एथेरियम: अगली पीढ़ी का स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट और विकेंद्रीकृत एप्लिकेशन प्लेटफ़ॉर्म
Abstract
Ethereum은 Turing-complete 프로그래밍 언어가 내장된 blockchain을 도입한 차세대 암호화폐이자 탈중앙화 애플리케이션 플랫폼이다. 이를 통해 누구나 소유권, 거래 형식, 상태 전이 함수에 대한 임의의 규칙을 만들 수 있는 smart contract와 탈중앙화 애플리케이션을 작성할 수 있다.
Ethereum의 근본적인 혁신은 Bitcoin이 개척한 blockchain 기술을 범용 프로그래밍 환경과 결합한 것이다. Bitcoin이 하나의 계좌에서 다른 계좌로 화폐를 이동하기 위한 단순한 상태 전이 시스템을 제공하는 반면, Ethereum은 개발자가 대안 화폐와 금융 상품부터 도메인 등록 시스템과 탈중앙화 조직에 이르기까지 상상할 수 있는 모든 종류의 탈중앙화 애플리케이션을 구축할 수 있는 플랫폼을 제공한다.
Ethereum은 본질적으로 궁극의 추상적 기반 계층을 구축함으로써 이를 달성한다: Turing-complete 프로그래밍 언어가 내장된 blockchain으로, 누구나 소유권, 거래 형식 및 상태 전이 함수에 대한 임의의 규칙을 만들 수 있는 smart contract와 탈중앙화 애플리케이션을 작성할 수 있다. Namecoin의 기본 버전은 두 줄의 코드로 작성할 수 있으며, 화폐나 평판 시스템 같은 다른 프로토콜도 스무 줄 이내로 구축할 수 있다.
Abstract
Ethereum एक अगली पीढ़ी का cryptocurrency और विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन प्लेटफॉर्म है जो एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा के साथ एक blockchain प्रस्तुत करता है। यह किसी को भी smart contracts और विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन लिखने की अनुमति देता है जहाँ वे स्वामित्व, लेनदेन प्रारूपों और state transition functions के लिए अपने मनमाने नियम बना सकते हैं।
Ethereum का मूलभूत नवाचार Bitcoin द्वारा अग्रणी blockchain तकनीक को एक सामान्य-उद्देश्य प्रोग्रामिंग वातावरण के साथ जोड़ना है। जबकि Bitcoin एक खाते से दूसरे खाते में मुद्रा स्थानांतरित करने के लिए एक सरल state transition system प्रदान करता है, Ethereum एक ऐसा प्लेटफॉर्म प्रदान करता है जहाँ डेवलपर्स वैकल्पिक मुद्राओं और वित्तीय उपकरणों से लेकर डोमेन पंजीकरण प्रणालियों और विकेन्द्रीकृत संगठनों तक, किसी भी प्रकार का विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन बना सकते हैं।
Ethereum यह मूलतः अंतिम अमूर्त आधारभूत परत बनाकर प्राप्त करता है: एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain, जो किसी को भी smart contracts और विकेन्द्रीकृत एप्लिकेशन लिखने की अनुमति देता है जहाँ वे स्वामित्व, लेनदेन प्रारूपों और state transition functions के लिए अपने मनमाने नियम बना सकते हैं। Namecoin का एक न्यूनतम संस्करण कोड की दो पंक्तियों में लिखा जा सकता है, और मुद्राओं और प्रतिष्ठा प्रणालियों जैसे अन्य प्रोटोकॉल बीस से कम पंक्तियों में बनाए जा सकते हैं।
Introduction and Existing Concepts
탈중앙화 디지털 화폐의 개념은 부동산 등기부와 같은 대안적 응용과 함께 수십 년 전부터 존재해왔다. 1980년대와 1990년대의 익명 전자 화폐 프로토콜은 주로 Chaumian blinding이라는 암호학적 기본 요소에 의존했으며, 높은 수준의 프라이버시를 갖춘 화폐를 제공했지만, 중앙화된 중개자에 대한 의존성 때문에 대부분 주목받지 못했다. 1998년 Wei Dai의 b-money는 계산 퍼즐 풀기를 통한 화폐 생성과 탈중앙화 합의를 도입한 최초의 제안이었지만, 탈중앙화 합의가 실제로 어떻게 구현될 수 있는지에 대한 세부 사항은 부족했다.
2009년, Satoshi Nakamoto에 의해 탈중앙화 화폐가 최초로 실질적으로 구현되었다. 이는 공개키 암호학을 통한 소유권 관리를 위한 기존의 기본 요소들과 누가 코인을 소유하는지 추적하기 위한 합의 알고리즘인 "proof of work"를 결합한 것이었다. Proof of work 뒤에 있는 메커니즘은 두 가지 문제를 동시에 해결했다는 점에서 획기적이었다. 첫째, 네트워크의 노드들이 Bitcoin 원장의 상태에 대한 정규 업데이트 집합에 집단적으로 합의할 수 있도록 하는 단순하고 적당히 효과적인 합의 알고리즘을 제공했다. 둘째, 합의 과정에 자유롭게 참여할 수 있는 메커니즘을 제공하여, 누가 합의에 영향을 미칠 수 있는지를 결정하는 정치적 문제를 해결하는 동시에 Sybil 공격을 방지했다.
Bitcoin blockchain은 수년간의 운영을 통해 놀라울 정도로 견고함을 입증했지만, 본질적으로 제한적이다. Bitcoin의 스크립팅 언어는 의도적으로 제한적이고 Turing-complete하지 않도록 설계되어, 반복문과 더 복잡한 애플리케이션을 구축하는 데 필요한 많은 기능이 없다. 이 제한은 무한 루프 및 기타 형태의 계산 공격을 방지하기 위해 존재하지만, Bitcoin 위에 구축할 수 있는 것을 심각하게 제한한다.
지난 5년간 Bitcoin의 기능을 확장하려는 다양한 시도가 있었다. Colored coins는 Bitcoin blockchain을 사용하여 대체 자산의 소유권을 추적하고자 했고, Namecoin은 탈중앙화 이름 등록 데이터베이스를 만들고자 시도했으며, 다양한 metacoin 프로토콜은 Bitcoin 위에 추가 레이어를 구축하는 것을 목표로 했다. 이러한 접근법들은 가능성을 보여주었지만, 궁극적으로 Bitcoin의 스크립팅 능력과 스크립트 내에서 blockchain 데이터에 접근할 수 없다는 한계에 의해 제약되었다.
Ethereum이 제공하고자 하는 것은 Turing-complete 프로그래밍 언어가 완전히 내장된 blockchain으로, 임의의 상태 전이 함수를 인코딩할 수 있는 "contract"를 만드는 데 사용될 수 있으며, 사용자가 위에 설명된 모든 시스템뿐만 아니라 아직 상상하지 못한 많은 다른 것들도 단지 몇 줄의 코드로 로직을 작성함으로써 만들 수 있게 해준다.
Introduction and Existing Concepts
विकेंद्रीकृत डिजिटल मुद्रा की अवधारणा, साथ ही संपत्ति रजिस्ट्री जैसे वैकल्पिक अनुप्रयोग, दशकों से अस्तित्व में रहे हैं। 1980 और 1990 के दशक के अनाम ई-कैश प्रोटोकॉल, जो मुख्य रूप से Chaumian blinding नामक एक क्रिप्टोग्राफिक प्रिमिटिव पर निर्भर थे, उच्च स्तर की गोपनीयता वाली मुद्रा प्रदान करते थे, लेकिन ये प्रोटोकॉल एक केंद्रीकृत मध्यस्थ पर निर्भरता के कारण लोकप्रिय नहीं हो पाए। 1998 में, Wei Dai की b-money कम्प्यूटेशनल पहेलियों को हल करके धन बनाने और विकेंद्रीकृत सहमति के विचार को पेश करने वाला पहला प्रस्ताव बना, लेकिन यह प्रस्ताव इस बारे में विवरण में कमी रखता था कि विकेंद्रीकृत सहमति वास्तव में कैसे लागू की जा सकती है।
2009 में, Satoshi Nakamoto द्वारा पहली बार एक विकेंद्रीकृत मुद्रा को व्यवहार में लागू किया गया, जिसमें public key cryptography के माध्यम से स्वामित्व प्रबंधन के लिए स्थापित प्रिमिटिव को "proof of work" नामक एक सहमति एल्गोरिदम के साथ जोड़ा गया। Proof of work के पीछे की प्रणाली इस क्षेत्र में एक सफलता थी क्योंकि इसने एक साथ दो समस्याओं को हल किया। पहला, इसने एक सरल और मध्यम रूप से प्रभावी सहमति एल्गोरिदम प्रदान किया, जो नेटवर्क में नोड्स को Bitcoin लेजर की स्थिति के अपडेट पर सामूहिक रूप से सहमत होने की अनुमति देता था। दूसरा, इसने सहमति प्रक्रिया में मुक्त प्रवेश की अनुमति देने का एक तंत्र प्रदान किया, यह तय करने की राजनीतिक समस्या को हल करते हुए कि सहमति को कौन प्रभावित करता है, साथ ही sybil attacks को रोकते हुए।
Bitcoin blockchain अपने संचालन के वर्षों में उल्लेखनीय रूप से मजबूत साबित हुआ है, लेकिन यह स्वाभाविक रूप से सीमित है। Bitcoin की स्क्रिप्टिंग भाषा जानबूझकर प्रतिबंधात्मक और गैर-Turing-complete होने के लिए डिज़ाइन की गई है, जिसमें लूप और कई अन्य सुविधाओं की कमी है जो अधिक जटिल अनुप्रयोग बनाने के लिए आवश्यक होंगी। यह सीमा अनंत लूप और अन्य प्रकार के कम्प्यूटेशनल हमलों को रोकने के लिए मौजूद है, लेकिन यह Bitcoin के ऊपर क्या बनाया जा सकता है, इसे गंभीर रूप से प्रतिबंधित करती है।
पिछले पांच वर्षों में, Bitcoin की कार्यक्षमता का विस्तार करने के कई प्रयास हुए हैं। Colored coins ने वैकल्पिक संपत्तियों के स्वामित्व को ट्रैक करने के लिए Bitcoin blockchain का उपयोग करने की कोशिश की, Namecoin ने एक विकेंद्रीकृत नाम पंजीकरण डेटाबेस बनाने का प्रयास किया, और विभिन्न metacoin प्रोटोकॉल ने Bitcoin के ऊपर अतिरिक्त परतें बनाने का लक्ष्य रखा। हालांकि इन दृष्टिकोणों ने वादा दिखाया, वे अंततः Bitcoin की स्क्रिप्टिंग क्षमताओं और स्क्रिप्ट के भीतर से blockchain डेटा तक पहुंचने में असमर्थता से सीमित थे।
Ethereum जो प्रदान करना चाहता है वह एक अंतर्निहित पूर्ण रूप से विकसित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain है जिसका उपयोग "contracts" बनाने के लिए किया जा सकता है जो मनमाने state transition functions को एन्कोड कर सकते हैं, जिससे उपयोगकर्ता ऊपर वर्णित किसी भी प्रणाली को, साथ ही कई अन्य जिनकी हमने अभी तक कल्पना नहीं की है, बस कुछ पंक्तियों के कोड में तर्क लिखकर बना सकते हैं।
Bitcoin As A State Transition System
기술적 관점에서, Bitcoin과 같은 암호화폐의 원장은 상태 전이 시스템으로 생각할 수 있다. 여기서 "상태"는 모든 기존 bitcoin의 소유 현황으로 구성되며, "상태 전이 함수"는 상태와 거래를 입력받아 그 결과인 새로운 상태를 출력한다. 표준적인 은행 시스템에서 예를 들면, 상태는 대차대조표이고, 거래는 A에서 B로 \(X를 이동하라는 요청이며, 상태 전이 함수는 A의 계좌에서 \)X를 감소시키고 B의 계좌에서 \(X를 증가시킨다. A의 계좌에 처음부터 \)X 미만이 있으면 상태 전이 함수는 오류를 반환한다.
Bitcoin에서 "상태"는 발행되었지만 아직 사용되지 않은 모든 코인(기술적으로 "미사용 거래 출력" 또는 UTXO)의 집합이며, 각 UTXO는 액면가와 소유자(본질적으로 암호학적 공개키인 20바이트 주소로 정의됨)를 갖는다. 거래는 하나 이상의 입력을 포함하며, 각 입력은 기존 UTXO에 대한 참조와 소유자 주소에 연결된 개인키로 생성된 암호학적 서명을 포함하고, 하나 이상의 출력을 포함하며, 각 출력은 상태에 추가될 새로운 UTXO를 포함한다.
상태 전이 함수 APPLY(S,TX) - S'는 대략 다음과 같이 정의될 수 있다:
- TX의 각 입력에 대해, 참조된 UTXO가 S에 없으면 오류를 반환한다.
- 제공된 서명이 UTXO의 소유자와 일치하지 않으면 오류를 반환한다.
- 모든 입력 UTXO의 액면가 합이 모든 출력 UTXO의 액면가 합보다 작으면 오류를 반환한다.
- 모든 입력 UTXO가 제거되고 모든 출력 UTXO가 추가된 S를 반환한다.
첫 번째 단계의 전반부는 거래 발신자가 존재하지 않는 코인을 사용하는 것을 방지하고, 첫 번째 단계의 후반부는 거래 발신자가 다른 사람의 코인을 사용하는 것을 방지하며, 두 번째 단계는 가치의 보존을 강제한다. 이를 결제에 사용하기 위한 프로토콜은 다음과 같다: Alice가 Bob에게 11.7 BTC를 보내고 싶다고 가정하자. 먼저 Alice는 합계가 최소 11.7 BTC가 되는 자신이 소유한 사용 가능한 UTXO 집합을 찾는다. 현실적으로 Alice는 정확히 11.7 BTC를 얻을 수 없을 것이다; 가장 작은 조합이 6+4+2=12라고 하자. 그러면 그녀는 세 개의 입력과 두 개의 출력을 가진 거래를 생성한다. 첫 번째 출력은 Bob의 주소를 소유자로 하는 11.7 BTC이고, 두 번째 출력은 나머지 0.3 BTC의 "거스름돈"으로 소유자는 Alice 자신이다.
Bitcoin As A State Transition System
तकनीकी दृष्टिकोण से, Bitcoin जैसी cryptocurrency का लेजर एक state transition system के रूप में सोचा जा सकता है, जहां एक "state" होता है जिसमें सभी मौजूदा bitcoins की स्वामित्व स्थिति होती है और एक "state transition function" होता है जो एक state और एक transaction लेता है और एक नया state आउटपुट करता है जो परिणाम है। एक मानक बैंकिंग प्रणाली में, उदाहरण के लिए, state एक बैलेंस शीट है, transaction A से B को \(X स्थानांतरित करने का अनुरोध है, और state transition function A के खाते में मूल्य को \)X से कम करता है और B के खाते में मूल्य को \(X से बढ़ाता है। यदि A के खाते में पहले से \)X से कम है, तो state transition function एक त्रुटि लौटाता है।
Bitcoin में "state" सभी coins (तकनीकी रूप से, "unspent transaction outputs" या UTXO) का संग्रह है जो बनाए गए हैं और अभी तक खर्च नहीं किए गए हैं, जिसमें प्रत्येक UTXO का एक मूल्यवर्ग और एक स्वामी होता है (जो एक 20-byte address द्वारा परिभाषित होता है जो अनिवार्य रूप से एक cryptographic public key है)। एक transaction में एक या अधिक inputs होते हैं, जिसमें प्रत्येक input में एक मौजूदा UTXO का संदर्भ और स्वामी के address से जुड़ी private key द्वारा उत्पादित एक cryptographic signature होती है, और एक या अधिक outputs होते हैं, जिसमें प्रत्येक output में state में जोड़ा जाने वाला एक नया UTXO होता है।
State transition function APPLY(S,TX) - S' को मोटे तौर पर निम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है:
- TX में प्रत्येक input के लिए, यदि संदर्भित UTXO S में नहीं है, तो त्रुटि लौटाएं।
- यदि प्रदान की गई signature UTXO के स्वामी से मेल नहीं खाती, तो त्रुटि लौटाएं।
- यदि सभी input UTXO के मूल्यवर्गों का योग सभी output UTXO के मूल्यवर्गों के योग से कम है, तो त्रुटि लौटाएं।
- सभी input UTXO हटाए गए और सभी output UTXO जोड़े गए S लौटाएं।
पहले चरण का पहला भाग transaction भेजने वालों को उन coins को खर्च करने से रोकता है जो मौजूद नहीं हैं, पहले चरण का दूसरा भाग transaction भेजने वालों को अन्य लोगों के coins खर्च करने से रोकता है, और दूसरा चरण मूल्य के संरक्षण को लागू करता है। भुगतान के लिए इसका उपयोग करने के लिए, प्रोटोकॉल इस प्रकार है: मान लीजिए Alice Bob को 11.7 BTC भेजना चाहती है। सबसे पहले, Alice उपलब्ध UTXO का एक सेट खोजेगी जो वह रखती है जो कम से कम 11.7 BTC का कुल योग है। वास्तव में, Alice को ठीक 11.7 BTC नहीं मिल पाएगा; मान लें कि सबसे छोटा जो वह प्राप्त कर सकती है वह 6+4+2=12 है। फिर वह उन तीन inputs और दो outputs के साथ एक transaction बनाती है। पहला output 11.7 BTC होगा जिसका स्वामी Bob का address होगा, और दूसरा output शेष 0.3 BTC "change" होगा, जिसका स्वामी स्वयं Alice होगी।
Mining
신뢰할 수 있는 중앙화된 서비스가 있다면, 이 시스템은 구현하기 쉬울 것이다; 중앙 서버의 하드 드라이브를 사용하여 상태를 추적하면서 설명된 대로 정확히 코딩할 수 있다. 그러나 Bitcoin에서 우리는 탈중앙화 화폐 시스템을 구축하려고 하므로, 모든 사람이 거래 순서에 동의하도록 보장하기 위해 상태 전이 시스템과 합의 시스템을 결합해야 한다. Bitcoin의 탈중앙화 합의 과정은 네트워크의 노드들이 "block"이라 불리는 거래 패키지를 지속적으로 생성하도록 요구한다. 네트워크는 대략 10분마다 하나의 block을 생성하도록 의도되며, 각 block에는 타임스탬프, nonce, 이전 block에 대한 참조(즉, hash), 그리고 이전 block 이후 발생한 모든 거래 목록이 포함된다.
시간이 지남에 따라, 이는 Bitcoin 원장의 최신 상태를 나타내기 위해 끊임없이 업데이트되는 지속적이고 계속 성장하는 "blockchain"을 만든다. block이 유효한지 확인하는 알고리즘은 이 패러다임에서 다음과 같이 표현된다:
- block이 참조하는 이전 block이 존재하고 유효한지 확인한다.
- block의 타임스탬프가 이전 block의 타임스탬프보다 크고 미래 2시간 이내인지 확인한다.
- block의 proof of work가 유효한지 확인한다.
- S를 이전 block 끝의 상태로 설정한다.
- TX를 n개의 거래가 있는 block의 거래 목록이라 하자. 0...n-1의 모든 i에 대해 S = APPLY(S,TX[i])를 설정한다. 어떤 적용이든 오류를 반환하면 종료하고 false를 반환한다.
- true를 반환하고, S를 이 block 끝의 상태로 등록한다.
본질적으로, block의 각 거래는 거래가 실행되기 전의 정규 상태에서 새로운 상태로의 유효한 상태 전이를 제공해야 한다. 상태는 block에 어떤 방식으로든 인코딩되지 않는다는 점에 주목하라; 이것은 순전히 검증 노드가 기억해야 할 추상적 개념이며, 어떤 block에 대해서든 genesis 상태에서 시작하여 모든 block의 모든 거래를 순차적으로 적용해야만 (안전하게) 계산할 수 있다.
채굴자는 새로 생성된 bitcoin과 거래 수수료로 계산 작업에 대한 보상을 받는다. 채굴 과정은 다음과 같이 작동한다: 채굴자는 block header를 가져와 특정 난이도 목표 아래의 hash를 찾을 때까지 다른 nonce 값으로 반복적으로 hash한다. 채굴자가 그러한 hash를 찾으면 block을 네트워크에 브로드캐스트하고, 다른 노드들은 hash가 유효하고 block의 모든 거래가 유효한지 검증한다. 난이도 목표는 block이 대략 일정한 비율로 생성되도록 프로토콜에 의해 매 2016 block(약 2주)마다 자동으로 조정된다.
장기적으로 blockchain의 보안은 채굴자들이 정직하게 행동할 재정적 인센티브를 갖는 것에 달려 있다는 점에 주목하라. 공격자가 네트워크 채굴 파워의 50% 이상을 통제하면, 정직한 체인보다 빠르게 성장하는 대안적 blockchain을 생성하여 "51% 공격"을 잠재적으로 실행할 수 있다. 그러나 그러한 공격에는 막대한 계산 자원이 필요하며, 네트워크가 blockchain의 무결성에 대한 신뢰를 잃으면서 공격자의 채굴 보상이 무가치해질 가능성이 높다.
Mining
यदि हमारे पास एक विश्वसनीय केंद्रीकृत सेवा तक पहुंच होती, तो इस प्रणाली को लागू करना सरल होता; इसे ठीक वैसे ही कोड किया जा सकता था जैसा वर्णित है, state का ट्रैक रखने के लिए एक केंद्रीकृत सर्वर की हार्ड ड्राइव का उपयोग करते हुए। हालांकि, Bitcoin के साथ हम एक विकेंद्रीकृत मुद्रा प्रणाली बनाने की कोशिश कर रहे हैं, इसलिए हमें state transaction system को एक consensus system के साथ जोड़ना होगा ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि हर कोई transactions के क्रम पर सहमत हो। Bitcoin की विकेंद्रीकृत consensus प्रक्रिया के लिए नेटवर्क में नोड्स को लगातार transactions के पैकेज बनाने का प्रयास करने की आवश्यकता होती है जिन्हें "blocks" कहा जाता है। नेटवर्क का उद्देश्य लगभग हर दस मिनट में एक block का उत्पादन करना है, जिसमें प्रत्येक block में एक timestamp, एक nonce, पिछले block का संदर्भ (अर्थात hash), और पिछले block के बाद से हुए सभी transactions की सूची होती है।
समय के साथ, यह एक स्थायी, लगातार बढ़ता हुआ "blockchain" बनाता है जो Bitcoin लेजर की नवीनतम स्थिति का प्रतिनिधित्व करने के लिए लगातार अपडेट होता रहता है। यह जांचने का एल्गोरिदम कि क्या कोई block वैध है, इस प्रतिमान में निम्नानुसार है:
- जांचें कि block द्वारा संदर्भित पिछला block मौजूद है और वैध है।
- जांचें कि block का timestamp पिछले block के timestamp से अधिक है और भविष्य में 2 घंटे से कम है।
- जांचें कि block पर proof of work वैध है।
- मान लें S पिछले block के अंत में state है।
- मान लें TX block की transaction सूची है जिसमें n transactions हैं। 0...n-1 में सभी i के लिए, S = APPLY(S,TX[i]) सेट करें। यदि कोई भी अनुप्रयोग त्रुटि लौटाता है, बाहर निकलें और false लौटाएं।
- true लौटाएं, और S को इस block के अंत में state के रूप में पंजीकृत करें।
अनिवार्य रूप से, block में प्रत्येक transaction को एक वैध state transition प्रदान करना चाहिए उस state से जो transaction निष्पादित होने से पहले canonical state था किसी नए state तक। ध्यान दें कि state किसी भी तरह से block में एन्कोड नहीं है; यह पूरी तरह से एक अमूर्तता है जिसे validating node द्वारा याद रखा जाता है और किसी भी block के लिए केवल genesis state से शुरू करके और प्रत्येक block में प्रत्येक transaction को क्रमिक रूप से लागू करके (सुरक्षित रूप से) गणना की जा सकती है।
Miner को उनके कम्प्यूटेशनल कार्य के लिए नव-निर्मित bitcoins और transaction fees के साथ पुरस्कृत किया जाता है। Mining प्रक्रिया इस प्रकार काम करती है: miners block header लेते हैं और अलग-अलग nonce मूल्यों के साथ बार-बार hash करते हैं जब तक उन्हें एक hash नहीं मिल जाता जो एक निश्चित difficulty target से नीचे हो। जब कोई miner ऐसा hash पाता है, तो वे block को नेटवर्क में प्रसारित करते हैं, और अन्य नोड्स सत्यापित करते हैं कि hash वैध है और block में सभी transactions वैध हैं। Difficulty target को प्रोटोकॉल द्वारा प्रत्येक 2016 blocks (लगभग दो सप्ताह) में स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है ताकि blocks लगभग स्थिर दर पर उत्पादित हों।
ध्यान दें कि दीर्घकाल में, blockchain की सुरक्षा miners के ईमानदारी से व्यवहार करने के वित्तीय प्रोत्साहन पर निर्भर करती है। यदि कोई हमलावर नेटवर्क की mining शक्ति के 50% से अधिक को नियंत्रित करता है, तो वे संभावित रूप से एक वैकल्पिक blockchain बनाकर "51% attack" कर सकते हैं जो ईमानदार chain से तेजी से बढ़ती है। हालांकि, ऐसे हमले के लिए भारी कम्प्यूटेशनल संसाधनों की आवश्यकता होगी और संभवतः हमलावर के mining पुरस्कार बेकार हो जाएंगे क्योंकि नेटवर्क blockchain की अखंडता में विश्वास खो देगा।
Merkle Trees
Merkle tree는 Bitcoin block에서 거래 포함의 효율적이고 안전한 검증을 가능하게 하는 데 사용되는 기본적인 데이터 구조이다. Merkle tree는 hash의 이진 트리로, 리프 노드는 개별 거래의 hash를 포함하고, 각 내부 노드는 두 자식 노드의 hash를 포함하며, 재귀적으로 block header에 저장되는 단일 루트 hash까지 올라간다. 이 계층적 구조는 block의 모든 거래를 다운로드하지 않고도 거래에서 루트까지의 hash 체인인 Merkle branch만 다운로드하면 특정 거래가 block에 포함되어 있는지 누구나 검증할 수 있게 해준다.
효율성 향상은 상당하다: 전체 Bitcoin 노드는 전체 blockchain(2013년 기준 약 15GB)을 저장해야 하지만, 단순화된 결제 검증(SPV) 노드는 Merkle root를 포함하는 block header만 다운로드하면 되며, 단 4MB의 데이터만 필요하다. 거래를 검증하기 위해 SPV 노드는 전체 노드에 Merkle branch를 요청하며, 이는 block의 거래 수 n에 대해 O(log n)의 데이터만 필요로 한다. 이 로그 스케일링은 모바일 기기와 저자원 환경에서 경량 클라이언트를 실행하는 것을 가능하게 한다.
Bitcoin의 Merkle tree 사용은 핵심 원칙을 보여준다: 암호학적 구조는 탈중앙화 네트워크에 참여하기 위한 신뢰와 자원 요구 사항을 극적으로 줄일 수 있다. 이 동일한 원칙이 Ethereum의 설계를 뒷받침하며, Ethereum에서 Merkle tree는 거래뿐만 아니라 상태와 영수증 저장에도 사용되어 훨씬 더 정교한 경량 클라이언트 프로토콜을 가능하게 한다.
Merkle Trees
Merkle trees एक मौलिक डेटा संरचना है जो Bitcoin blocks में transaction समावेश के कुशल और सुरक्षित सत्यापन को सक्षम करने के लिए उपयोग की जाती है। Merkle tree hashes का एक बाइनरी ट्री है जहां leaf nodes में व्यक्तिगत transactions के hash होते हैं, और प्रत्येक interior node में उसके दो बच्चों का hash होता है, जो पुनरावर्ती रूप से एक एकल root hash तक बनता है जो block header में संग्रहीत होता है। यह श्रेणीबद्ध संरचना किसी को भी यह सत्यापित करने की अनुमति देती है कि एक विशिष्ट transaction एक block में शामिल है, केवल Merkle branch डाउनलोड करके—transaction से root तक hashes की श्रृंखला—block में सभी transactions डाउनलोड करने के बजाय।
दक्षता लाभ पर्याप्त हैं: जबकि एक पूर्ण Bitcoin node को संपूर्ण blockchain (2013 तक लगभग 15GB) संग्रहीत करना चाहिए, एक simplified payment verification (SPV) node को केवल Merkle roots वाले block headers डाउनलोड करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए केवल 4MB डेटा की आवश्यकता होती है। किसी transaction को सत्यापित करने के लिए, एक SPV node पूर्ण nodes से Merkle branch का अनुरोध करता है, जिसके लिए केवल O(log n) डेटा की आवश्यकता होती है जहां n block में transactions की संख्या है। यह logarithmic scaling मोबाइल उपकरणों और कम-संसाधन वातावरण पर लाइटवेट क्लाइंट चलाना संभव बनाती है।
Bitcoin का Merkle trees का उपयोग एक प्रमुख सिद्धांत को प्रदर्शित करता है: cryptographic संरचनाएं एक विकेंद्रीकृत नेटवर्क में भाग लेने के लिए विश्वास और संसाधन आवश्यकताओं को नाटकीय रूप से कम कर सकती हैं। यही सिद्धांत Ethereum के डिज़ाइन का आधार है, जहां Merkle trees का उपयोग न केवल transactions के लिए बल्कि state और receipt storage के लिए भी किया जाता है, जो और भी अधिक परिष्कृत light client प्रोटोकॉल को सक्षम करता है।
Alternative Blockchain Applications
Bitcoin blockchain의 성공은 이 개념을 단순한 화폐를 넘어 확장하려는 수많은 시도를 촉발했다. 2010년에 출시된 Namecoin은 가장 초기의 사례 중 하나로, blockchain 위에 구축된 탈중앙화 이름 등록 데이터베이스로서 중앙 기관이 검열하거나 취소할 수 없는 분산 네임스페이스에 이름을 등록할 수 있게 해주었다. Colored coins는 특정 거래 출력을 "태깅"하여 실물 자산, 회사 주식 또는 기타 암호화폐의 소유권을 나타내는 방식으로 Bitcoin blockchain에서 대체 자산을 표현하는 방법으로 등장했다. Mastercoin(이후 Omni)과 같은 Metacoin 및 메타 프로토콜은 Bitcoin 거래에 추가 데이터를 인코딩하고 그 위에 별도의 프로토콜 규칙을 구축하여 Bitcoin 위에 추가 기능을 레이어링했다.
그러나 이러한 모든 접근법은 Bitcoin의 아키텍처가 부과하는 근본적인 한계에 시달렸다. Bitcoin 스크립팅 언어는 의도적으로 제한되어 있다 — blockchain 상태에 접근할 수 없고, 반복문과 복잡한 제어 흐름이 없으며, 거래 값에 대한 제한된 내성만을 제공한다. 정교한 애플리케이션을 구축하려면 어색한 우회 방법이 필요했다: 그러한 목적으로 의도되지 않은 거래 필드에 메타데이터를 인코딩하거나, 복잡한 로직을 위해 오프체인 인프라에 의존하거나, 프로토콜이 달성할 수 있는 것에 대한 심각한 제한을 수용해야 했다.
이러한 제약은 더 범용적인 blockchain 플랫폼에 대한 탐색을 촉발했다. Bitcoin의 제한된 기반 위에 또 다른 특수 목적 프로토콜을 구축하는 대신, Ethereum은 다른 접근법을 취한다: Turing-complete 프로그래밍 언어가 내장된 blockchain을 제공하여 누구나 소유권, 거래 형식, 상태 전이 함수에 대한 임의의 규칙을 가진 smart contract와 탈중앙화 애플리케이션을 작성할 수 있게 한다.
Alternative Blockchain Applications
Bitcoin के blockchain की सफलता ने अवधारणा को सरल मुद्रा से परे विस्तारित करने के कई प्रयासों को प्रेरित किया। Namecoin, 2010 में लॉन्च किया गया, सबसे शुरुआती उदाहरणों में से एक था—एक blockchain पर निर्मित विकेंद्रीकृत नाम पंजीकरण डेटाबेस, जो उपयोगकर्ताओं को एक वितरित namespace में नाम पंजीकृत करने की अनुमति देता था जिसे कोई केंद्रीय प्राधिकरण सेंसर या रद्द नहीं कर सकता था। Colored coins Bitcoin blockchain पर वैकल्पिक संपत्तियों का प्रतिनिधित्व करने के एक तरीके के रूप में उभरे, विशिष्ट transaction outputs को "टैग" करके वास्तविक-दुनिया की संपत्तियों, कंपनी शेयरों, या अन्य cryptocurrencies के स्वामित्व का प्रतिनिधित्व करते हुए। Metacoins और meta-protocols जैसे Mastercoin (बाद में Omni) ने Bitcoin transactions में अतिरिक्त डेटा एन्कोड करके और उसके ऊपर अलग प्रोटोकॉल नियम बनाकर Bitcoin के ऊपर अतिरिक्त कार्यक्षमता जोड़ी।
हालांकि, ये सभी दृष्टिकोण Bitcoin की वास्तुकला द्वारा लगाई गई मौलिक सीमाओं से ग्रस्त थे। Bitcoin स्क्रिप्टिंग भाषा जानबूझकर प्रतिबंधित है—यह blockchain state तक नहीं पहुंच सकती, लूप और जटिल control flow की कमी है, और transaction मूल्यों में सीमित introspection प्रदान करती है। परिष्कृत अनुप्रयोग बनाने के लिए अजीब समाधानों की आवश्यकता होती थी: metadata को transaction fields में एन्कोड करना जो उस उद्देश्य के लिए कभी नहीं बने थे, जटिल तर्क के लिए off-chain infrastructure पर निर्भर रहना, या प्रोटोकॉल क्या कर सकता है इसकी गंभीर सीमाओं को स्वीकार करना।
इन बाधाओं ने एक अधिक सामान्य-उद्देश्य blockchain प्लेटफॉर्म की खोज को प्रेरित किया। Bitcoin की सीमित नींव के ऊपर एक और विशेष-उद्देश्य प्रोटोकॉल बनाने के बजाय, Ethereum एक अलग दृष्टिकोण अपनाता है: एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain प्रदान करना, जो किसी को भी smart contracts और विकेंद्रीकृत अनुप्रयोग लिखने की अनुमति देता है जिसमें स्वामित्व, transaction प्रारूपों, और state transition functions के लिए मनमाने नियम हों।
Scripting
Bitcoin Script는 Bitcoin 거래의 지출 조건을 정의하는 데 사용되는 언어로, 의도적으로 심각한 제한을 가지고 설계되었다. Turing-complete하지 않으며 — 가장 주목할 만한 것은 반복문과 복잡한 제어 흐름 구조가 없다는 점이다. 이 언어는 연산이 값을 push하고 pop하며, 암호학적 조건을 평가하고, 궁극적으로 거래가 유효한지 결정하기 위해 true 또는 false를 반환하는 단순한 스택 기반 실행 환경으로 작동한다. 이러한 단순성은 보안상의 이점과 형식적 분석을 용이하게 하지만, 많은 유형의 애플리케이션을 구현하는 것을 불가능하게 만든다.
이러한 제한은 세 가지 주요 범주로 나뉜다. 첫째, Turing-completeness의 부재로 인해 복잡한 상태 기계, 의사결정 트리, 또는 반복을 필요로 하는 어떤 알고리즘도 구현할 수 없다. 둘째, 값 인지 불가(value-blindness)로 인해 스크립트가 출금 금액에 대한 세밀한 제어를 지정할 수 없다 — UTXO는 전액으로만 사용할 수 있으며, 거스름돈은 새로운 출력으로 보내진다. 예를 들어, 스크립트는 하루 최대 X까지만 출금하고 나머지는 잠금 상태로 유지하도록 제한할 수 없다. 셋째, blockchain 상태 인식의 부재로 인해 UTXO는 사용되었거나 사용되지 않은 두 가지 상태만 가지며 중간 상태가 없어, 다단계 계약을 순수하게 온체인에서 구현하는 것이 불가능하다.
이러한 제약은 탈중앙화 자율 조직, 출금 한도가 있는 저축 지갑, 탈중앙화 거래소, 또는 예측 시장과 같은 정교한 애플리케이션을 불가능하게 하거나 어색한 오프체인 메커니즘을 필요로 한다. 고급 금융 계약은 시장 데이터에 대한 접근, 여러 거래에 걸쳐 내부 상태를 유지하는 능력, 복잡한 조건부 로직을 필요로 할 수 있다 — 이 중 어느 것도 Bitcoin Script가 제공할 수 없다. Ethereum은 blockchain 상태에 대한 완전한 접근이 가능한 Turing-complete 언어를 제공함으로써 이러한 제한을 제거한다.
Scripting
Bitcoin Script, Bitcoin transactions के लिए खर्च शर्तों को परिभाषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली भाषा, जानबूझकर गंभीर सीमाओं के साथ डिज़ाइन की गई है। यह Turing-complete नहीं है—विशेष रूप से, इसमें लूप और जटिल control flow संरचनाओं की कमी है। भाषा एक सरल stack-based execution environment के रूप में काम करती है जहां ऑपरेशन मूल्यों को push और pop करते हैं, cryptographic शर्तों का मूल्यांकन करते हैं, और अंततः यह निर्धारित करने के लिए true या false लौटाते हैं कि कोई transaction वैध है या नहीं। हालांकि यह सरलता सुरक्षा लाभ प्रदान करती है और औपचारिक विश्लेषण को आसान बनाती है, यह कई प्रकार के अनुप्रयोगों को लागू करना असंभव भी बनाती है।
ये सीमाएं तीन मुख्य श्रेणियों में आती हैं। पहला, Turing-completeness की कमी जटिल state machines, decision trees, या पुनरावृत्ति की आवश्यकता वाले किसी भी एल्गोरिदम को लागू करने से रोकती है। दूसरा, value-blindness का मतलब है कि स्क्रिप्ट निकासी राशि पर सूक्ष्म नियंत्रण निर्दिष्ट नहीं कर सकती—एक UTXO केवल अपनी संपूर्णता में खर्च किया जा सकता है, शेष राशि एक नए output को भेजी जाती है। एक स्क्रिप्ट, उदाहरण के लिए, प्रति दिन अधिकतम X तक निकासी को सीमित नहीं कर सकती जबकि शेष राशि लॉक रहे। तीसरा, blockchain state जागरूकता की कमी का मतलब है कि UTXO या तो खर्च किए गए हैं या नहीं किए गए हैं बिना किसी मध्यवर्ती स्थिति के, जो बहु-चरण contracts को पूरी तरह से on-chain लागू करना असंभव बनाती है।
ये बाधाएं decentralized autonomous organizations, निकासी सीमाओं वाले बचत वॉलेट, विकेंद्रीकृत एक्सचेंज, या prediction markets जैसे परिष्कृत अनुप्रयोगों को या तो असंभव बनाती हैं या अजीब off-chain तंत्रों की आवश्यकता होती है। एक उन्नत वित्तीय contract को बाजार डेटा तक पहुंच, कई transactions में आंतरिक state बनाए रखने की क्षमता, और जटिल सशर्त तर्क की आवश्यकता हो सकती है—जिनमें से कोई भी Bitcoin Script प्रदान नहीं कर सकती। Ethereum blockchain state तक पूर्ण पहुंच के साथ एक Turing-complete भाषा प्रदान करके इन सीमाओं को हटाता है।
Ethereum
Ethereum의 근본적인 목표는 Turing-complete 프로그래밍 언어가 내장된 blockchain을 제공하여 누구나 소유권, 거래 형식, 상태 전이 함수에 대한 임의의 규칙을 만들 수 있는 smart contract와 탈중앙화 애플리케이션을 작성할 수 있게 하는 것이다. 화폐, 이름 등록, 자산 거래와 같은 특정 애플리케이션을 위한 프로토콜을 설계하는 대신, Ethereum은 개발자가 상상할 수 있는 모든 애플리케이션을 구축할 수 있는 blockchain 기반 분산 컴퓨팅 플랫폼이라는 기반 계층을 제공한다.
아키텍처는 Bitcoin의 UTXO 모델과 근본적으로 다르다. Ethereum은 blockchain 상태가 주소에서 계정 객체로의 매핑으로 구성되는 계정 기반 시스템을 사용한다. 각 계정은 잔액, 거래 카운터(nonce)를 가지며, contract 계정의 경우 관련 코드와 저장소를 갖는다. 플랫폼에는 Ethereum Virtual Machine(EVM)에서 실행되는 contract 코드를 작성하기 위한 Turing-complete 프로그래밍 언어가 내장되어 있으며, EVM은 거래와 상태 전이를 처리하는 스택 기반 실행 환경이다.
이러한 범용성은 광범위한 애플리케이션을 가능하게 한다: 사용자 정의 발행 규칙을 가진 대안 암호화폐, 금융 파생상품과 stablecoin, 신원 및 평판 시스템, 탈중앙화 파일 저장, 탈중앙화 자율 조직(DAO) 등. 백서는 Ethereum이 특정 사용 사례에 최적화되어 있지 않으며, 대신 개발자가 생태계가 요구하는 어떤 애플리케이션이든 만들기 위해 조합할 수 있는 기본 구성 요소 — 계정, 거래, Turing-complete 언어, gas 기반 실행 — 를 제공한다는 점을 강조한다.
Ethereum
Ethereum का मौलिक लक्ष्य एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा वाला blockchain प्रदान करना है जो किसी को भी smart contracts और विकेंद्रीकृत अनुप्रयोग लिखने की अनुमति देता है जहां वे स्वामित्व, transaction प्रारूपों, और state transition functions के लिए अपने स्वयं के मनमाने नियम बना सकते हैं। विशिष्ट अनुप्रयोगों जैसे मुद्रा, नाम पंजीकरण, या संपत्ति व्यापार के लिए एक प्रोटोकॉल डिज़ाइन करने के बजाय, Ethereum एक आधारभूत परत प्रदान करता है—एक blockchain-आधारित वितरित कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म जिसका उपयोग डेवलपर्स किसी भी अनुप्रयोग को बनाने के लिए कर सकते हैं जिसकी वे कल्पना कर सकते हैं।
वास्तुकला Bitcoin के UTXO मॉडल से मौलिक रूप से भिन्न है। Ethereum एक account-based system का उपयोग करता है जहां blockchain state addresses से account objects तक एक mapping से मिलकर बना होता है। प्रत्येक account में एक balance, एक transaction counter (nonce), और contract accounts के लिए, संबंधित code और storage होता है। प्लेटफॉर्म में contract code लिखने के लिए एक अंतर्निहित Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा शामिल है जो Ethereum Virtual Machine (EVM) में निष्पादित होती है, एक stack-based execution environment जो transactions और state transitions को प्रोसेस करता है।
यह सामान्यता अनुप्रयोगों की एक विशाल श्रेणी को सक्षम करती है: कस्टम जारी करने के नियमों वाली वैकल्पिक cryptocurrencies, वित्तीय derivatives और stablecoins, पहचान और प्रतिष्ठा प्रणालियां, विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज, decentralized autonomous organizations (DAOs), और बहुत कुछ। Whitepaper इस बात पर जोर देता है कि Ethereum किसी विशेष उपयोग के मामले के लिए अनुकूलित नहीं है बल्कि मौलिक बिल्डिंग ब्लॉक प्रदान करता है—accounts, transactions, एक Turing-complete भाषा, और gas-metered execution—जिन्हें डेवलपर्स जो भी अनुप्रयोग पारिस्थितिकी तंत्र की मांग करता है उसे बनाने के लिए जोड़ सकते हैं।
Ethereum Accounts
Ethereum에서 상태는 계정으로 구성되며, 두 가지 기본 유형이 있다. 외부 소유 계정(EOA)은 개인키로 제어되며 관련 코드가 없다 — blockchain과 상호작용하는 인간 사용자나 외부 주체를 나타낸다. Contract 계정은 contract 코드에 의해 제어되며 메시지나 거래를 수신할 때 활성화된다. 두 유형 모두 공통 구조를 공유한다: 모든 계정은 nonce(각 거래가 한 번만 처리될 수 있도록 하는 카운터), ether 잔액, 그리고 contract의 경우 특히 contract 코드와 영구 저장소를 갖는다.
Ether는 Ethereum의 주요 내부 암호화폐로, 가치 전달 매체이자 거래 수수료(gas)를 지불하기 위한 기본 단위로서의 역할을 한다. 가치가 여러 미사용 출력에 분산되어 있는 Bitcoin의 UTXO 모델과 달리, Ethereum 계정은 ether를 받으면 증가하고 보내면 감소하는 단순한 잔액을 유지한다. 이 계정 기반 모델은 특히 영구적 상태나 복잡한 접근 제어를 필요로 하는 많은 유형의 애플리케이션을 단순화하지만, Bitcoin의 접근 방식과 비교하여 다른 보안 고려 사항을 도입한다.
EOA와 contract 계정의 구분은 Ethereum의 작동을 이해하는 데 매우 중요하다. EOA는 개인키로 메시지를 생성하고 서명하여 거래를 시작할 수 있으며, 거래가 block에 포함되도록 gas 수수료를 지불한다. Contract 계정은 스스로 거래를 시작할 수 없지만, 거래나 메시지를 수신하는 것에 대한 응답으로 다른 contract에 메시지를 보낼 수 있어, 단일 외부 거래가 여러 contract 간 상호작용을 촉발하는 복잡한 실행 체인을 가능하게 한다.
Ethereum Accounts
Ethereum में, state accounts से बना है, और दो मौलिक प्रकार हैं। Externally owned accounts (EOAs) private keys द्वारा नियंत्रित होते हैं और उनके पास कोई संबंधित code नहीं होता—वे blockchain के साथ बातचीत करने वाले मानव उपयोगकर्ताओं या बाहरी संस्थाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। Contract accounts उनके contract code द्वारा नियंत्रित होते हैं और जब वे कोई message या transaction प्राप्त करते हैं तब सक्रिय होते हैं। दोनों प्रकार एक सामान्य संरचना साझा करते हैं: प्रत्येक account में एक nonce (यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला काउंटर कि प्रत्येक transaction केवल एक बार प्रोसेस किया जा सके), एक ether balance, और contracts के लिए विशेष रूप से, contract code और स्थायी storage होता है।
Ether Ethereum की प्राथमिक आंतरिक cryptocurrency है, जो मूल्य हस्तांतरण के माध्यम और transaction fees (gas) का भुगतान करने की मौलिक इकाई दोनों के रूप में कार्य करती है। Bitcoin के UTXO मॉडल के विपरीत जहां मूल्य कई unspent outputs में वितरित होता है, Ethereum accounts एक सरल balance बनाए रखते हैं जो ether प्राप्त करने पर बढ़ता है और भेजने पर घटता है। यह account-based मॉडल कई प्रकार के अनुप्रयोगों को सरल बनाता है, विशेष रूप से जिन्हें स्थायी state या जटिल access control की आवश्यकता होती है, हालांकि यह Bitcoin के दृष्टिकोण की तुलना में अलग सुरक्षा विचार प्रस्तुत करता है।
EOAs और contract accounts के बीच का अंतर Ethereum के संचालन को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। EOAs अपनी private keys के साथ messages बनाकर और हस्ताक्षर करके transactions शुरू कर सकते हैं, उनके transactions को blocks में शामिल करने के लिए gas fees का भुगतान करते हैं। Contract accounts स्वयं transactions शुरू नहीं कर सकते लेकिन किसी transaction या message प्राप्त करने के जवाब में अन्य contracts को messages भेज सकते हैं, जो निष्पादन की जटिल श्रृंखलाओं को सक्षम करते हैं जहां एक बाहरी transaction कई contract-to-contract interactions को ट्रिगर करता है।
Messages and Transactions
Ethereum의 거래는 외부 소유 계정에 의해 생성되어 네트워크에 브로드캐스트되는 서명된 데이터 패키지이다. 거래에는 수신자 주소, 발신자의 신원을 증명하는 암호학적 서명, 전송할 ether의 양, 선택적 데이터 필드(contract와의 상호작용에 중요), STARTGAS(거래가 수행할 수 있는 최대 계산 단계 수), 그리고 GASPRICE(발신자가 지불할 의향이 있는 계산 단계당 수수료)가 포함된다. 채굴자는 이러한 거래를 수집하고, 검증하고, 실행하여 block에 포함시키며, 보상으로 gas 수수료를 받는다.
메시지는 개념적으로 거래와 유사하지만 외부 행위자가 아닌 contract에 의해 생성된다. contract의 코드가 실행될 때, 다른 contract에 메시지를 보낼 수 있다 — 이러한 내부 메시지에는 발신자(contract 주소), 수신자, 전송할 ether의 양, 선택적 데이터 페이로드, STARTGAS 한도가 포함된다. 메시지는 contract 간 통신을 가능하게 하여, 단일 모놀리식 프로그램이 아닌 여러 상호작용하는 contract로 복잡한 애플리케이션을 구축할 수 있게 한다.
Gas 메커니즘은 남용 방지에 매우 중요하다: 거래 내의 모든 계산 단계, 저장 연산, 데이터 바이트는 gas를 소비한다. 거래가 완료되기 전에 gas가 소진되면, 모든 상태 변경이 되돌려진다(채굴자에 대한 gas 지불은 제외). 이는 무한 루프나 과도한 계산이 네트워크를 정지시키는 것을 방지한다. 발신자는 총 gas 예산(STARTGAS)과 단위당 지불할 가격(GASPRICE)을 모두 지정하며, 사용되지 않은 gas는 실행 완료 후 환불된다.
Messages and Transactions
Ethereum में transactions externally owned accounts द्वारा बनाए गए और नेटवर्क में प्रसारित किए गए हस्ताक्षरित डेटा पैकेज हैं। एक transaction में प्राप्तकर्ता address, भेजने वाले की पहचान साबित करने वाला एक cryptographic signature, स्थानांतरित करने के लिए ether की मात्रा, एक वैकल्पिक data field (contracts के साथ बातचीत के लिए महत्वपूर्ण), STARTGAS (transaction को लेने की अनुमत अधिकतम कम्प्यूटेशनल चरणों की संख्या), और GASPRICE (प्रति कम्प्यूटेशनल चरण भेजने वाला जो शुल्क देने को तैयार है) होता है। Miners इन transactions को एकत्र करते हैं, उन्हें मान्य करते हैं, निष्पादित करते हैं, और blocks में शामिल करते हैं, मुआवजे के रूप में gas fees प्राप्त करते हैं।
Messages अवधारणात्मक रूप से transactions के समान हैं लेकिन बाहरी अभिनेताओं के बजाय contracts द्वारा उत्पादित होते हैं। जब किसी contract का code निष्पादित होता है, तो यह अन्य contracts को messages भेज सकता है—इन आंतरिक messages में भेजने वाला (contract address), प्राप्तकर्ता, स्थानांतरित करने के लिए ether की मात्रा, एक वैकल्पिक data payload, और एक STARTGAS सीमा होती है। Messages contract-to-contract संचार को सक्षम करते हैं, जो जटिल अनुप्रयोगों को मोनोलिथिक कार्यक्रमों के बजाय कई परस्पर क्रिया करने वाले contracts से बनाने की अनुमति देते हैं।
Gas तंत्र दुरुपयोग रोकने के लिए महत्वपूर्ण है: एक transaction में प्रत्येक कम्प्यूटेशनल चरण, storage ऑपरेशन, और data byte gas की खपत करता है। यदि कोई transaction पूरा होने से पहले gas समाप्त हो जाता है, तो सभी state परिवर्तन वापस कर दिए जाते हैं (miner को gas भुगतान को छोड़कर), जो अनंत लूप या अत्यधिक computation को नेटवर्क को रोकने से बचाता है। भेजने वाला कुल gas बजट (STARTGAS) और प्रति इकाई जो कीमत वे भुगतान करने को तैयार हैं (GASPRICE) दोनों निर्दिष्ट करता है, और निष्पादन पूरा होने के बाद कोई भी अप्रयुक्त gas वापस कर दिया जाता है।
Ethereum State Transition Function
Ethereum 상태 전이 함수 APPLY(S,TX) - S'는 거래가 blockchain 상태를 어떻게 변환하는지를 정의하며, 정확한 단계의 순서를 따른다. 먼저 시스템은 거래의 유효성을 검사한다: 서명이 올바른지 확인하고, nonce가 발신자 계정의 nonce와 일치하는지 확인하며, 발신자가 선불 비용(STARTGAS x GASPRICE에 전송되는 값을 더한 금액)을 지불할 충분한 잔액이 있는지 확인한다. 어떤 검사라도 실패하면, 거래는 실행 시작 전에 거부된다. 유효하면, 거래 수수료가 발신자의 계정에서 차감되고, 발신자의 nonce가 증가하며, 초기 gas 카운터가 STARTGAS에서 거래 데이터에 대한 바이트당 수수료를 뺀 값으로 설정된다.
다음으로, 시스템은 지정된 ether 값을 발신자에서 수신자로 전송한다. 수신자가 외부 소유 계정이면, 이것으로 거래가 완료된다. 수신자가 contract 계정이면, contract의 코드가 Ethereum Virtual Machine에서 실행되며, 코드가 성공적으로 완료되거나, 코드가 명시적으로 중지되거나, gas가 소진될 때까지 각 연산에 대해 gas를 소비한다. 실행 중에 contract는 자신의 저장소를 읽고 수정하며, 다른 contract에 메시지를 보내고, 새로운 contract를 생성할 수 있다.
마지막으로, 값 전송이 실패했거나(잔액 부족) 코드 실행이 실패했으면(gas 소진 또는 오류 발생), 모든 상태 변경이 되돌려진다 — 다만 발신자는 수행된 계산에 대해 여전히 채굴자에게 gas 수수료를 지불한다. 실행이 성공하면, 나머지 gas가 발신자에게 환불되고, 소비된 gas는 수수료로 채굴자에게 전송된다. 이 메커니즘은 채굴자가 계산에 대해 보상받으면서도 폭주하는 실행이 무한한 자원을 소비하는 것을 방지한다.
Ethereum State Transition Function
Ethereum state transition function APPLY(S,TX) - S' परिभाषित करता है कि कैसे एक transaction blockchain state को रूपांतरित करता है, और यह चरणों के एक सटीक अनुक्रम का पालन करता है। सबसे पहले, सिस्टम transaction की वैधता की जांच करता है: signature सही है यह सत्यापित करना, nonce भेजने वाले के account nonce से मेल खाता है यह पुष्टि करना, और भेजने वाले के पास अग्रिम लागत (STARTGAS x GASPRICE और भेजा जा रहा मूल्य) का भुगतान करने के लिए पर्याप्त balance है यह सुनिश्चित करना। यदि कोई भी जांच विफल होती है, तो transaction निष्पादन शुरू होने से पहले अस्वीकार कर दिया जाता है। यदि वैध है, तो transaction शुल्क भेजने वाले के account से काट लिया जाता है, भेजने वाले का nonce बढ़ाया जाता है, और एक प्रारंभिक gas counter STARTGAS माइनस transaction data के लिए प्रति-byte शुल्क पर सेट किया जाता है।
इसके बाद, सिस्टम निर्दिष्ट ether मूल्य को भेजने वाले से प्राप्तकर्ता को स्थानांतरित करता है। यदि प्राप्तकर्ता एक externally owned account है, तो यह transaction को पूरा करता है। यदि प्राप्तकर्ता एक contract account है, तो contract का code Ethereum Virtual Machine में चलता है, प्रत्येक ऑपरेशन के लिए gas की खपत करते हुए जब तक या तो code सफलतापूर्वक पूरा नहीं हो जाता, code स्पष्ट रूप से रुक नहीं जाता, या gas समाप्त नहीं हो जाता। निष्पादन के दौरान, contract अपने storage को पढ़ और संशोधित कर सकता है, अन्य contracts को messages भेज सकता है, और नए contracts बना सकता है।
अंत में, यदि मूल्य स्थानांतरण विफल हो जाता है (अपर्याप्त balance) या code निष्पादन विफल हो जाता है (gas समाप्त होना या किसी त्रुटि से टकराना), तो सभी state परिवर्तन वापस कर दिए जाते हैं—सिवाय इसके कि भेजने वाला अभी भी किए गए computation के लिए miner को gas fees का भुगतान करता है। यदि निष्पादन सफल रहा, तो शेष gas भेजने वाले को वापस कर दिया जाता है, और जो gas खपत किया गया वह miner को शुल्क के रूप में भेजा जाता है। यह तंत्र सुनिश्चित करता है कि miners को computation के लिए मुआवजा दिया जाए जबकि भगोड़ा निष्पादन असीमित संसाधनों की खपत करने से रोका जाए।
Code Execution
Ethereum Virtual Machine(EVM)은 contract 코드가 실행되는 런타임 환경으로 — Java Virtual Machine이나 WebAssembly와 개념적으로 유사한 저수준 스택 기반 가상 머신이다. Contract 코드는 바이트 시퀀스로 저장되며, 각 바이트는 EVM이 실행할 수 있는 연산(opcode)을 나타낸다. 실행 모델은 의도적으로 단순하고 결정론적이다: 동일한 입력 상태와 거래로 EVM을 실행하는 모든 노드는 동일한 출력 상태에 도달해야 하며, 이는 네트워크 전체에서의 합의를 보장한다.
EVM은 계산을 위해 세 가지 별개의 저장소 유형을 제공한다. 스택은 1024개의 요소로 제한된 후입선출(LIFO) 구조로, 즉각적인 연산 값에 사용된다. 메모리는 단일 메시지 호출 동안만 지속되고 실행 사이에 초기화되는 무한 확장 가능한 바이트 배열이다. 저장소(storage)는 각 contract 계정에 영구적으로 연결된 영구 키-값 저장소로, contract가 거래 간에 장기적인 상태를 유지하는 곳이다. 이러한 저장소 유형은 gas 가격이 다르게 책정된다 — 스택과 메모리 연산은 저렴하지만, 저장소 연산은 blockchain 비대화를 방지하기 위해 비싸다.
실행 중에 contract 코드는 중요한 컨텍스트에 접근할 수 있다: 메시지 발신자의 주소, 전송된 ether의 양, 호출자가 제공한 데이터 페이로드, 그리고 현재 block 번호, 타임스탬프, 채굴자 주소와 같은 block 수준 속성을 읽을 수 있다. 코드는 호출자에게 출력 바이트 배열을 반환할 수 있으며, 다른 contract에 메시지를 보내거나 새로운 contract를 생성할 수 있다. 이 실행 모델은 Turing-complete하다 — 반복문과 복잡한 제어 흐름이 가능하다 — 그러나 gas 메커니즘이 모든 계산이 유한한 시간 내에 종료되도록 보장하며, 정지 문제를 언어 제한이 아닌 경제적으로 해결한다.
Code Execution
Ethereum Virtual Machine (EVM) वह runtime environment है जहां contract code निष्पादित होता है—एक low-level, stack-based virtual machine जो अवधारणा में Java Virtual Machine या WebAssembly के समान है। Contract code bytes के एक अनुक्रम के रूप में संग्रहीत होता है, जहां प्रत्येक byte एक ऑपरेशन (opcode) का प्रतिनिधित्व करता है जिसे EVM निष्पादित कर सकता है। निष्पादन मॉडल जानबूझकर सरल और deterministic है: समान input state और transaction के साथ EVM चलाने वाले प्रत्येक node को समान output state पर पहुंचना चाहिए, जो नेटवर्क में consensus सुनिश्चित करता है।
EVM computation के लिए तीन अलग-अलग प्रकार के storage प्रदान करता है। Stack एक last-in-first-out (LIFO) संरचना है जो 1024 तत्वों तक सीमित है, तत्काल ऑपरेशन मूल्यों के लिए उपयोग की जाती है। Memory एक अनंत रूप से विस्तारणीय byte array है जो केवल एक message call की अवधि के लिए बनी रहती है और executions के बीच reset हो जाती है। Storage प्रत्येक contract account से स्थायी रूप से जुड़ा हुआ persistent key-value store है, जहां contracts transactions के पार अपनी दीर्घकालिक state बनाए रखते हैं। इन storage प्रकारों की gas में अलग-अलग कीमत होती है—stack और memory ऑपरेशन सस्ते हैं, जबकि storage ऑपरेशन blockchain bloat को रोकने के लिए महंगे हैं।
निष्पादन के दौरान, contract code के पास महत्वपूर्ण संदर्भ तक पहुंच होती है: यह message भेजने वाले का address, भेजी गई ether की मात्रा, कॉलर द्वारा प्रदान किया गया data payload, और block-level गुण जैसे वर्तमान block number, timestamp, और miner address पढ़ सकता है। Code कॉलर को एक output byte array लौटा सकता है और अन्य contracts को messages भेज सकता है या नए contracts बना सकता है। यह निष्पादन मॉडल Turing-complete है—लूप और जटिल control flow संभव हैं—लेकिन gas तंत्र सुनिश्चित करता है कि सभी computation सीमित समय में समाप्त हो, भाषा प्रतिबंधों के बजाय आर्थिक रूप से halting problem को हल करते हुए।
Blockchain and Mining
Ethereum blockchain은 근본적으로 Bitcoin과 유사하며, 지금까지 실행된 모든 거래를 포함하는 데이터베이스 역할을 한다. 그러나 Bitcoin이 거래 목록만 저장하는 반면, Ethereum은 거래 목록과 가장 최근의 상태 모두를 저장한다. Ethereum의 각 block에는 이전 block의 hash, state root(전체 상태를 나타내는 Merkle Patricia trie의 루트 hash), transaction root, receipt root(거래 실행의 데이터를 저장), 난이도, 타임스탬프, nonce 값이 포함된다. 상태 자체는 주소를 계정 객체에 매핑하는 대규모 Merkle Patricia trie이며, 각 계정은 잔액, nonce, 코드(있는 경우), 저장소를 갖는다.
Ethereum은 빠른 block 시간에서 발생하는 보안 문제를 해결하기 위해 수정된 버전의 GHOST(Greedy Heaviest Observed Subtree) 프로토콜을 사용한다. 전통적인 최장 체인 프로토콜에서 빠른 block은 높은 무효화율(stale rate)을 초래하여 네트워크 보안을 감소시키고, 대규모 채굴자가 무효화된 block에 대한 계산 낭비가 적어 중앙화 위험을 증가시킨다. GHOST는 무효화된 block(Ethereum에서 "uncle"이라 불림)을 어떤 체인이 가장 긴지 계산하는 데 포함시키며, uncle block에 부분적인 보상을 제공하여 채굴자가 이를 참조하도록 인센티브를 부여한다. 이를 통해 Ethereum은 네트워크 보안을 유지하면서 약 12초의 목표 block 시간을 유지할 수 있다.
채굴 알고리즘은 Bitcoin의 proof-of-work와 유사하게 작동하며, 채굴자가 block의 hash가 특정 난이도 목표 아래가 되는 nonce를 찾도록 요구한다. 그러나 Ethereum의 메모리 하드 채굴 알고리즘(Ethash)은 ASIC 저항성을 갖도록 설계되어, 더 탈중앙화된 채굴 생태계를 촉진한다. 난이도는 약 12초 목표를 유지하기 위해 block 시간에 따라 동적으로 조정되며, GHOST 프로토콜이 Bitcoin의 10분 평균에 비해 빠른 block 시간에도 불구하고 보안 보장을 제공하여 일관된 block 생성을 보장한다.
Blockchain and Mining
Ethereum blockchain मौलिक रूप से Bitcoin के समान है, जो कभी निष्पादित हुए प्रत्येक transaction को रखने वाले डेटाबेस के रूप में कार्य करता है। हालांकि, जबकि Bitcoin केवल एक transaction सूची संग्रहीत करता है, Ethereum transaction सूची और सबसे हालिया state दोनों को संग्रहीत करता है। Ethereum में प्रत्येक block में पिछले block का hash, एक state root (संपूर्ण state का प्रतिनिधित्व करने वाले Merkle Patricia trie का root hash), एक transaction root, एक receipt root (transaction निष्पादन से डेटा संग्रहीत करने वाला), difficulty, timestamp, और nonce मान होते हैं। State स्वयं एक बड़ा Merkle Patricia trie है जो addresses को account objects से मैप करता है, जहां प्रत्येक account में balance, nonce, code (यदि मौजूद हो), और storage होता है।
Ethereum तेज block समय से उत्पन्न होने वाली सुरक्षा समस्याओं को संबोधित करने के लिए GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) प्रोटोकॉल के एक संशोधित संस्करण का उपयोग करता है। पारंपरिक longest-chain प्रोटोकॉल में, तेज blocks उच्च stale दरों की ओर ले जाते हैं, जो नेटवर्क सुरक्षा को कम करते हैं और केंद्रीकरण जोखिम बढ़ाते हैं क्योंकि बड़े miners stales पर कम computation बर्बाद करते हैं। GHOST stale blocks (Ethereum में "uncles" कहे जाते हैं) को सबसे लंबी chain की गणना में शामिल करता है, और uncle blocks को आंशिक पुरस्कार प्रदान करता है, miners को उन्हें संदर्भित करने के लिए प्रोत्साहित करता है। यह Ethereum को नेटवर्क सुरक्षा बनाए रखते हुए लगभग 12 सेकंड का लक्ष्य block समय बनाए रखने की अनुमति देता है।
Mining एल्गोरिदम Bitcoin के proof-of-work के समान काम करता है, miners को एक nonce खोजने की आवश्यकता होती है ताकि block का hash एक निश्चित difficulty target से नीचे हो। हालांकि, Ethereum का memory-hard mining एल्गोरिदम (Ethash) ASIC-resistant होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक अधिक विकेंद्रीकृत mining पारिस्थितिकी तंत्र को बढ़ावा देता है। Difficulty block समय के आधार पर गतिशील रूप से समायोजित होती है ताकि ~12 सेकंड का लक्ष्य बनाए रखा जा सके, जो Bitcoin के 10-मिनट के औसत की तुलना में तेज block समय के बावजूद GHOST प्रोटोकॉल सुरक्षा गारंटी प्रदान करते हुए सुसंगत block उत्पादन सुनिश्चित करता है।
Applications
Ethereum 위에 구축할 수 있는 애플리케이션은 크게 세 가지 범주로 나뉜다. 첫 번째 범주는 금융 애플리케이션으로, 사용자에게 자신의 자금과 관련된 계약을 관리하고 체결하는 더 강력한 방법을 제공한다. 여기에는 하위 화폐, 금융 파생상품, 헤징 계약, 출금 한도가 있는 저축 지갑, 자금을 자동으로 분배하는 유언장, 그리고 검증된 작업 완료에 따라 급여를 계산하는 고용 계약까지 포함된다. 이러한 애플리케이션은 Ethereum의 프로그래밍 가능성을 활용하여 전통적인 시스템이나 심지어 Bitcoin에서도 구현이 불가능하거나 극히 어려운 복잡한 금융 상품을 만들어낸다.
두 번째 범주는 준금융 애플리케이션으로, 자금이 관련되지만 수행되는 작업에 상당한 비금전적 요소가 존재한다. 완벽한 예시는 계산 문제의 해답에 대한 자기 집행형 현상금이다. 누군가 계산 문제와 함께 보상금을 게시하면, contract가 제출된 해답을 자동으로 검증하고 첫 번째 정답에 현상금을 지급할 수 있다. 이 범주는 순수 금융과 다른 영역을 연결하며, 경제적 인센티브를 사용하여 문제를 해결하거나 행동을 조율한다.
세 번째 범주는 온라인 투표와 탈중앙화 거버넌스 시스템과 같이 자금과 전혀 관련이 없는 애플리케이션이다. 이러한 비금융 애플리케이션은 범용 플랫폼으로서의 Ethereum의 유연성을 보여준다. 예시로는 Namecoin과 같은 탈중앙화 도메인 네임 시스템, 평판 시스템, 탈중앙화 파일 저장, 조직 거버넌스 도구 등이 있다. 이 모든 애플리케이션 유형 중에서 token 시스템이 가장 일반적이고 기본적인 형태로 부상하여 다른 많은 애플리케이션의 구성 요소 역할을 하고 있다.
Applications
Ethereum पर बनाए जा सकने वाले अनुप्रयोग तीन व्यापक श्रेणियों में आते हैं। पहली श्रेणी वित्तीय अनुप्रयोग है, जो उपयोगकर्ताओं को उनके धन से जुड़े contracts में प्रवेश करने और प्रबंधित करने के अधिक शक्तिशाली तरीके प्रदान करती है। इसमें उप-मुद्राएं, वित्तीय derivatives, hedging contracts, निकासी सीमाओं वाले बचत वॉलेट, स्वचालित रूप से धन वितरित करने वाली वसीयत, और यहां तक कि सत्यापित कार्य पूर्णता के आधार पर भुगतान की गणना करने वाले रोजगार contracts शामिल हैं। ये अनुप्रयोग जटिल वित्तीय साधन बनाने के लिए Ethereum की प्रोग्रामेबिलिटी का लाभ उठाते हैं जो पारंपरिक प्रणालियों या Bitcoin पर भी लागू करना असंभव या अत्यंत कठिन होगा।
दूसरी श्रेणी अर्ध-वित्तीय अनुप्रयोग है, जहां धन शामिल है लेकिन जो किया जा रहा है उसमें एक पर्याप्त गैर-मौद्रिक घटक भी है। एक आदर्श उदाहरण कम्प्यूटेशनल समस्याओं के समाधान के लिए स्व-प्रवर्तित इनाम है। कोई व्यक्ति इनाम के साथ एक कम्प्यूटेशनल समस्या पोस्ट कर सकता है, और contract स्वचालित रूप से प्रस्तुत समाधानों को सत्यापित कर सकता है और पहले सही उत्तर को इनाम का भुगतान कर सकता है। यह श्रेणी शुद्ध वित्त और अन्य क्षेत्रों के बीच पुल बनाती है, समस्याओं को हल करने या व्यवहार को समन्वित करने के लिए आर्थिक प्रोत्साहनों का उपयोग करती है।
तीसरी श्रेणी ऐसे अनुप्रयोग हैं जिनका धन से कोई संबंध नहीं है, जैसे ऑनलाइन मतदान और विकेंद्रीकृत शासन प्रणालियां। ये गैर-वित्तीय अनुप्रयोग एक सामान्य-उद्देश्य प्लेटफॉर्म के रूप में Ethereum की लचीलापन प्रदर्शित करते हैं। उदाहरणों में Namecoin जैसी विकेंद्रीकृत डोमेन नाम प्रणालियां, प्रतिष्ठा प्रणालियां, विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज, और संगठनात्मक शासन उपकरण शामिल हैं। इन सभी अनुप्रयोग प्रकारों में, token systems सबसे आम और मौलिक के रूप में उभरे हैं, जो कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में कार्य करते हैं।
Token Systems
Token 시스템은 가장 강력하고 일반적인 애플리케이션 중 하나임에도 불구하고 Ethereum에서 놀라울 정도로 간단하게 구현할 수 있다. 핵심적으로 token 시스템은 단일 연산을 가진 데이터베이스에 불과하다: 계정 A에서 X 단위를 차감하고 계정 B에 X 단위를 추가하되, 거래 전에 A가 최소 X 단위를 보유하고 있어야 하며 거래가 A에 의해 승인되어야 한다는 조건이 있다. 구현에는 주소에서 잔액으로의 매핑을 유지하고 token을 계정 간에 이동하기 전에 적절한 검사를 수행하는 전송 함수를 제공하는 것이 필요하다.
기본적인 token 시스템의 contract 코드는 놀라울 정도로 간단하며 단 몇 줄로 작성할 수 있다. 주소에서 잔액으로의 매핑 데이터 구조, 초기 token 공급량을 할당하는 초기화 함수, 그리고 전송을 실행하기 전에 발신자의 잔액과 승인을 확인하는 전송 함수로 구성된다. 이러한 단순함은 Bitcoin에서 유사한 시스템을 구현하는 데 필요한 복잡성과 극명한 대조를 이루는데, Bitcoin의 제한된 스크립팅 기능으로 인해 상당한 우회 방법과 제약이 필요하기 때문이다.
Ethereum의 token은 가치 있는 거의 모든 것을 나타낼 수 있다. 자체 통화 정책을 가진 하위 화폐, 외부 자산을 추적하는 금융 파생상품, 배당권이 있는 회사 주식, 고객 프로그램의 로열티 포인트, 금이나 석유와 같은 상품, 심지어 물리적 자산의 표현까지 가능하다. Ethereum의 프로그래밍 가능성은 이러한 token이 전송 제한, 자동 소각 메커니즘, 배당 분배, 거버넌스 권한 등 행동을 지배하는 임의의 규칙을 가질 수 있게 한다. 이러한 유연성 덕분에 token 시스템은 Ethereum 생태계의 기본 구성 요소가 되었다.
Token Systems
Token systems Ethereum पर लागू करने में आश्चर्यजनक रूप से सरल हैं, सबसे शक्तिशाली और आम अनुप्रयोगों में से एक होने के बावजूद। अपने मूल में, token systems बस एक डेटाबेस हैं जिसमें एक एकल ऑपरेशन है: account A से X इकाइयां घटाएं और account B में X इकाइयां जोड़ें, इस शर्त के साथ कि transaction से पहले A के पास कम से कम X इकाइयां थीं और transaction A द्वारा अधिकृत है। कार्यान्वयन के लिए addresses से balances तक एक mapping बनाए रखना और एक transfer function प्रदान करना आवश्यक है जो accounts के बीच tokens स्थानांतरित करने से पहले उचित जांच करता है।
एक बुनियादी token system के लिए contract code उल्लेखनीय रूप से सरल है और कुछ ही पंक्तियों में लिखा जा सकता है। इसमें addresses को balances से मैप करने वाली डेटा संरचना, प्रारंभिक token supply आवंटित करने वाला एक initialization function, और transfer निष्पादित करने से पहले भेजने वाले के balance और authorization की जांच करने वाला एक transfer function शामिल है। यह सरलता Bitcoin पर समान प्रणालियों को लागू करने के लिए आवश्यक जटिलता के विपरीत है, जिसके लिए Bitcoin की प्रतिबंधित स्क्रिप्टिंग क्षमताओं के कारण महत्वपूर्ण समाधानों और सीमाओं की आवश्यकता होगी।
Ethereum पर tokens वस्तुतः मूल्य की किसी भी चीज़ का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। वे अपनी मौद्रिक नीतियों वाली उप-मुद्राओं, बाहरी संपत्तियों को ट्रैक करने वाले वित्तीय derivatives, लाभांश अधिकारों वाले कंपनी शेयरों, ग्राहक कार्यक्रमों में loyalty points, सोने या तेल जैसी वस्तुओं, या यहां तक कि भौतिक संपत्ति के प्रतिनिधित्व का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। Ethereum की प्रोग्रामेबिलिटी इन tokens को उनके व्यवहार को नियंत्रित करने वाले मनमाने नियम रखने की अनुमति देती है, जैसे transfer प्रतिबंध, स्वचालित burning तंत्र, लाभांश वितरण, या शासन अधिकार। इस लचीलेपन ने token systems को Ethereum पारिस्थितिकी तंत्र के अधिकांश भाग का मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक बना दिया है।
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
금융 파생상품은 Ethereum smart contract의 가장 근본적이고 중요한 애플리케이션 중 하나이다. 간단한 헤징 계약이 기본 메커니즘을 보여준다: 당사자 A가 1,000달러 상당의 ether를 예치하고, 당사자 B가 동등한 금액을 예치하면, contract는 데이터 피드를 사용하여 그 시점의 ether USD 가치를 기록한다. 30일 후 contract는 가치를 재계산하여 1,000달러 상당의 ether를 A에게 보내고 나머지를 B에게 보낸다. ether 가격이 상승하면 A는 더 적은 ether를 받지만 1,000달러 가치를 유지하고, 가격이 하락하면 A는 해당 가치를 유지하기 위해 더 많은 ether를 받는다. 이를 통해 A는 변동성에 대해 헤징하고 B는 가격 변동에 투기할 수 있다.
이러한 contract의 구현에는 oracle contract나 데이터 피드를 통한 외부 데이터 접근이 필요하다. 이러한 oracle은 contract가 제대로 실행되기 위해 필요한 가격 정보, 날씨 데이터 또는 기타 현실 세계 정보를 제공한다. Oracle은 신뢰 의존성을 도입하지만, 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하기 위해 중복성과 암호경제적 인센티브를 갖추도록 설계할 수 있다. Contract 자체는 단순히 oracle에 쿼리하고, 해당 데이터를 기반으로 계산을 수행하며, 프로그래밍된 로직에 따라 자금을 분배한다.
Stablecoin과 더 복잡한 금융 상품도 유사한 메커니즘을 사용하여 구축할 수 있다. Stablecoin contract는 ether 준비금을 유지하고 법정 화폐에 고정된 token을 발행하며, 가격 피드를 기반으로 공급량이나 담보 요건을 자동으로 조정할 수 있다. 옵션 계약, 선물, 스왑 및 기타 파생상품은 일반적으로 복잡한 법적 프레임워크와 신뢰할 수 있는 중개자가 필요하지만, 대신 자기 실행형 smart contract로 인코딩할 수 있다. 이러한 프로그래밍 가능한 금융 인프라는 blockchain 기술의 투명성과 보안 보장을 유지하면서 정교한 금융 공학을 가능하게 한다.
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
वित्तीय derivatives Ethereum smart contracts के सबसे मौलिक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक सरल hedging contract बुनियादी तंत्र को प्रदर्शित करता है: पक्ष A \(1000 मूल्य की एक निश्चित मात्रा में ether जमा करता है, पक्ष B समतुल्य राशि जमा करता है, और contract एक data feed का उपयोग करके उस समय ether का USD मूल्य दर्ज करता है। 30 दिनों के बाद, contract मूल्य की पुनर्गणना करता है और A को \)1000 मूल्य का ether भेजता है और शेष B को भेजता है। यदि ether की कीमत बढ़ी है, तो A को कम ether मिलता है लेकिन $1000 मूल्य बनाए रखता है; यदि गिरी है, तो A को उस मूल्य को बनाए रखने के लिए अधिक ether मिलता है। यह A को अस्थिरता के खिलाफ hedge करने की अनुमति देता है जबकि B मूल्य आंदोलनों पर अटकलें लगाता है।
ऐसे contracts के कार्यान्वयन के लिए oracle contracts या data feeds के माध्यम से बाहरी डेटा तक पहुंच की आवश्यकता होती है। ये oracles मूल्य जानकारी, मौसम डेटा, या अन्य वास्तविक-दुनिया की जानकारी प्रदान करते हैं जो contracts को ठीक से निष्पादित करने के लिए चाहिए। जबकि oracles एक विश्वास निर्भरता प्रस्तुत करते हैं, उन्हें विश्वसनीय डेटा प्रदान करने के लिए अतिरेक और cryptoeconomic प्रोत्साहनों के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है। Contract स्वयं बस oracle से क्वेरी करता है, उस डेटा के आधार पर गणना करता है, और अपने प्रोग्राम किए गए तर्क के अनुसार धन वितरित करता है।
Stablecoins और अधिक जटिल वित्तीय साधन समान तंत्रों का उपयोग करके बनाए जा सकते हैं। एक stablecoin contract ether का भंडार बनाए रख सकता है और fiat मुद्रा से जुड़े tokens जारी कर सकता है, मूल्य feeds के आधार पर supply या collateral आवश्यकताओं को स्वचालित रूप से समायोजित करते हुए। Options contracts, futures, swaps, और अन्य derivatives जिन्हें सामान्यतः जटिल कानूनी ढांचों और विश्वसनीय मध्यस्थों की आवश्यकता होती है, उन्हें इसके बजाय स्व-निष्पादन smart contracts के रूप में एन्कोड किया जा सकता है। यह प्रोग्रामेबल वित्त अवसंरचना blockchain प्रौद्योगिकी की पारदर्शिता और सुरक्षा गारंटियों को बनाए रखते हुए परिष्कृत वित्तीय इंजीनियरिंग को सक्षम करती है।
Identity and Reputation Systems
Namecoin과 유사한 이름 등록 시스템은 Ethereum에서 간단하게 구현할 수 있으며, 신원 시스템의 가장 단순한 예시 역할을 한다. Contract는 이름을 관련 데이터(IP 주소, 공개 키 또는 기타 정보 등)에 매핑하는 키-값 테이블로 구성된 데이터베이스를 유지한다. 누구나 소액의 등록 수수료와 함께 거래를 보내 이름을 등록할 수 있으며, 해당 이름이 아직 사용되지 않은 경우에만 가능하다. 소유자는 언제든지 관련 데이터를 업데이트할 수 있고, contract에 인코딩된 규칙에 따라 이름을 양도 가능하게 하거나 영구적으로 설정할 수 있다.
이 기반 위에 평판 점수, 신뢰 관계망(web of trust), 탈중앙화 신원 인증을 포함하는 더 고급 신원 시스템을 구축할 수 있다. 예를 들어, contract는 검증된 거래, 동료 평가 또는 작업 완료를 기반으로 평판 점수를 유지할 수 있다. 이러한 점수는 공개적으로 가시적이며 특정 주소에 암호학적으로 연결되어, 애플리케이션 간에 사용자를 따라다니는 이동 가능한 평판을 생성한다. 신뢰 관계망 시스템은 사용자가 다른 사용자의 신원을 보증할 수 있게 하여, 합법적인 사용자를 악의적 행위자와 구별하는 데 도움이 되는 소셜 그래프를 구축한다.
이러한 신원 및 평판 시스템은 다른 애플리케이션과 통합될 때 특히 강력해진다. 마켓플레이스는 판매자에게 최소 평판 점수를 요구할 수 있고, 대출 플랫폼은 차용자의 평판에 따라 이자율을 조정할 수 있으며, 소셜 네트워크는 신뢰 관계망을 사용하여 스팸과 사기성 콘텐츠를 필터링할 수 있다. 모든 애플리케이션이 조회할 수 있는 공유 신원 인프라를 제공함으로써, Ethereum은 중앙화된 신원 제공자나 독점적 평판 시스템에 의존하지 않는 새로운 유형의 신뢰 기반 애플리케이션을 가능하게 한다.
Identity and Reputation Systems
Namecoin के समान एक नाम पंजीकरण प्रणाली Ethereum पर सरलता से लागू की जा सकती है और एक पहचान प्रणाली का सबसे सरल उदाहरण है। Contract एक key-value table के साथ एक डेटाबेस बनाए रखता है जो नामों को संबंधित डेटा (जैसे IP addresses, public keys, या अन्य जानकारी) से मैप करता है। कोई भी व्यक्ति एक छोटे पंजीकरण शुल्क के साथ contract को एक transaction भेजकर एक नाम पंजीकृत कर सकता है, बशर्ते वह नाम पहले से लिया न गया हो। स्वामी किसी भी समय संबंधित डेटा को अपडेट कर सकता है, और contract में एन्कोड किए गए नियमों के अनुसार नामों को हस्तांतरणीय या स्थायी बनाया जा सकता है।
अधिक उन्नत पहचान प्रणालियां इस नींव पर प्रतिष्ठा स्कोर, web of trust संबंधों, और विकेंद्रीकृत पहचान सत्यापन को शामिल करने के लिए बनाई जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक contract सत्यापित transactions, सहकर्मी रेटिंग, या कार्यों के पूर्ण होने के आधार पर प्रतिष्ठा स्कोर बनाए रख सकता है। ये स्कोर सार्वजनिक रूप से दृश्य होंगे और cryptographically विशिष्ट addresses से जुड़े होंगे, जो एक पोर्टेबल प्रतिष्ठा बनाते हैं जो अनुप्रयोगों में उपयोगकर्ताओं का अनुसरण करती है। Web of trust प्रणालियां उपयोगकर्ताओं को दूसरों की पहचान की पुष्टि करने की अनुमति दे सकती हैं, सामाजिक ग्राफ बनाते हुए जो वैध उपयोगकर्ताओं को बुरे अभिनेताओं से अलग करने में मदद करते हैं।
ऐसी पहचान और प्रतिष्ठा प्रणालियां अन्य अनुप्रयोगों के साथ एकीकृत होने पर विशेष रूप से शक्तिशाली हो जाती हैं। एक marketplace विक्रेताओं के लिए न्यूनतम प्रतिष्ठा स्कोर की आवश्यकता कर सकता है, एक ऋण प्लेटफॉर्म उधारकर्ता की प्रतिष्ठा के आधार पर ब्याज दरों को समायोजित कर सकता है, या एक सोशल नेटवर्क स्पैम और धोखाधड़ी सामग्री को फ़िल्टर करने के लिए web of trust का उपयोग कर सकता है। एक साझा पहचान अवसंरचना प्रदान करके जिसे कोई भी अनुप्रयोग क्वेरी कर सकता है, Ethereum विश्वास-आधारित अनुप्रयोगों का एक नया वर्ग सक्षम करता है जो केंद्रीकृत पहचान प्रदाताओं या मालिकाना प्रतिष्ठा प्रणालियों पर निर्भर नहीं करता।
Decentralized File Storage
탈중앙화 파일 저장은 저장이 필요한 사용자와 저장을 제공하는 제공자 간의 조율을 담당하는 Ethereum contract를 통해 구현할 수 있다. "탈중앙화 Dropbox" 모델에서 사용자는 파일을 업로드하기 위해 월정액을 지불하고, contract는 데이터를 실제로 저장하고 있음을 증명하는 저장 제공자에게 지불금을 분배한다. 증명 메커니즘은 주기적인 암호학적 도전을 통해 작동한다: contract가 파일의 일부를 무작위로 선택하고 제공자에게 해당 데이터를 보유하고 있음을 보여주는 Merkle tree 증명을 제출하도록 요청한다. 도전에 실패하거나 오프라인 상태가 된 제공자는 보증금과 향후 지불 흐름을 잃게 된다.
이 접근 방식은 중앙화 저장에 비해 여러 가지 장점을 제공한다. Merkle tree 증명은 효율적인 검증을 가능하게 한다 — 사용자와 contract는 전체 파일을 다운로드하지 않고도 파일 가용성을 확인할 수 있다. 시스템은 자연스럽게 여러 독립적인 제공자에게 파일을 분산시켜, 명시적인 복제 프로토콜 없이도 중복성을 생성한다. 경제적 인센티브는 제공자의 행동을 사용자의 필요에 맞게 조정한다: 제공자는 데이터를 안정적으로 저장하면 수익을 얻고 실패하면 손실을 입는다. 이는 중앙화 저장 솔루션에 내재된 신뢰 요건을 제거한다.
이러한 시스템의 저장 비용은 여러 가지 이유로 중앙화 대안보다 잠재적으로 낮을 수 있다. 독점 가격 책정의 제거는 시장 경쟁이 비용을 실제 저장 비용에 가깝게 낮출 수 있게 한다. 유사한 파일을 저장하는 여러 사용자로 인한 암묵적 중복성은 전체 저장 요구량을 줄일 수 있다. 비용이 많이 드는 데이터 센터 인프라나 기업 운영 비용이 필요하지 않다. 그러나 지불 메커니즘, 적절한 제공자 참여 보장, 중복성과 비용 간의 균형 관리에 관한 과제가 남아 있다. 이러한 과제에도 불구하고, 탈중앙화 저장은 Ethereum이 경제적 인센티브만으로 복잡한 다자간 상호작용을 어떻게 조율할 수 있는지를 보여준다.
Decentralized File Storage
विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज को Ethereum contracts के माध्यम से लागू किया जा सकता है जो storage की आवश्यकता वाले उपयोगकर्ताओं और इसे प्रदान करने वाले प्रदाताओं के बीच समन्वय करते हैं। एक "विकेंद्रीकृत Dropbox" मॉडल में, उपयोगकर्ता फ़ाइलें अपलोड करने के लिए मासिक शुल्क का भुगतान करेंगे, contract storage प्रदाताओं को भुगतान वितरित करेगा जो साबित करते हैं कि वे वास्तव में डेटा संग्रहीत कर रहे हैं। प्रमाण तंत्र आवधिक cryptographic चुनौतियों के माध्यम से काम करता है: contract यादृच्छिक रूप से फ़ाइलों के भागों का चयन करता है और प्रदाताओं से Merkle tree proofs प्रदान करने के लिए कहता है जो प्रदर्शित करते हैं कि उनके पास वह डेटा है। जो प्रदाता चुनौतियों में विफल होते हैं या ऑफ़लाइन हो जाते हैं वे अपनी जमा राशि और भविष्य की भुगतान धारा खो देंगे।
यह दृष्टिकोण केंद्रीकृत storage पर कई फायदे प्रदान करता है। Merkle tree proofs कुशल सत्यापन सक्षम करते हैं—उपयोगकर्ता और contract पूरी फ़ाइलें डाउनलोड किए बिना फ़ाइल उपलब्धता की पुष्टि कर सकते हैं। सिस्टम स्वाभाविक रूप से कई स्वतंत्र प्रदाताओं में फ़ाइलें वितरित करता है, स्पष्ट replication प्रोटोकॉल की आवश्यकता के बिना redundancy बनाता है। आर्थिक प्रोत्साहन प्रदाता व्यवहार को उपयोगकर्ता आवश्यकताओं के साथ संरेखित करते हैं: प्रदाता विश्वसनीय रूप से डेटा संग्रहीत करके पैसा कमाते हैं और ऐसा करने में विफल होने पर पैसा खोते हैं। यह केंद्रीकृत storage समाधानों में अंतर्निहित विश्वास आवश्यकता को समाप्त करता है।
ऐसी प्रणाली में storage लागत कई कारणों से केंद्रीकृत विकल्पों से संभावित रूप से कम हो सकती है। एकाधिकार मूल्य निर्धारण का उन्मूलन बाजार प्रतिस्पर्धा को लागत को storage की वास्तविक लागत के करीब ले जाने की अनुमति देता है। समान फ़ाइलें संग्रहीत करने वाले कई उपयोगकर्ताओं से अंतर्निहित redundancy कुल storage आवश्यकताओं को कम कर सकती है। महंगी data center अवसंरचना या कॉर्पोरेट overhead की कोई आवश्यकता नहीं है। हालांकि, भुगतान तंत्र, पर्याप्त प्रदाता भागीदारी सुनिश्चित करने, और redundancy और लागत के बीच संतुलन प्रबंधित करने के आसपास चुनौतियां बनी हुई हैं। इन चुनौतियों के बावजूद, विकेंद्रीकृत storage प्रदर्शित करता है कि कैसे Ethereum केवल आर्थिक प्रोत्साहनों के माध्यम से जटिल बहु-पक्षीय बातचीत को समन्वित कर सकता है।
Decentralized Autonomous Organizations
탈중앙화 자율 조직(DAO)은 구성원 또는 주주의 집합이 조직의 자금을 지출하고 코드를 수정할 권리를 집단적으로 보유하는 가상 실체이다. 일반적인 DAO는 간단한 규칙으로 운영된다: 지출 결정이나 조직의 코드 수정에 구성원의 67%가 필요하다. 구성원은 제안을 제출하고 투표할 수 있으며, 제안이 충분한 지지를 받으면 contract가 자동으로 결정을 실행한다. 멤버십 지분은 양도 가능하여 DAO 참여에 대한 유동적 시장이 형성될 수 있고, 다양한 종류의 지분이 서로 다른 투표권이나 경제적 청구권을 가질 수 있다.
가장 단순한 DAO 설계는 구성원 목록을 유지하고 자체 투표 규칙을 포함한 contract의 모든 측면을 변경하기 위해 2/3 과반수 투표를 요구하는 자기 수정 contract이다. 구성원은 거래로 코드 변경을 제출하고, 다른 구성원이 투표하여 임계값에 도달하면 contract가 스스로를 업데이트한다. 더 정교한 설계에는 구성원이 자신의 투표권을 대표에게 위임할 수 있는 위임 투표 시스템이나, 투표를 위임하되 중요한 결정에 대해서는 언제든지 회수할 수 있는 유동적 민주주의(liquid democracy)가 포함될 수 있다.
DAO는 단순한 자금 관리를 넘어 다양한 목적에 활용될 수 있다. DAO는 계약자를 고용하고, 서비스를 구매하며, 주주에게 이익을 분배하는 탈중앙화 기업으로 기능할 수 있으며, 이 모든 것이 전통적인 법적 구조가 아닌 smart contract 코드에 의해 지배된다. 탈중앙화 투자 펀드로 운영되어 구성원이 어떤 프로젝트에 자금을 지원할지 투표할 수도 있다. 공유 자원을 관리하며 이해관계자가 배분 규칙에 대해 투표할 수도 있다. 핵심적인 통찰은 거버넌스 규칙을 투명하고 불변의 코드로 인코딩하고 경제적 지분에 연결함으로써, DAO가 전통적인 계층적 관리나 법적 집행 없이도 집단적 결정을 조율할 수 있다는 것이다.
Decentralized Autonomous Organizations
एक Decentralized Autonomous Organization (DAO) एक आभासी इकाई है जिसके सदस्यों या शेयरधारकों का एक समूह होता है जो सामूहिक रूप से इकाई के धन को खर्च करने और उसके code को संशोधित करने का अधिकार रखते हैं। एक विशिष्ट DAO एक सरल नियम के साथ संचालित होता है: खर्च निर्णय लेने या संगठन के code को संशोधित करने के लिए 67% सदस्यों की आवश्यकता होती है। सदस्य प्रस्ताव प्रस्तुत कर सकते हैं, उन पर मतदान कर सकते हैं, और यदि किसी प्रस्ताव को पर्याप्त समर्थन मिलता है, तो contract स्वचालित रूप से निर्णय को निष्पादित करता है। सदस्यता शेयर हस्तांतरणीय हो सकते हैं, DAO भागीदारी के लिए एक तरल बाजार की अनुमति देते हुए, और शेयरों के विभिन्न वर्गों में अलग-अलग मतदान अधिकार या आर्थिक दावे हो सकते हैं।
सबसे सरल DAO डिज़ाइन एक स्व-संशोधित contract है जो सदस्यों की एक सूची बनाए रखता है और contract के किसी भी पहलू को बदलने के लिए 2/3 बहुमत मतदान की आवश्यकता होती है, जिसमें इसके अपने मतदान नियम भी शामिल हैं। सदस्य transactions के रूप में code परिवर्तन प्रस्तुत करेंगे, अन्य सदस्य मतदान करेंगे, और threshold तक पहुंचने पर, contract स्वयं को अपडेट करेगा। अधिक परिष्कृत डिज़ाइन में प्रत्यायोजित मतदान प्रणालियां शामिल हो सकती हैं जहां सदस्य अपनी मतदान शक्ति प्रतिनिधियों को सौंप सकते हैं, या liquid democracy जहां मतों को प्रत्यायोजित किया जा सकता है लेकिन महत्वपूर्ण निर्णयों के लिए किसी भी समय वापस लिया जा सकता है।
DAOs सरल धन प्रबंधन से परे विभिन्न उद्देश्यों की सेवा कर सकते हैं। एक DAO एक विकेंद्रीकृत निगम के रूप में कार्य कर सकता है, ठेकेदारों को काम पर रखना, सेवाएं खरीदना, और शेयरधारकों को लाभ वितरित करना—सब पारंपरिक कानूनी संरचनाओं के बजाय smart contract code द्वारा शासित। यह एक विकेंद्रीकृत निवेश कोष के रूप में संचालित हो सकता है, सदस्य मतदान करते हैं कि किन परियोजनाओं को वित्तपोषित किया जाए। यह एक सामान्य संसाधन का प्रबंधन कर सकता है, हितधारक आवंटन नियमों पर मतदान करते हुए। मुख्य अंतर्दृष्टि यह है कि शासन नियमों को पारदर्शी, अपरिवर्तनीय code में एन्कोड करके और उन्हें आर्थिक हिस्सेदारी से जोड़कर, DAOs पारंपरिक श्रेणीबद्ध प्रबंधन या कानूनी प्रवर्तन की आवश्यकता के बिना समूह निर्णयों को समन्वित कर सकते हैं।
Further Applications
이미 논의된 주요 범주 외에도 Ethereum은 수많은 다른 애플리케이션을 가능하게 한다. 정교한 보안 기능을 갖춘 저축 지갑은 일일 출금 한도를 설정하면서 복구를 위한 긴급 키를 제공하여, 도난으로부터 사용자를 보호하면서도 궁극적인 통제권을 유지할 수 있다. 작물 보험 contract는 날씨 데이터 피드를 기반으로 농부에게 자동으로 지급하여 청구 처리를 없애고 행정 비용을 줄일 수 있다. P2P 도박 애플리케이션은 신뢰할 수 있는 중개자 없이 운영될 수 있으며, smart contract가 판돈을 보유하고 검증 가능한 난수 또는 현실 세계 이벤트 데이터를 기반으로 승자에게 자동으로 지급한다.
온체인 예측 시장은 사용자가 미래 이벤트에 베팅할 수 있게 하여, 군중의 지혜를 통해 강력한 예측 메커니즘을 만든다. 이는 SchellingCoin 스타일 프로토콜로 강화되어 탈중앙화 oracle을 생성할 수 있다: 참가자가 독립적으로 데이터(선거 결과나 날씨 조건 등)를 보고하고, 다수와 일치하는 보고를 한 참가자는 보상을 받는 반면 이상치는 벌칙을 받는다. 이러한 암호경제적 접근 방식은 정직한 보고에 인센티브를 부여하며, 단일 oracle 제공자에 대한 신뢰 없이도 다른 contract에 신뢰할 수 있는 현실 세계 데이터를 제공할 수 있다.
다중 서명 지갑은 또 다른 중요한 애플리케이션으로, 여러 당사자 간에 자금의 공유 통제를 가능하게 한다. 2-of-3 다중 서명 지갑은 자금이 지출되기 전에 세 명의 지정된 당사자 중 두 명의 승인을 요구할 수 있으며, 에스크로 계약, 기업 자금 관리 또는 개인 보안에 유용하다. 탈중앙화 마켓플레이스는 신원 시스템, 평판 점수, 에스크로 contract, 분쟁 해결 메커니즘을 결합하여 중앙화 플랫폼 없이 P2P 상거래를 가능하게 할 수 있다. 이러한 각 애플리케이션은 Ethereum의 프로그래밍 가능성이 새로운 신뢰 모델과 조직 구조를 어떻게 가능하게 하는지를 보여준다.
Further Applications
पहले से चर्चित प्रमुख श्रेणियों के अलावा, Ethereum कई अन्य अनुप्रयोगों को सक्षम करता है। परिष्कृत सुरक्षा सुविधाओं वाले बचत वॉलेट दैनिक निकासी सीमा लगा सकते हैं जबकि पुनर्प्राप्ति के लिए आपातकालीन keys प्रदान करते हैं, चोरी से सुरक्षा करते हुए अंतिम नियंत्रण बनाए रखते हैं। फसल बीमा contracts मौसम data feeds के आधार पर स्वचालित रूप से किसानों को भुगतान कर सकते हैं, दावा प्रसंस्करण को समाप्त करते हुए और प्रशासनिक overhead को कम करते हुए। Peer-to-peer जुआ अनुप्रयोग किसी भी विश्वसनीय मध्यस्थ के बिना संचालित हो सकते हैं, smart contracts दांव रखते हुए और सत्यापन योग्य random numbers या वास्तविक-दुनिया की घटना डेटा के आधार पर स्वचालित रूप से विजेताओं को भुगतान करते हुए।
On-chain prediction markets उपयोगकर्ताओं को भविष्य की घटनाओं पर दांव लगाने की अनुमति देते हैं, भीड़ की बुद्धि के माध्यम से शक्तिशाली पूर्वानुमान तंत्र बनाते हैं। इन्हें विकेंद्रीकृत oracles बनाने के लिए SchellingCoin-शैली प्रोटोकॉल के साथ बढ़ाया जा सकता है: प्रतिभागी स्वतंत्र रूप से डेटा (जैसे चुनाव परिणाम या मौसम की स्थिति) रिपोर्ट करते हैं, और जिनकी रिपोर्ट बहुमत से मेल खाती हैं उन्हें पुरस्कार मिलता है जबकि विचलन करने वालों को दंडित किया जाता है। यह cryptoeconomic दृष्टिकोण ईमानदार रिपोर्टिंग को प्रोत्साहित करता है और किसी एक oracle प्रदाता पर विश्वास की आवश्यकता के बिना अन्य contracts को विश्वसनीय वास्तविक-दुनिया डेटा प्रदान कर सकता है।
Multi-signature wallets एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो कई पक्षों के बीच धन का साझा नियंत्रण सक्षम करते हैं। एक 2-of-3 multi-sig wallet में धन खर्च करने से पहले तीन निर्दिष्ट पक्षों में से किन्हीं दो को transaction को मंजूरी देने की आवश्यकता हो सकती है, जो escrow व्यवस्थाओं, कॉर्पोरेट treasuries, या व्यक्तिगत सुरक्षा के लिए उपयोगी है। विकेंद्रीकृत marketplaces पहचान प्रणालियों, प्रतिष्ठा स्कोर, escrow contracts, और विवाद समाधान तंत्रों को जोड़कर केंद्रीकृत प्लेटफॉर्म के बिना peer-to-peer वाणिज्य को सक्षम कर सकते हैं। इनमें से प्रत्येक अनुप्रयोग प्रदर्शित करता है कि कैसे Ethereum की प्रोग्रामेबिलिटी नए विश्वास मॉडल और संगठनात्मक संरचनाओं को सक्षम करती है।
Miscellanea And Concerns
Ethereum의 수정된 GHOST 프로토콜 구현에는 uncle 포함과 보상에 관한 구체적인 규칙이 포함되어 있다. Uncle은 현재 block 조상의 직접 자식이어야 하고(2세대에서 7세대 사이), 유효한 block 헤더여야 하며, 이전 uncle과 구별되어야 하고, 현재 block의 직접 조상이 아니어야 한다. Uncle block은 표준 block 보상의 87.5%를 받으며, 포함하는 block은 포함된 uncle당 추가로 3.125%를 받는다(최대 두 개의 uncle까지). 이 인센티브 구조는 채굴자가 관찰한 무효화된 block을 참조하도록 장려하여, 네트워크 전파에서 일시적으로 불운했던 채굴자에게 보상하면서 네트워크 보안을 강화한다.
수수료 시스템은 "gas" 개념에 기반하며, 모든 계산 연산에는 고정된 gas 비용이 있다. 예를 들어, 곱셈 연산은 5 gas, SHA256 hash는 20 gas가 소요되며, 모든 거래에는 21,000 gas의 기본 비용이 있다. 사용자는 gas limit(소비할 의향이 있는 최대 gas)과 gas price(gas 단위당 지불할 ether 금액) 모두를 지정한다. 이 시스템은 여러 목적을 수행한다: 모든 계산에 비용을 부과하여 무한 루프와 서비스 거부 공격을 방지하고, 사용자가 gas price를 통해 입찰하는 block 공간 시장을 생성하며, 채굴자가 수용할 최소 gas price를 설정할 수 있게 하여 네트워크 자원을 보호한다.
확장성은 모든 전체 노드가 상태를 검증하기 위해 모든 거래를 처리해야 하므로 중대한 과제로 남아 있다. 현재 blockchain 아키텍처는 중앙화 시스템의 거래 처리량에 맞추기 어렵다. 잠재적 해결책으로는 서로 다른 노드가 거래의 서로 다른 하위 집합을 처리하는 상태 샤딩(state sharding)과, 더 효율적인 block 생성을 가능하게 할 수 있는 proof-of-work에서 proof-of-stake 합의로의 전환이 포함된다. Merkle proof를 사용하는 라이트 클라이언트는 모든 block을 처리하지 않고도 거래를 검증할 수 있지만, 누군가는 여전히 모든 것을 처리해야 한다. 이러한 확장성 과제는 Ethereum의 장기적 실행 가능성에 중요한 활발한 연구 개발 분야이다.
Miscellanea And Concerns
Ethereum के संशोधित GHOST प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन में uncle समावेश और पुरस्कारों के लिए विशिष्ट नियम शामिल हैं। Uncles वर्तमान block के पूर्वज के प्रत्यक्ष बच्चे होने चाहिए (2 से 7 पीढ़ियों के बीच), वैध block headers होने चाहिए, पिछले uncles से अलग होने चाहिए, और वर्तमान block के प्रत्यक्ष पूर्वज नहीं होने चाहिए। Uncle blocks मानक block reward का 87.5% प्राप्त करते हैं, जबकि शामिल करने वाला block प्रति uncle अतिरिक्त 3.125% प्राप्त करता है (अधिकतम दो uncles तक)। यह प्रोत्साहन संरचना miners को उनके द्वारा देखे गए stale blocks को संदर्भित करने के लिए प्रोत्साहित करती है, नेटवर्क सुरक्षा को मजबूत करते हुए उन miners को पुरस्कृत करती है जिन्हें नेटवर्क प्रसार में अस्थायी दुर्भाग्य का अनुभव हुआ।
शुल्क प्रणाली "gas" की अवधारणा पर आधारित है, जहां प्रत्येक कम्प्यूटेशनल ऑपरेशन की एक निश्चित gas लागत होती है। उदाहरण के लिए, एक multiplication ऑपरेशन की लागत 5 gas है, एक SHA256 hash की लागत 20 gas है, और प्रत्येक transaction की आधार लागत 21,000 gas है। उपयोगकर्ता gas limit (अधिकतम gas जो वे खपत करने को तैयार हैं) और gas price (प्रति gas इकाई कितना ether वे भुगतान करेंगे) दोनों निर्दिष्ट करते हैं। यह प्रणाली कई उद्देश्यों की सेवा करती है: यह सभी computation का भुगतान सुनिश्चित करके अनंत लूप और denial-of-service हमलों को रोकती है, यह block space के लिए एक बाजार बनाती है जहां उपयोगकर्ता gas prices के माध्यम से बोली लगाते हैं, और यह miners को न्यूनतम gas price सेट करने की अनुमति देती है जिसे वे स्वीकार करने को तैयार हैं, नेटवर्क संसाधनों की रक्षा करती है।
Scalability एक महत्वपूर्ण चिंता बनी हुई है, क्योंकि प्रत्येक पूर्ण node को state सत्यापित करने के लिए प्रत्येक transaction को प्रोसेस करना होगा। वर्तमान blockchain आर्किटेक्चर केंद्रीकृत प्रणालियों के transaction throughput से मिलान करने में संघर्ष करते हैं। संभावित समाधानों में state sharding शामिल है, जहां विभिन्न nodes transactions के विभिन्न उपसमूहों को प्रोसेस करते हैं, और proof-of-work से proof-of-stake consensus में संक्रमण, जो अधिक कुशल block उत्पादन सक्षम कर सकता है। Merkle proofs का उपयोग करने वाले light clients सभी blocks को प्रोसेस किए बिना transactions को सत्यापित कर सकते हैं, लेकिन किसी को फिर भी सब कुछ प्रोसेस करना होगा। ये scalability चुनौतियां Ethereum की दीर्घकालिक व्यवहार्यता के लिए महत्वपूर्ण अनुसंधान और विकास के सक्रिय क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करती हैं।
Conclusion
Ethereum 프로토콜은 원래 on-blockchain 에스크로, 출금 한도, 금융 계약과 같은 고급 기능을 고도로 일반화된 프로그래밍 언어를 통해 제공하는 암호화폐의 업그레이드 버전으로 구상되었다. 그러나 Ethereum 프로토콜은 단순한 화폐를 훨씬 넘어선다. 탈중앙화 파일 저장, 탈중앙화 컴퓨팅, 탈중앙화 예측 시장을 비롯한 수십 가지 다른 개념에 관한 프로토콜은 컴퓨팅 산업의 효율성을 크게 높이고, 최초로 경제적 계층을 추가함으로써 다른 P2P 프로토콜에 대규모 촉진력을 제공할 잠재력을 갖고 있다.
특정 사용 사례를 위해 설계된 제한된 연산 집합을 제공하는 대신, Ethereum은 개발자가 설계할 수 있는 모든 애플리케이션을 구축할 수 있게 하는 Turing-complete 프로그래밍 언어를 제공한다. 나만의 금융 파생상품을 만들고 싶은가? 자신만의 화폐를 만들고 싶은가? blockchain 위에 정부를 세우고 싶은가? 이 모든 것이 Ethereum의 스크립팅 시스템으로 간단하게 구현 가능하다. 플랫폼의 힘은 어떤 애플리케이션이 구축될지 예측하는 데 있지 않고, 그것들을 쉽게 구축할 수 있는 기반 인프라를 제공하는 데 있다.
Ethereum 프로토콜에 의해 구현된 임의의 상태 전이 함수 개념은 고유한 잠재력을 가진 플랫폼을 제공한다. 데이터 저장, 도박 또는 금융의 특정 애플리케이션을 위한 폐쇄적이고 단일 목적의 프로토콜이 아니라, Ethereum은 설계상 개방적이며, 향후 수년간 많은 금융 및 비금융 프로토콜의 기반 계층으로 봉사하기에 매우 적합하다고 우리는 믿는다. 미래에 Ethereum 위에 구축될 애플리케이션은 오늘날 우리가 상상조차 할 수 없는 것일 수 있으며, 이러한 개방적 가능성이야말로 플랫폼의 진정한 약속이다.
Conclusion
Ethereum प्रोटोकॉल मूल रूप से एक cryptocurrency के उन्नत संस्करण के रूप में कल्पना किया गया था, जो एक उच्च सामान्यीकृत प्रोग्रामिंग भाषा के माध्यम से on-blockchain escrow, निकासी सीमा, और वित्तीय contracts जैसी उन्नत सुविधाएं प्रदान करता था। हालांकि, Ethereum प्रोटोकॉल केवल मुद्रा से बहुत आगे जाता है। विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज, विकेंद्रीकृत computation, और विकेंद्रीकृत prediction markets के आसपास के प्रोटोकॉल, दर्जनों अन्य अवधारणाओं के साथ, कम्प्यूटेशनल उद्योग की दक्षता को काफी बढ़ाने और पहली बार एक आर्थिक परत जोड़कर अन्य peer-to-peer प्रोटोकॉल को एक बड़ा बढ़ावा प्रदान करने की क्षमता रखते हैं।
विशिष्ट उपयोग मामलों के लिए डिज़ाइन किए गए ऑपरेशनों का एक सीमित सेट प्रदान करने के बजाय, Ethereum एक Turing-complete प्रोग्रामिंग भाषा प्रदान करता है जो डेवलपर्स को कोई भी अनुप्रयोग बनाने में सक्षम बनाता है जिसे वे डिज़ाइन कर सकें। अपना स्वयं का वित्तीय derivative आविष्कार करना चाहते हैं? अपनी स्वयं की मुद्रा बनाना चाहते हैं? Blockchain पर एक सरकार स्थापित करना चाहते हैं? ये सभी Ethereum की स्क्रिप्टिंग प्रणाली के साथ सरलता से कार्यान्वित करने योग्य हैं। प्लेटफॉर्म की शक्ति यह भविष्यवाणी करने में नहीं है कि कौन से अनुप्रयोग बनाए जाएंगे, बल्कि मूलभूत अवसंरचना प्रदान करने में है जो उन्हें बनाना आसान बनाती है।
Ethereum प्रोटोकॉल द्वारा कार्यान्वित एक मनमाने state transition function की अवधारणा अद्वितीय क्षमता वाला एक प्लेटफॉर्म प्रदान करती है। डेटा स्टोरेज, जुए, या वित्त में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए एक बंद-अंत, एकल-उद्देश्य प्रोटोकॉल होने के बजाय, Ethereum डिज़ाइन द्वारा खुले-अंत वाला है, और हम मानते हैं कि यह आने वाले वर्षों में बड़ी संख्या में वित्तीय और गैर-वित्तीय दोनों प्रोटोकॉल के लिए एक मूलभूत परत के रूप में सेवा करने के लिए अत्यंत उपयुक्त है। भविष्य में Ethereum पर बनाए जाने वाले अनुप्रयोग ऐसे हो सकते हैं जिनकी हम आज कल्पना भी नहीं कर सकते, और वह खुली संभावना प्लेटफॉर्म का वास्तविक वादा है।
References and Further Reading
Ethereum 백서는 암호화폐와 분산 시스템 연구의 광범위한 선행 연구를 기반으로 한다. 기반이 되는 Bitcoin 프로토콜은 Satoshi Nakamoto의 2008년 원본 논문 "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System"에 서술되어 있으며, 이 논문은 blockchain 기반 디지털 화폐의 개념을 도입했다. Bitcoin의 기능을 확장하려는 초기 시도에는 blockchain 애플리케이션을 화폐 이상으로 확장한 탈중앙화 이름 등록 시스템인 Namecoin이 포함되나, Bitcoin의 제한된 스크립팅 기능에 의해 한계가 있었다.
Colored coins 백서는 특정 bitcoin을 "착색"하여 다른 자산을 나타내는 방법을 제안했으며, Mastercoin은 더 복잡한 금융 상품을 위해 Bitcoin 위에 프로토콜 계층을 생성하려 시도했다. 두 프로젝트 모두 Bitcoin 위에 구축하는 것의 한계를 부각시키며 더 유연한 플랫폼의 필요성을 촉발했다. Bitcoin Magazine에서 탐구된 탈중앙화 자율 기업의 개념은 smart contract를 통한 조직 거버넌스에 대한 이론적 기반을 제공했다.
핵심 기술 구성 요소로는 라이트 클라이언트를 위한 간편 결제 검증(SPV), 효율적인 데이터 검증을 위한 Merkle tree, Ethereum의 상태 표현을 위한 Patricia trie가 있다. 2013년 암호학 논문에 서술된 GHOST(Greedy Heaviest Observed Subtree) 프로토콜은 빠른 block 시간에서 발생하는 보안 문제를 해결하며 Ethereum의 합의 메커니즘의 기반을 형성한다. 이러한 참고문헌들은 Ethereum이 구축된 지적 토대를 나타내며, 암호화폐, 분산 시스템, 암호학, 게임 이론의 통찰을 결합하여 범용 blockchain 플랫폼을 창조했다.
References and Further Reading
Ethereum whitepaper cryptocurrency और वितरित प्रणालियों के अनुसंधान में व्यापक पूर्व कार्य पर आधारित है। मूलभूत Bitcoin प्रोटोकॉल का वर्णन Satoshi Nakamoto के मूल 2008 पेपर "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" में किया गया है, जिसने blockchain-आधारित डिजिटल मुद्रा की अवधारणा पेश की। Bitcoin की कार्यक्षमता का विस्तार करने के शुरुआती प्रयासों में Namecoin शामिल है, एक विकेंद्रीकृत नाम पंजीकरण प्रणाली जो मुद्रा से परे blockchain अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करती है, हालांकि Bitcoin की प्रतिबंधित स्क्रिप्टिंग क्षमताओं द्वारा सीमित।
Colored coins whitepaper ने विशिष्ट bitcoins को अन्य संपत्तियों का प्रतिनिधित्व करने के लिए "coloring" करके Bitcoin blockchain पर वैकल्पिक संपत्तियों का प्रतिनिधित्व करने की एक विधि प्रस्तावित की, जबकि Mastercoin ने अधिक जटिल वित्तीय साधनों के लिए Bitcoin के ऊपर एक प्रोटोकॉल परत बनाने का प्रयास किया। दोनों ने Bitcoin पर निर्माण की सीमाओं को उजागर किया और एक अधिक लचीले प्लेटफॉर्म की आवश्यकता को प्रेरित किया। Bitcoin Magazine में खोजी गई विकेंद्रीकृत स्वायत्त निगमों की अवधारणा ने smart contracts के माध्यम से संगठनात्मक शासन के लिए सैद्धांतिक आधार प्रदान किया।
प्रमुख तकनीकी घटकों में light clients के लिए simplified payment verification (SPV), कुशल डेटा सत्यापन के लिए Merkle trees, और Ethereum के state प्रतिनिधित्व के लिए Patricia tries शामिल हैं। 2013 के एक cryptography पेपर में वर्णित GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) प्रोटोकॉल तेज block समय से उत्पन्न सुरक्षा मुद्दों को संबोधित करता है और Ethereum के consensus तंत्र का आधार बनाता है। ये संदर्भ उन बौद्धिक नींवों का प्रतिनिधित्व करते हैं जिन पर Ethereum बनाया गया था, एक सामान्य-उद्देश्य blockchain प्लेटफॉर्म बनाने के लिए cryptocurrency, वितरित प्रणालियों, cryptography, और game theory से अंतर्दृष्टि को जोड़ते हुए।
