos que las alternativas centralizadas por varias razones. La eliminacion de precios monopolicos permite que la competencia del mercado reduzca los costos cerca del costo real de almacenamiento. La redundancia implicita de multiples usuarios almacenando archivos similares puede reducir los requisitos totales de almacenamiento. No hay necesidad de infraestructura costosa de centros de datos o gastos generales corporativos. Sin embargo, persisten desafios en torno a los mecanismos de pago, asegurar una participacion adecuada de proveedores y gestionar el equilibrio entre redundancia y costo. A pesar de estos desafios, el almacenamiento descentralizado demuestra como Ethereum puede coordinar interacciones complejas de multiples partes solo a traves de incentivos economicos.
Decentralized Autonomous Organizations
分散型自律組織（DAO）は、メンバーまたは株主のセットを持ち、その組織の資金を支出しコードを修正する権利を集団的に持つ仮想エンティティです。典型的なDAOはシンプルなルールで運営されます：支出の決定または組織のコードの修正にはメンバーの67%が必要です。メンバーは提案を提出し、投票することができ、提案が十分な支持を得た場合、コントラクトが自動的にその決定を実行します。メンバーシップシェアは譲渡可能にでき、DAOへの参加に流動的な市場を可能にし、異なるクラスのシェアは異なる議決権や経済的請求権を持つことができます。
最もシンプルなDAOの設計は、メンバーリストを維持し、コントラクトのいかなる側面（自身の投票ルールを含む）の変更にも3分の2の多数決を必要とする自己修正コントラクトです。メンバーはコード変更をトランザクションとして提出し、他のメンバーが投票し、閾値に達するとコントラクトが自身を更新します。より洗練された設計には、メンバーが投票権を代表者に委任できる代理投票システムや、投票を委任できるが重要な決定の際にはいつでも取り戻せるリキッドデモクラシーなどがあります。
DAOは単純な資金管理を超えて様々な目的に使用できます。DAOは分散型企業として機能し、請負業者を雇用し、サービスを購入し、利益を株主に分配することができ——すべてが従来の法的構造ではなくスマートコントラクトコードによって統治されます。分散型投資ファンドとして運営され、メンバーがどのプロジェクトに資金を提供するかを投票できます。共有資源を管理し、利害関係者が配分ルールについて投票できます。重要な洞察は、ガバナンスルールを透明で不変のコードにエンコードし、経済的利害と結びつけることで、DAOは従来の階層的な管理や法的強制なしにグループの意思決定を調整できるということです。
Decentralized Autonomous Organizations
Una Organizacion Autonoma Descentralizada (DAO) es una entidad virtual que tiene un conjunto de miembros o accionistas que colectivamente tienen el derecho de gastar los fondos de la entidad y modificar su codigo. Una DAO tipica opera con una regla simple: el 67% de los miembros son necesarios para tomar decisiones de gasto o modificar el codigo de la organizacion. Los miembros pueden enviar propuestas, votar sobre ellas, y si una propuesta recibe suficiente apoyo, el contrato ejecuta automaticamente la decision. Las participaciones de membresia pueden ser transferibles, permitiendo un mercado liquido para la participacion en la DAO, y diferentes clases de participaciones pueden tener diferentes derechos de voto o reclamaciones economicas.
El diseno mas simple de una DAO es un contrato auto-modificable que mantiene una lista de miembros y requiere una mayoria de 2/3 de votos para cambiar cualquier aspecto del contrato, incluyendo sus propias reglas de votacion. Los miembros enviarian cambios de codigo como transacciones, otros miembros votarian, y al alcanzar el umbral, el contrato se actualizaria a si mismo. Disenos mas sofisticados podrian incluir sistemas de votacion delegada donde los miembros pueden asignar su poder de voto a representantes, o democracia liquida donde los votos pueden ser delegados pero reclamados en cualquier momento para decisiones importantes.
Las DAOs pueden servir a diversos propositos mas alla de la simple gestion de fondos. Una DAO podria funcionar como una corporacion descentralizada, contratando proveedores, comprando servicios y distribuyendo beneficios a los accionistas — todo gobernado por codigo de smart contract en lugar de estructuras legales tradicionales. Podria operar como un fondo de inversion descentralizado, con los miembros votando sobre que proyectos financiar. Podria gestionar un recurso comun, con los interesados votando sobre las reglas de asignacion. La idea clave es que al codificar las reglas de gobernanza en codigo transparente e inmutable y vincularlas a una participacion economica, las DAOs pueden coordinar decisiones de grupo sin requerir gestion jerarquica tradicional o aplicacion legal.
Further Applications
すでに議論した主要なカテゴリを超えて、Ethereumは他にも多数のアプリケーションを可能にします。高度なセキュリティ機能を持つ貯蓄ウォレットは、回復用の緊急キーを提供しながら日次の引き出し制限を課し、最終的な管理権を維持しつつ盗難からユーザーを保護できます。農作物保険コントラクトは、気象データフィードに基づいて農家に自動的に支払いを行い、保険金請求処理を排除し管理上のオーバーヘッドを削減できます。ピアツーピアのギャンブルアプリケーションは、信頼できる仲介者なしで運営でき、スマートコントラクトが賭け金を保持し、検証可能な乱数または現実世界のイベントデータに基づいて自動的に勝者に支払います。
オンチェーンの予測市場は、ユーザーが将来のイベントに賭けることを可能にし、群衆の知恵を通じて強力な予測メカニズムを生み出します。これらはSchellingCoinスタイルのプロトコルで強化し、分散型オラクルを作成できます：参加者は独立してデータ（選挙結果や気象条件など）を報告し、多数派と一致した報告をした者には報酬が与えられ、外れ値にはペナルティが課されます。この暗号経済的アプローチは正直な報告にインセンティブを与え、単一のオラクルプロバイダーへの信頼を必要とせずに、他のコントラクトに信頼性の高い現実世界のデータを提供できます。
マルチシグウォレットは、複数の当事者間での資金の共有管理を可能にするもう一つの重要なアプリケーションです。2-of-3のマルチシグウォレットは、資金の支出前に指定された3者のうちいずれか2者による承認を必要とし、エスクロー取引、企業の財務管理、個人のセキュリティに有用です。分散型マーケットプレイスは、アイデンティティシステム、レピュテーションスコア、エスクローコントラクト、紛争解決メカニズムを組み合わせて、中央集権的なプラットフォームなしにピアツーピアの商取引を可能にできます。これらのアプリケーションのそれぞれが、Ethereumのプログラマビリティが新しい信頼モデルと組織構造を可能にすることを示しています。
Further Applications
Mas alla de las categorias principales ya discutidas, Ethereum permite numerosas otras aplicaciones. Las carteras de ahorro con caracteristicas de seguridad sofisticadas pueden imponer limites de retiro diarios mientras proporcionan claves de emergencia para la recuperacion, protegiendo a los usuarios del robo mientras mantienen el control ultimo. Los contratos de seguro de cosechas pueden pagar automaticamente a los agricultores basandose en feeds de datos meteorologicos, eliminando el procesamiento de reclamaciones y reduciendo los gastos administrativos. Las aplicaciones de apuestas entre pares pueden operar sin ningun intermediario de confianza, con smart contracts manteniendo las apuestas y pagando automaticamente a los ganadores basandose en numeros aleatorios verificables o datos de eventos del mundo real.
Los mercados de prediccion en la cadena permiten a los usuarios apostar sobre eventos futuros, creando poderosos mecanismos de pronostico a traves de la sabiduria de las masas. Estos pueden aumentarse con protocolos tipo SchellingCoin para crear oraculos descentralizados: los participantes reportan datos independientemente (como resultados electorales o condiciones meteorologicas), y aquellos cuyos reportes coinciden con la mayoria reciben recompensas mientras los valores atipicos son penalizados. Este enfoque criptoeconomico incentiva el reporte honesto y puede proporcionar datos del mundo real confiables a otros contratos sin requerir confianza en ningun proveedor de oraculo individual.
Las carteras multifirma representan otra aplicacion importante, permitiendo el control compartido de fondos entre multiples partes. Una cartera multifirma 2-de-3 podria requerir que dos de tres partes designadas aprueben una transaccion antes de que los fondos puedan gastarse, util para acuerdos de deposito en garantia, tesorerias corporativas o seguridad personal. Los mercados descentralizados pueden combinar sistemas de identidad, puntuaciones de reputacion, contratos de deposito en garantia y mecanismos de resolucion de disputas para permitir el comercio entre pares sin plataformas centralizadas. Cada una de estas aplicaciones demuestra como la programabilidad de Ethereum permite nuevos modelos de confianza y estructuras organizacionales.
Miscellanea And Concerns
Ethereumの修正GHOSTプロトコルの実装には、アンクルの包含と報酬に関する具体的なルールが含まれます。アンクルは現在のブロックの祖先の直接の子でなければならず（2世代から7世代前の間）、有効なブロックヘッダーでなければならず、以前のアンクルとは異なるものでなければならず、現在のブロックの直接の祖先であってはなりません。アンクルブロックは標準的なブロック報酬の87.5%を受け取り、包含するブロックは包含されたアンクル1つあたり追加の3.125%を受け取ります（最大2つのアンクルまで）。このインセンティブ構造により、マイナーは観察した陳腐ブロックを参照するよう促され、ネットワークセキュリティを強化しながら、ネットワーク伝播の一時的な不運を経験したマイナーに報酬を与えます。
手数料システムは「ガス」の概念に基づいており、すべての計算操作には固定のガスコストがあります。例えば、乗算操作は5ガス、SHA256ハッシュは20ガスのコストがかかり、すべてのトランザクションには21,000ガスの基本コストがかかります。ユーザーはガスリミット（消費する意思のある最大ガス）とガスプライス（ガス単位あたり支払うEtherの量）の両方を指定します。このシステムは複数の目的を果たします：すべての計算に対価が支払われることを保証することで無限ループやサービス拒否攻撃を防止し、ユーザーがガスプライスを通じて入札するブロックスペースの市場を作り出し、マイナーが受け入れる最低ガスプライスを設定できるようにしてネットワークリソースを保護します。
スケーラビリティは依然として重大な懸念事項です。すべてのフルノードが状態を検証するためにすべてのトランザクションを処理しなければならないからです。現在のブロックチェーンアーキテクチャは、中央集権的なシステムのトランザクションスループットに匹敵するのに苦労しています。潜在的な解決策には、異なるノードが異なるトランザクションのサブセットを処理するステートシャーディングや、より効率的なブロック生成を可能にするプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行が含まれます。マークル証明を使用するライトクライアントは、すべてのブロックを処理せずにトランザクションを検証できますが、誰かがすべてを処理しなければなりません。これらのスケーラビリティの課題は、Ethereumの長期的な存続可能性にとって重要な、活発な研究開発分野を表しています。
Miscellanea And Concerns
La implementacion de Ethereum del protocolo GHOST modificado incluye reglas especificas para la inclusion y recompensas de tios. Los tios deben ser hijos directos de un ancestro del bloque actual (entre 2 y 7 generaciones atras), deben ser cabeceras de bloque validas, deben ser distintos de tios anteriores y no deben ser ancestros directos del bloque actual. Los bloques tio reciben el 87.5% de la recompensa estandar de bloque, mientras que el bloque que los incluye recibe un 3.125% adicional por cada tio incluido (hasta dos tios). Esta estructura de incentivos anima a los mineros a referenciar bloques obsoletos que observan, fortaleciendo la seguridad de la red mientras recompensa a los mineros que experimentaron mala suerte temporal con la propagacion de la red.
El sistema de comisiones se basa en el concepto de "gas", donde cada operacion computacional tiene un costo fijo en gas. Por ejemplo, una operacion de multiplicacion cuesta 5 gas, un hash SHA256 cuesta 20 gas, y cada transaccion tiene un costo base de 21,000 gas. Los usuarios especifican tanto un limite de gas (maximo de gas que estan dispuestos a consumir) como un precio de gas (cuanto ether pagaran por unidad de gas). Este sistema sirve multiples propositos: previene bucles infinitos y ataques de denegacion de servicio al asegurar que toda la computacion se pague, crea un mercado para el espacio de bloques donde los usuarios pujan mediante precios de gas, y permite a los mineros establecer un precio minimo de gas que estan dispuestos a aceptar, protegiendo los recursos de la red.
La escalabilidad sigue siendo una preocupacion significativa, ya que cada nodo completo debe procesar cada transaccion para verificar el estado. Las arquitecturas blockchain actuales luchan por igualar el rendimiento de transacciones de los sistemas centralizados. Las soluciones potenciales incluyen el sharding de estado, donde diferentes nodos procesan diferentes subconjuntos de transacciones, y una transicion de proof of work a consenso proof of stake, que podria permitir una produccion de bloques mas eficiente. Los clientes ligeros que usan pruebas de Merkle pueden verificar transacciones sin procesar todos los bloques, pero alguien debe seguir procesando todo. Estos desafios de escalabilidad representan areas activas de investigacion y desarrollo criticas para la viabilidad a largo plazo de Ethereum.
Conclusion
Ethereumプロトコルは当初、オンブロックチェーンのエスクロー、引き出し制限、金融コントラクトなどの高度な機能を、高度に汎用化されたプログラミング言語を通じて提供する、暗号通貨のアップグレード版として構想されました。しかし、Ethereumプロトコルは単なる通貨をはるかに超えています。分散型ファイルストレージ、分散型計算、分散型予測市場を含む数十のコンセプトに関するプロトコルは、計算産業の効率を大幅に向上させ、初めて経済レイヤーを追加することで他のピアツーピアプロトコルに大きな後押しを提供する可能性があります。
特定のユースケース向けに設計された限定的な操作セットを提供するのではなく、Ethereumは開発者が設計できるあらゆるアプリケーションを構築できるチューリング完全なプログラミング言語を提供します。独自の金融デリバティブを発明したいですか？独自の通貨を作成したいですか？ブロックチェーン上に政府を設立したいですか？これらはすべてEthereumのスクリプトシステムで簡単に実装可能です。プラットフォームの力は、どのようなアプリケーションが構築されるかを予測することにあるのではなく、それらの構築を容易にする基盤インフラストラクチャを提供することにあります。
Ethereumプロトコルによって実装された任意の状態遷移関数の概念は、独自の可能性を持つプラットフォームを提供します。データストレージ、ギャンブル、または金融における特定のアプリケーションを意図した閉鎖的で単一目的のプロトコルであるのではなく、Ethereumは設計上オープンエンドです。そして我々は、今後数年間にわたって、多数の金融および非金融プロトコルの基盤レイヤーとして機能するのに極めて適していると信じています。将来Ethereum上に構築されるアプリケーションは、今日の我々には想像もできないものかもしれません。そのオープンエンドの可能性こそが、このプラットフォームの真の約束を表しています。
Conclusion
El protocolo de Ethereum fue concebido originalmente como una version mejorada de una criptomoneda, proporcionando caracteristicas avanzadas como depositos en garantia en la blockchain, limites de retiro y contratos financieros a traves de un lenguaje de programacion altamente generalizado. Sin embargo, el protocolo de Ethereum va mucho mas alla de solo la moneda. Los protocolos en torno al almacenamiento descentralizado de archivos, la computacion descentralizada y los mercados de prediccion descentralizados, entre docenas de otros conceptos, tienen el potencial de aumentar sustancialmente la eficiencia de la industria computacional y proporcionar un impulso masivo a otros protocolos peer-to-peer al agregar por primera vez una capa economica.
En lugar de proporcionar un conjunto limitado de operaciones disenadas para casos de uso especificos, Ethereum proporciona un lenguaje de programacion Turing-completo que permite a los desarrolladores construir cualquier aplicacion que puedan disenar. Quieres inventar tu propio derivado financiero? Crear tu propia moneda? Establecer un gobierno en la blockchain? Todo esto es trivialmente implementable con el sistema de scripting de Ethereum. El poder de la plataforma no radica en predecir que aplicaciones se construiran, sino en proporcionar la infraestructura fundacional que hace facil construirlas.
El concepto de una funcion de transicion de estado arbitraria implementada por el protocolo de Ethereum proporciona una plataforma con un potencial unico. En lugar de ser un protocolo cerrado, de proposito unico, destinado a aplicaciones especificas en almacenamiento de datos, apuestas o finanzas, Ethereum es abierto por diseno, y creemos que es extremadamente adecuado para servir como capa fundacional para un gran numero de protocolos tanto financieros como no financieros en los anos venideros. Las aplicaciones que se construiran sobre Ethereum en el futuro pueden ser aquellas que ni siquiera podemos imaginar hoy, y esa posibilidad abierta representa la verdadera promesa de la plataforma.
References and Further Reading
Ethereumのホワイトペーパーは、暗号通貨および分散システム研究における広範な先行研究の上に構築されています。基盤となるBitcoinプロトコルは、Satoshi Nakamotoの2008年の原論文「Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System」に記述されており、ブロックチェーンベースのデジタル通貨の概念を導入しました。Bitcoinの機能を拡張する初期の試みには、通貨を超えたブロックチェーンアプリケーションを実証した分散型名前登録システムであるNamecoinが含まれますが、Bitcoinの制限されたスクリプト機能により限界がありました。
カラードコインのホワイトペーパーは、特定のbitcoinに「色付け」することでBitcoinブロックチェーン上で代替資産を表現する方法を提案し、Mastercoinはより複雑な金融商品のためにBitcoin上にプロトコルレイヤーを作成しようとしました。両者はBitcoin上に構築することの限界を浮き彫りにし、より柔軟なプラットフォームの必要性を動機づけました。Bitcoin Magazineで探求された分散型自律企業の概念は、スマートコントラクトによる組織ガバナンスの理論的基盤を提供しました。
主要な技術的コンポーネントには、ライトクライアント向けの簡易支払い検証（SPV）、効率的なデータ検証のためのマークル木、Ethereumの状態表現のためのパトリシアトライが含まれます。2013年の暗号学論文に記述されたGHOST（Greedy Heaviest Observed Subtree）プロトコルは、高速なブロック時間から生じるセキュリティ問題に対処し、Ethereumのコンセンサスメカニズムの基盤を形成しています。これらの参考文献は、Ethereumが構築された知的基盤を表しており、暗号通貨、分散システム、暗号学、ゲーム理論からの洞察を組み合わせて、汎用ブロックチェーンプラットフォームを作成しています。
References and Further Reading
El whitepaper de Ethereum se basa en un extenso trabajo previo en investigacion de criptomonedas y sistemas distribuidos. El protocolo fundacional de Bitcoin se describe en el articulo original de 2008 de Satoshi Nakamoto "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System", que introdujo el concepto de moneda digital basada en blockchain. Los primeros intentos de extender la funcionalidad de Bitcoin incluyen Namecoin, un sistema de registro de nombres descentralizado que demuestra aplicaciones de blockchain mas alla de la moneda, aunque limitado por las capacidades restringidas de scripting de Bitcoin.
El whitepaper de colored coins propuso un metodo para representar activos alternativos en la blockchain de Bitcoin "coloreando" bitcoins especificos para representar otros activos, mientras que Mastercoin intento crear una capa de protocolo sobre Bitcoin para instrumentos financieros mas complejos. Ambos resaltaron las limitaciones de construir sobre Bitcoin y motivaron la necesidad de una plataforma mas flexible. El concepto de corporaciones autonomas descentralizadas, explorado en Bitcoin Magazine, proporciono fundamentos teoricos para la gobernanza organizacional a traves de smart contracts.
Los componentes tecnicos clave incluyen la verificacion de pagos simplificada (SPV) para clientes ligeros, Merkle trees para la verificacion eficiente de datos y Patricia tries para la representacion de estado de Ethereum. El protocolo GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree), descrito en un articulo de criptografia de 2013, aborda problemas de seguridad que surgen de tiempos de bloque rapidos y forma la base del mecanismo de consenso de Ethereum. Estas referencias representan los fundamentos intelectuales sobre los cuales se construyo Ethereum, combinando conocimientos de criptomonedas, sistemas distribuidos, criptografia y teoria de juegos para crear una plataforma blockchain de proposito general.
