Ethereum: Eine Plattform der nächsten Generation für Smart Contracts und dezentrale Anwendungen
Abstract
Ethereum, yerleşik Turing-complete bir programlama dili içeren bir blockchain sunan, yeni nesil bir kripto para ve merkeziyetsiz uygulama platformudur. Bu, herkesin mülkiyet, işlem biçimleri ve state transition fonksiyonları için kendi kurallarını oluşturabilecekleri smart contract'lar ve merkeziyetsiz uygulamalar yazmasına olanak tanır.
Ethereum'un temel yeniliği, Bitcoin tarafından öncülük edilen blockchain teknolojisini genel amaçlı bir programlama ortamıyla birleştirmesidir. Bitcoin, bir hesaptan diğerine para transferi için basit bir state transition sistemi sağlarken, Ethereum geliştiricilerin alternatif para birimlerinden ve finansal araçlardan alan adı kayıt sistemlerine ve merkeziyetsiz organizasyonlara kadar hayal edebilecekleri her türlü merkeziyetsiz uygulamayı oluşturabilecekleri bir platform sunar.
Ethereum bunu, özünde nihai soyut temel katmanı inşa ederek başarır: yerleşik Turing-complete bir programlama diline sahip bir blockchain, herkesin mülkiyet, işlem biçimleri ve state transition fonksiyonları için kendi kurallarını oluşturabilecekleri smart contract'lar ve merkeziyetsiz uygulamalar yazmasına olanak tanır. Namecoin'in temel bir versiyonu iki satır kodla yazılabilir ve para birimleri ile itibar sistemleri gibi diğer protokoller yirmiden az satırda oluşturulabilir.
Abstract
Ethereum ist eine Kryptowaehrungs- und dezentrale Anwendungsplattform der naechsten Generation, die eine Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache einfuehrt. Dies ermoeglicht es jedem, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen zu schreiben, in denen sie ihre eigenen beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen erstellen koennen.
Die grundlegende Innovation von Ethereum besteht darin, die von Bitcoin pionierhaft entwickelte Blockchain-Technologie mit einer universellen Programmierumgebung zu kombinieren. Waehrend Bitcoin ein einfaches Zustandsuebergangssystem zum Verschieben von Waehrung von einem Konto zu einem anderen bereitstellt, bietet Ethereum eine Plattform, auf der Entwickler jede Art von dezentraler Anwendung bauen koennen, die sie sich vorstellen koennen, von alternativen Waehrungen und Finanzinstrumenten bis hin zu Domain-Registrierungssystemen und dezentralen Organisationen.
Ethereum erreicht dies, indem es im Wesentlichen die ultimative abstrakte Grundschicht aufbaut: eine Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die es jedem ermoeglicht, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen zu schreiben, in denen sie ihre eigenen beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen erstellen koennen. Eine minimale Version von Namecoin kann in zwei Zeilen Code geschrieben werden, und andere Protokolle wie Waehrungen und Reputationssysteme koennen in weniger als zwanzig erstellt werden.
Introduction and Existing Concepts
Merkeziyetsiz dijital para birimi kavramı ve mülk kayıtları gibi alternatif uygulamalar onlarca yıldır var olmaktadır. 1980'lerin ve 1990'ların anonim e-nakit protokolleri, büyük ölçüde Chaumian blinding olarak bilinen bir kriptografik ilkeye dayanan, yüksek düzeyde gizlilik sunan bir para birimi sağlıyordu, ancak bu protokoller merkezi bir aracıya bağımlılıkları nedeniyle büyük ölçüde ilgi görmedi. 1998'de Wei Dai'nin b-money'si, hesaplama bulmacalarını çözerek para yaratma ve merkeziyetsiz uzlaşma fikrini ortaya koyan ilk teklif oldu, ancak teklif merkeziyetsiz uzlaşmanın gerçekte nasıl uygulanabileceği konusunda ayrıntılardan yoksundu.
2009'da Satoshi Nakamoto tarafından ilk kez pratikte merkeziyetsiz bir para birimi uygulandı; public key kriptografisi aracılığıyla sahiplik yönetimi için yerleşik ilkeleri, "proof of work" olarak bilinen, kimin madeni paralara sahip olduğunu izlemek için bir uzlaşma algoritması ile birleştirdi. Proof of work'ün arkasındaki mekanizma bu alanda bir atılımdı çünkü aynı anda iki sorunu çözdü. Birincisi, ağdaki düğümlerin Bitcoin defterinin durumuna ilişkin güncellemeler üzerinde toplu olarak anlaşmasını sağlayan basit ve orta düzeyde etkili bir uzlaşma algoritması sağladı. İkincisi, uzlaşma sürecine serbest girişe izin veren bir mekanizma sağladı; uzlaşmayı kimin etkileyeceğine karar verme siyasi sorununu çözerken aynı anda sybil saldırılarını önledi.
Bitcoin blockchain'i yıllarca süren işleyişinde dikkate değer bir sağlamlık göstermiştir, ancak doğası gereği sınırlıdır. Bitcoin'in betik dili kasıtlı olarak kısıtlayıcı ve Turing-complete olmayan şekilde tasarlanmıştır; daha karmaşık uygulamalar oluşturmak için gerekli olan döngüler ve birçok özellikten yoksundur. Bu sınırlama sonsuz döngüleri ve diğer hesaplama saldırılarını önlemek için mevcuttur, ancak Bitcoin üzerine ne inşa edilebileceğini ciddi şekilde kısıtlar.
Son beş yılda Bitcoin'in işlevselliğini genişletmek için birçok girişim olmuştur. Colored coins alternatif varlıkların sahipliğini izlemek için Bitcoin blockchain'ini kullanmayı amaçladı, Namecoin merkeziyetsiz bir isim kayıt veritabanı oluşturmaya çalıştı ve çeşitli metacoin protokolleri Bitcoin'in üzerine ek katmanlar inşa etmeyi hedefledi. Bu yaklaşımlar umut vaat etse de, nihayetinde Bitcoin'in betik yetenekleri ve betikler içinden blockchain verilerine erişim yetersizliği nedeniyle sınırlı kaldılar.
Ethereum'un sağlamayı amaçladığı şey, rastgele state transition fonksiyonlarını kodlayabilen "sözleşmeler" oluşturmak için kullanılabilecek, yerleşik tam donanımlı Turing-complete bir programlama diline sahip bir blockchain'dir; bu sayede kullanıcılar yukarıda açıklanan sistemlerden herhangi birini ve henüz hayal etmediğimiz birçoğunu, mantığı birkaç satır kodla yazarak oluşturabilirler.
Introduction and Existing Concepts
Das Konzept der dezentralen digitalen Waehrung sowie alternative Anwendungen wie Eigentumsregister existieren seit Jahrzehnten. Die anonymen E-Cash-Protokolle der 1980er und 1990er Jahre, die hauptsaechlich auf einem kryptographischen Primitiv namens Chaumian Blinding beruhten, boten eine Waehrung mit einem hohen Mass an Privatsphaere, doch die Protokolle konnten sich wegen ihrer Abhaengigkeit von einem zentralisierten Vermittler weitgehend nicht durchsetzen. 1998 wurde Wei Dais b-money zum ersten Vorschlag, der die Idee einfuehrte, Geld durch das Loesen von Rechenaufgaben sowie durch dezentralen Konsens zu schaffen, aber der Vorschlag enthielt nur wenige Details darueber, wie dezentraler Konsens tatsaechlich umgesetzt werden koennte.
Im Jahr 2009 wurde eine dezentrale Waehrung erstmals in der Praxis von Satoshi Nakamoto implementiert, indem etablierte Primitive fuer die Verwaltung von Eigentum durch Public-Key-Kryptographie mit einem Konsensalgorithmus zur Verfolgung des Coin-Besitzes kombiniert wurden, bekannt als "Proof of Work". Der Mechanismus hinter Proof of Work war ein Durchbruch in diesem Bereich, da er gleichzeitig zwei Probleme loeste. Erstens bot er einen einfachen und maessig effektiven Konsensalgorithmus, der es den Knoten im Netzwerk ermoeglichte, sich kollektiv auf eine Reihe kanonischer Aktualisierungen des Zustands des Bitcoin-Hauptbuchs zu einigen. Zweitens bot er einen Mechanismus fuer den freien Eintritt in den Konsensprozess, der das politische Problem loeiste, wer den Konsens beeinflussen darf, waehrend gleichzeitig Sybil-Angriffe verhindert wurden.
Die Bitcoin-Blockchain hat sich ueber ihre Betriebsjahre hinweg als bemerkenswert robust erwiesen, ist aber inhaerent begrenzt. Bitcoins Skriptsprache ist absichtlich so konzipiert, dass sie restriktiv und nicht-Turing-vollstaendig ist, ohne Schleifen und viele andere Funktionen, die fuer den Aufbau komplexerer Anwendungen erforderlich waeren. Diese Einschraenkung existiert, um Endlosschleifen und andere Formen von Rechenangriffen zu verhindern, schraenkt aber stark ein, was auf Bitcoin aufgebaut werden kann.
In den letzten fuenf Jahren gab es eine Reihe von Versuchen, die Funktionalitaet von Bitcoin zu erweitern. Colored Coins versuchten, die Bitcoin-Blockchain zur Verfolgung des Eigentums an alternativen Vermoegenswerten zu nutzen, Namecoin versuchte, eine dezentrale Namensregistrierungsdatenbank zu schaffen, und verschiedene Metacoin-Protokolle zielten darauf ab, zusaetzliche Schichten auf Bitcoin aufzubauen. Obwohl diese Ansaetze vielversprechend waren, waren sie letztlich durch die Skriptfaehigkeiten von Bitcoin und die Unfaehigkeit, auf Blockchain-Daten aus Skripten heraus zuzugreifen, begrenzt.
Was Ethereum bereitstellen will, ist eine Blockchain mit einer integrierten vollwertigen Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die verwendet werden kann, um "Vertraege" zu erstellen, die beliebige Zustandsuebergangsfunktionen kodieren koennen, so dass Benutzer jedes der oben beschriebenen Systeme sowie viele andere, die wir uns noch nicht vorgestellt haben, erstellen koennen, indem sie die Logik einfach in wenigen Zeilen Code schreiben.
Bitcoin As A State Transition System
Teknik açıdan, Bitcoin gibi bir kripto para biriminin defteri, tüm mevcut bitcoin'lerin sahiplik durumundan oluşan bir "durum" ve bir durum ile bir işlem alıp sonuç olan yeni bir durum üreten bir "state transition fonksiyonu"nun bulunduğu bir state transition sistemi olarak düşünülebilir. Standart bir bankacılık sisteminde, örneğin, durum bir bilanço, işlem A'dan B'ye \(X transfer etme talebi ve state transition fonksiyonu A'nın hesabındaki değeri \)X azaltıp B'nin hesabındaki değeri \(X artıran fonksiyondur. A'nın hesabında başlangıçta \)X'den az varsa, state transition fonksiyonu bir hata döndürür.
Bitcoin'deki "durum", basılmış ve henüz harcanmamış tüm madeni paraların (teknik olarak, "harcanmamış işlem çıktıları" veya UTXO) koleksiyonudur; her UTXO'nun bir değeri ve bir sahibi vardır (20 baytlık bir adresle tanımlanır ve bu esasen kriptografik bir public key'dir). Bir işlem, her biri mevcut bir UTXO'ya referans ve sahibin adresiyle ilişkili private key tarafından üretilmiş kriptografik bir imza içeren bir veya daha fazla girdi ve her biri duruma eklenecek yeni bir UTXO içeren bir veya daha fazla çıktı içerir.
State transition fonksiyonu APPLY(S,TX) - S' kabaca şu şekilde tanımlanabilir:
- TX'teki her girdi için, referans verilen UTXO S'de yoksa, hata döndür.
- Sağlanan imza UTXO'nun sahibiyle eşleşmiyorsa, hata döndür.
- Tüm girdi UTXO'larının değerlerinin toplamı tüm çıktı UTXO'larının değerlerinin toplamından azsa, hata döndür.
- Tüm girdi UTXO'ları kaldırılmış ve tüm çıktı UTXO'ları eklenmiş S'yi döndür.
İlk adımın ilk yarısı, işlem göndericilerinin var olmayan madeni paraları harcamasını önler; ilk adımın ikinci yarısı, işlem göndericilerinin başkalarının madeni paralarını harcamasını önler ve ikinci adım değer korunumunu sağlar. Bunu ödeme için kullanmak üzere protokol şöyledir: Alice'in Bob'a 11,7 BTC göndermek istediğini varsayalım. İlk olarak, Alice en az 11,7 BTC'ye ulaşan sahip olduğu mevcut UTXO'lar kümesini arayacaktır. Gerçekçi olarak, Alice tam 11,7 BTC elde edemeyecektir; diyelim ki elde edebileceği en küçük miktar 6+4+2=12'dir. Daha sonra bu üç girdi ve iki çıktı ile bir işlem oluşturur. İlk çıktı, sahibi Bob'un adresi olan 11,7 BTC olacaktır ve ikinci çıktı, sahibi Alice'in kendisi olan kalan 0,3 BTC "para üstü" olacaktır.
Bitcoin As A State Transition System
Aus technischer Sicht kann das Hauptbuch einer Kryptowaehrung wie Bitcoin als Zustandsuebergangssystem betrachtet werden, bei dem es einen "Zustand" gibt, der aus dem Eigentumsstatus aller existierenden Bitcoins besteht, und eine "Zustandsuebergangsfunktion", die einen Zustand und eine Transaktion nimmt und einen neuen Zustand als Ergebnis ausgibt. In einem Standard-Bankensystem ist beispielsweise der Zustand eine Bilanz, eine Transaktion ist eine Anforderung, \(X von A nach B zu verschieben, und die Zustandsuebergangsfunktion reduziert den Wert in As Konto um \)X und erhoeht den Wert in Bs Konto um \(X. Wenn As Konto von vornherein weniger als \)X hat, gibt die Zustandsuebergangsfunktion einen Fehler zurueck.
Der "Zustand" in Bitcoin ist die Sammlung aller Coins (technisch "nicht ausgegebene Transaktionsausgaben" oder UTXO), die gepraegt und noch nicht ausgegeben wurden, wobei jedes UTXO eine Denomination und einen Eigentuemer hat (definiert durch eine 20-Byte-Adresse, die im Wesentlichen ein kryptographischer oeffentlicher Schluessel ist). Eine Transaktion enthaelt eine oder mehrere Eingaben, wobei jede Eingabe eine Referenz auf ein existierendes UTXO und eine kryptographische Signatur enthaelt, die durch den mit der Adresse des Eigentuemers verknuepften privaten Schluessel erzeugt wurde, und eine oder mehrere Ausgaben, wobei jede Ausgabe ein neues UTXO enthaelt, das dem Zustand hinzugefuegt werden soll.
Die Zustandsuebergangsfunktion APPLY(S,TX) - S' kann ungefaehr wie folgt definiert werden:
- Fuer jede Eingabe in TX: Wenn das referenzierte UTXO nicht in S enthalten ist, Fehler zurueckgeben.
- Wenn die bereitgestellte Signatur nicht mit dem Eigentuemer des UTXO uebereinstimmt, Fehler zurueckgeben.
- Wenn die Summe der Denominationen aller Eingabe-UTXO kleiner ist als die Summe der Denominationen aller Ausgabe-UTXO, Fehler zurueckgeben.
- S zurueckgeben, wobei alle Eingabe-UTXO entfernt und alle Ausgabe-UTXO hinzugefuegt werden.
Die erste Haelfte des ersten Schritts verhindert, dass Transaktionssender Coins ausgeben, die nicht existieren, die zweite Haelfte des ersten Schritts verhindert, dass Transaktionssender die Coins anderer Leute ausgeben, und der zweite Schritt erzwingt die Werterhaltung. Um dies fuer eine Zahlung zu verwenden, ist das Protokoll wie folgt: Angenommen, Alice moechte 11,7 BTC an Bob senden. Zunaechst sucht Alice nach einem Satz verfuegbarer UTXO, die sie besitzt und die insgesamt mindestens 11,7 BTC ergeben. Realistischerweise wird Alice nicht genau 11,7 BTC bekommen koennen; sagen wir, das Kleinste, was sie bekommen kann, ist 6+4+2=12. Sie erstellt dann eine Transaktion mit diesen drei Eingaben und zwei Ausgaben. Die erste Ausgabe wird 11,7 BTC mit Bobs Adresse als Eigentuemer sein, und die zweite Ausgabe wird das verbleibende Wechselgeld von 0,3 BTC sein, dessen Eigentuemer Alice selbst ist.
Mining
Güvenilir merkezi bir hizmete erişimimiz olsaydı, bu sistemi uygulamak önemsiz olurdu; tam olarak açıklandığı gibi kodlanabilir, durumu takip etmek için merkezi bir sunucunun sabit diskini kullanarak. Ancak Bitcoin ile merkeziyetsiz bir para birimi sistemi inşa etmeye çalışıyoruz, bu nedenle herkesin işlemlerin sırası üzerinde anlaşmasını sağlamak için state transition sistemini bir uzlaşma sistemi ile birleştirmemiz gerekecek. Bitcoin'in merkeziyetsiz uzlaşma süreci, ağdaki düğümlerin sürekli olarak "blok" adı verilen işlem paketleri üretmeye çalışmasını gerektirir. Ağ, yaklaşık her on dakikada bir blok üretmeyi amaçlar; her blok bir zaman damgası, bir nonce, önceki bloğa bir referans (yani hash) ve önceki bloktan bu yana gerçekleşen tüm işlemlerin bir listesini içerir.
Zamanla bu, Bitcoin defterinin en son durumunu temsil etmek için sürekli güncellenen kalıcı, sürekli büyüyen bir "blockchain" oluşturur. Bir bloğun geçerli olup olmadığını kontrol etme algoritması, bu paradigmada şu şekilde ifade edilir:
- Blok tarafından referans verilen önceki bloğun var olduğunu ve geçerli olduğunu kontrol et.
- Bloğun zaman damgasının önceki bloktan büyük ve gelecekte 2 saatten az olduğunu kontrol et.
- Blok üzerindeki proof of work'ün geçerli olduğunu kontrol et.
- S önceki bloğun sonundaki durum olsun.
- TX, n işlem içeren bloğun işlem listesi olsun. 0...n-1'deki tüm i için S = APPLY(S,TX[i]) ayarla. Herhangi bir uygulama hata döndürürse, çık ve false döndür.
- true döndür ve S'yi bu bloğun sonundaki durum olarak kaydet.
Esasen, bloktaki her işlem, işlem yürütülmeden önceki kanonik durumdan yeni bir duruma geçerli bir state transition sağlamalıdır. Durumun blokta hiçbir şekilde kodlanmadığını unutmayın; tamamen doğrulama düğümü tarafından hatırlanacak bir soyutlamadır ve herhangi bir blok için yalnızca genesis durumundan başlayarak her bloktaki her işlem sıralı olarak uygulanarak (güvenli bir şekilde) hesaplanabilir.
Madenci, hesaplama çalışması için yeni oluşturulan bitcoin'ler ve işlem ücretleri ile ödüllendirilir. Madencilik süreci şöyle çalışır: madenciler blok başlığını alır ve belirli bir zorluk hedefinin altında bir hash bulana kadar farklı nonce değerleriyle tekrar tekrar hash ederler. Bir madenci böyle bir hash bulduğunda, bloğu ağa yayınlar ve diğer düğümler hash'in geçerli olduğunu ve bloktaki tüm işlemlerin geçerli olduğunu doğrular. Zorluk hedefi, blokların yaklaşık sabit bir hızda üretilmesini sağlamak için protokol tarafından her 2016 blokta (yaklaşık iki hafta) otomatik olarak ayarlanır.
Uzun vadede, blockchain'in güvenliğinin madencilerin dürüst davranmaları için finansal teşvike sahip olmasına bağlı olduğunu unutmayın. Bir saldırgan ağın madencilik gücünün %50'sinden fazlasını kontrol ederse, dürüst zincirden daha hızlı büyüyen alternatif bir blockchain oluşturarak potansiyel olarak bir "%51 saldırısı" gerçekleştirebilir. Ancak böyle bir saldırı muazzam hesaplama kaynakları gerektirir ve ağ blockchain'in bütünlüğüne olan güvenini kaybettikçe saldırganın madencilik ödülleri muhtemelen değersiz hale gelir.
Mining
Haetten wir Zugang zu einem vertrauenswuerdigen zentralisierten Dienst, waere dieses System trivial zu implementieren; es koennte einfach genau wie beschrieben programmiert werden, wobei die Festplatte eines zentralen Servers verwendet wuerde, um den Zustand zu verfolgen. Mit Bitcoin versuchen wir jedoch, ein dezentrales Waehrungssystem aufzubauen, daher muessen wir das Zustandstransaktionssystem mit einem Konsenssystem kombinieren, um sicherzustellen, dass alle sich ueber die Reihenfolge der Transaktionen einig sind. Bitcoins dezentraler Konsensprozess erfordert, dass Knoten im Netzwerk kontinuierlich versuchen, Pakete von Transaktionen zu erstellen, die "Bloecke" genannt werden. Das Netzwerk soll ungefaehr alle zehn Minuten einen Block produzieren, wobei jeder Block einen Zeitstempel, einen Nonce, eine Referenz auf den (d.h. den Hash des) vorherigen Block und eine Liste aller Transaktionen enthaelt, die seit dem vorherigen Block stattgefunden haben.
Im Laufe der Zeit entsteht dadurch eine bestaendige, staendig wachsende "Blockchain", die sich kontinuierlich aktualisiert, um den neuesten Zustand des Bitcoin-Hauptbuchs darzustellen. Der Algorithmus zur Ueberpruefung, ob ein Block gueltig ist, ausdrueckt in diesem Paradigma, lautet wie folgt:
- Pruefen, ob der vom Block referenzierte vorherige Block existiert und gueltig ist.
- Pruefen, dass der Zeitstempel des Blocks groesser ist als der des vorherigen Blocks und weniger als 2 Stunden in der Zukunft liegt.
- Pruefen, dass der Proof of Work des Blocks gueltig ist.
- Sei S der Zustand am Ende des vorherigen Blocks.
- Angenommen, TX ist die Transaktionsliste des Blocks mit n Transaktionen. Fuer alle i in 0...n-1, setze S = APPLY(S,TX[i]). Wenn eine Anwendung einen Fehler zurueckgibt, beenden und falsch zurueckgeben.
- Wahr zurueckgeben und S als Zustand am Ende dieses Blocks registrieren.
Im Wesentlichen muss jede Transaktion im Block einen gueltigen Zustandsuebergang vom kanonischen Zustand vor der Ausfuehrung der Transaktion zu einem neuen Zustand liefern. Beachten Sie, dass der Zustand in keiner Weise im Block kodiert ist; er ist rein eine Abstraktion, die vom validierenden Knoten gespeichert wird und nur (sicher) fuer jeden Block berechnet werden kann, indem man vom Genesis-Zustand ausgeht und sequenziell jede Transaktion in jedem Block anwendet.
Der Miner wird fuer seine Rechenarbeit mit neu erzeugten Bitcoins plus Transaktionsgebuehren belohnt. Der Mining-Prozess funktioniert wie folgt: Miner nehmen den Block-Header und hashen ihn wiederholt mit verschiedenen Nonce-Werten, bis sie einen Hash finden, der unter einem bestimmten Schwierigkeitsziel liegt. Wenn ein Miner einen solchen Hash findet, verbreitet er den Block im Netzwerk, und andere Knoten verifizieren, dass der Hash gueltig ist und dass alle Transaktionen im Block gueltig sind. Das Schwierigkeitsziel wird automatisch vom Protokoll alle 2016 Bloecke (ungefaehr zwei Wochen) angepasst, um sicherzustellen, dass Bloecke mit einer ungefaehr konstanten Rate produziert werden.
Beachten Sie, dass langfristig die Sicherheit der Blockchain davon abhaengt, dass Miner einen finanziellen Anreiz haben, sich ehrlich zu verhalten. Wenn ein Angreifer mehr als 50% der Mining-Leistung des Netzwerks kontrolliert, kann er potenziell einen "51%-Angriff" ausfuehren, indem er eine alternative Blockchain erstellt, die schneller waechst als die ehrliche Kette. Ein solcher Angriff wuerde jedoch enorme Rechenressourcen erfordern und wuerde wahrscheinlich dazu fuehren, dass die Mining-Belohnungen des Angreifers wertlos werden, da das Netzwerk das Vertrauen in die Integritaet der Blockchain verlieren wuerde.
Merkle Trees
Merkle tree'ler, Bitcoin bloklarında işlem dahilinin verimli ve güvenli doğrulanmasını sağlamak için kullanılan temel bir veri yapısıdır. Merkle tree, yaprak düğümlerin bireysel işlemlerin hash'lerini içerdiği, her iç düğümün iki çocuğunun hash'ini içerdiği ve blok başlığında saklanan tek bir kök hash'e kadar özyinelemeli olarak inşa edilen bir ikili hash ağacıdır. Bu hiyerarşik yapı, herhangi birinin, bloktaki tüm işlemleri indirmek yerine yalnızca Merkle dalını—işlemden köke kadar olan hash zincirini—indirerek belirli bir işlemin bir blokta yer aldığını doğrulamasına olanak tanır.
Verimlilik kazanımları önemlidir: tam bir Bitcoin düğümü tüm blockchain'i (2013 itibarıyla yaklaşık 15GB) depolamak zorundayken, basitleştirilmiş ödeme doğrulama (SPV) düğümünün yalnızca Merkle köklerini içeren blok başlıklarını indirmesi gerekir ve bu yalnızca 4MB veri gerektirir. Bir işlemi doğrulamak için, SPV düğümü tam düğümlerden Merkle dalını talep eder ve bu yalnızca O(log n) veri gerektirir; burada n bloktaki işlem sayısıdır. Bu logaritmik ölçekleme, mobil cihazlarda ve düşük kaynaklı ortamlarda hafif istemcilerin çalıştırılmasını mümkün kılar.
Bitcoin'in Merkle tree kullanımı önemli bir ilkeyi gösterir: kriptografik yapılar, merkeziyetsiz bir ağa katılmak için güven ve kaynak gereksinimlerini dramatik şekilde azaltabilir. Aynı ilke Ethereum'un tasarımının temelini oluşturur; burada Merkle tree'ler yalnızca işlemler için değil, aynı zamanda durum ve makbuz depolama için de kullanılır ve daha sofistike hafif istemci protokollerini mümkün kılar.
Merkle Trees
Merkle-Baeume sind eine fundamentale Datenstruktur, die in Bitcoin-Bloecken verwendet wird, um eine effiziente und sichere Verifizierung der Transaktionsinklusion zu ermoeglichen. Ein Merkle-Baum ist ein binaerer Baum von Hashes, bei dem die Blattknoten Hashes einzelner Transaktionen enthalten und jeder innere Knoten den Hash seiner beiden Kinder enthaelt, wobei rekursiv bis zu einem einzigen Wurzel-Hash aufgebaut wird, der im Block-Header gespeichert ist. Diese hierarchische Struktur ermoeglicht es jedem zu verifizieren, dass eine bestimmte Transaktion in einem Block enthalten ist, indem nur der Merkle-Zweig heruntergeladen wird — die Kette von Hashes von der Transaktion bis zur Wurzel — anstatt alle Transaktionen im Block herunterzuladen.
Die Effizienzgewinne sind erheblich: Waehrend ein vollstaendiger Bitcoin-Knoten die gesamte Blockchain speichern muss (etwa 15 GB Stand 2013), muss ein Knoten fuer vereinfachte Zahlungsverifizierung (SPV) nur Block-Header mit Merkle-Wurzeln herunterladen, was lediglich 4 MB Daten erfordert. Um eine Transaktion zu verifizieren, fordert ein SPV-Knoten den Merkle-Zweig von vollstaendigen Knoten an, was nur O(log n) Daten erfordert, wobei n die Anzahl der Transaktionen in einem Block ist. Diese logarithmische Skalierung macht es moeglich, leichtgewichtige Clients auf mobilen Geraeten und in ressourcenarmen Umgebungen auszufuehren.
Bitcoins Verwendung von Merkle-Baeumen demonstriert ein Schluesselprinzip: Kryptographische Strukturen koennen die Vertrauens- und Ressourcenanforderungen fuer die Teilnahme an einem dezentralen Netzwerk drastisch reduzieren. Dasselbe Prinzip liegt dem Design von Ethereum zugrunde, wo Merkle-Baeume nicht nur fuer Transaktionen, sondern auch fuer Zustands- und Quittungsspeicherung verwendet werden, was noch ausgefeiltere Light-Client-Protokolle ermoeglicht.
Alternative Blockchain Applications
Bitcoin'in blockchain'inin başarısı, kavramı basit para biriminin ötesine genişletmeye yönelik çok sayıda girişime ilham verdi. 2010'da başlatılan Namecoin, en erken örneklerden biriydi—bir blockchain üzerine kurulmuş merkeziyetsiz bir isim kayıt veritabanı, kullanıcıların hiçbir merkezi otoritenin sansürleyemeyeceği veya iptal edemeyeceği dağıtılmış bir ad alanında isim kaydetmesine izin veren. Colored coins, belirli işlem çıktılarını "etiketleyerek" gerçek dünya varlıklarının, şirket hisselerinin veya diğer kripto paraların sahipliğini temsil etmek için Bitcoin blockchain'inde alternatif varlıkları temsil etmenin bir yolu olarak ortaya çıktı. Metacoin'ler ve Mastercoin (sonradan Omni) gibi meta-protokoller, Bitcoin işlemlerine ek veri kodlayarak ve bunun üzerine ayrı protokol kuralları inşa ederek Bitcoin'in üzerine ek işlevsellik katmanladı.
Ancak tüm bu yaklaşımlar, Bitcoin'in mimarisi tarafından dayatılan temel sınırlamalardan muzdaripti. Bitcoin betik dili kasıtlı olarak kısıtlıdır—blockchain durumuna erişemez, döngülerden ve karmaşık kontrol akışından yoksundur ve işlem değerlerine sınırlı iç gözlem sağlar. Sofistike uygulamalar inşa etmek garip geçici çözümler gerektiriyordu: metadata'yı hiçbir zaman bu amaç için tasarlanmamış işlem alanlarına kodlamak, karmaşık mantık için zincir dışı altyapıya güvenmek veya protokolün başarabileceklerindeki ciddi sınırlamaları kabul etmek.
Bu kısıtlamalar, daha genel amaçlı bir blockchain platformu arayışını motive etti. Bitcoin'in sınırlı temeli üzerine bir başka özel amaçlı protokol inşa etmek yerine, Ethereum farklı bir yaklaşım benimser: yerleşik Turing-complete bir programlama diline sahip bir blockchain sağlayarak, herkesin sahiplik, işlem formatları ve state transition fonksiyonları için rastgele kurallarla smart contract'lar ve merkeziyetsiz uygulamalar yazmasına olanak tanır.
Alternative Blockchain Applications
Der Erfolg von Bitcoins Blockchain inspirierte zahlreiche Versuche, das Konzept ueber einfache Waehrung hinaus zu erweitern. Namecoin, gestartet 2010, war eines der fruehesten Beispiele — eine dezentrale Namensregistrierungsdatenbank, die auf einer Blockchain aufgebaut ist und es Benutzern ermoeglicht, Namen in einem verteilten Namensraum zu registrieren, den keine zentrale Behoerde zensieren oder widerrufen konnte. Colored Coins entstanden als Moeglichkeit, alternative Vermoegenswerte auf der Bitcoin-Blockchain darzustellen, indem bestimmte Transaktionsausgaben "markiert" wurden, um Eigentum an realen Vermoegenswerten, Unternehmensanteilen oder anderen Kryptowaehrungen zu repraesentieren. Metacoins und Meta-Protokolle wie Mastercoin (spaeter Omni) fueegten zusaetzliche Funktionalitaet ueber Bitcoin hinzu, indem sie zusaetzliche Daten in Bitcoin-Transaktionen kodierten und separate Protokollregeln darauf aufbauten.
Allerdings litten all diese Ansaetze unter fundamentalen Einschraenkungen, die durch Bitcoins Architektur auferlegt wurden. Die Bitcoin-Skriptsprache ist absichtlich eingeschraenkt — sie kann nicht auf den Blockchain-Zustand zugreifen, es fehlen Schleifen und komplexe Kontrollflussstrukturen, und sie bietet begrenzte Introspektion in Transaktionswerte. Der Aufbau anspruchsvoller Anwendungen erforderte unbeholfene Umgehungsloesungen: Kodierung von Metadaten in Transaktionsfeldern, die nie dafuer vorgesehen waren, Abhaengigkeit von Off-Chain-Infrastruktur fuer komplexe Logik oder Akzeptanz schwerwiegender Einschraenkungen dessen, was das Protokoll erreichen konnte.
Diese Einschraenkungen motivierten die Suche nach einer allgemeineren Blockchain-Plattform. Anstatt ein weiteres Spezialprotokoll auf Bitcoins begrenztem Fundament aufzubauen, verfolgt Ethereum einen anderen Ansatz: die Bereitstellung einer Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die es jedem ermoeglicht, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen mit beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen zu schreiben.
Scripting
Bitcoin Script, Bitcoin işlemleri için harcama koşullarını tanımlamak için kullanılan dil, kasıtlı olarak ciddi sınırlamalarla tasarlanmıştır. Turing-complete değildir—en önemlisi döngüler ve karmaşık kontrol akışı yapılarından yoksundur. Dil, işlemlerin değerleri ittiği ve çektiği, kriptografik koşulları değerlendirdiği ve nihayetinde bir işlemin geçerli olup olmadığını belirlemek için true veya false döndürdüğü basit bir yığın tabanlı yürütme ortamı olarak çalışır. Bu basitlik güvenlik avantajları sağlar ve biçimsel analizi kolaylaştırırken, birçok uygulama türünü uygulamayı imkansız kılar.
Bu sınırlamalar üç ana kategoriye ayrılır. Birincisi, Turing-completeness eksikliği karmaşık durum makinelerinin, karar ağaçlarının veya yineleme gerektiren herhangi bir algoritmanın uygulanmasını engeller. İkincisi, değer körlüğü, betiklerin çekim miktarları üzerinde ince ayarlı kontrol belirleyemeyeceği anlamına gelir—bir UTXO yalnızca bütünüyle harcanabilir ve para üstü yeni bir çıktıya gönderilir. Bir betik, örneğin, günlük maksimum X çekimle sınırlandırırken kalanı kilitli tutamaz. Üçüncüsü, blockchain durum farkındalığı eksikliği, UTXO'ların ya harcanmış ya da harcanmamış olduğu ve ara durumlar olmadığı anlamına gelir, bu da çok aşamalı sözleşmelerin tamamen zincir üzerinde uygulanmasını imkansız kılar.
Bu kısıtlamalar, merkeziyetsiz otonom organizasyonlar, çekim limitleri olan tasarruf cüzdanları, merkeziyetsiz borsalar veya tahmin piyasaları gibi sofistike uygulamaları ya imkansız kılar ya da garip zincir dışı mekanizmalar gerektirir. Gelişmiş bir finansal sözleşme, piyasa verilerine erişim, birden fazla işlem boyunca dahili durum sürdürme yeteneği ve karmaşık koşullu mantık gerektirebilir—bunların hiçbirini Bitcoin Script sağlayamaz. Ethereum, blockchain durumuna tam erişim ile Turing-complete bir dil sağlayarak bu sınırlamaları ortadan kaldırır.
Scripting
Bitcoin Script, die Sprache zur Definition von Ausgabebedingungen fuer Bitcoin-Transaktionen, ist absichtlich mit schwerwiegenden Einschraenkungen entworfen. Sie ist nicht Turing-vollstaendig — am auffaelligsten fehlen Schleifen und komplexe Kontrollflussstrukturen. Die Sprache funktioniert als einfache stapelbasierte Ausfuehrungsumgebung, in der Operationen Werte auf den Stapel legen und entfernen, kryptographische Bedingungen auswerten und letztendlich wahr oder falsch zurueckgeben, um zu bestimmen, ob eine Transaktion gueltig ist. Waehrend diese Einfachheit Sicherheitsvorteile bietet und formale Analyse erleichtert, macht sie auch viele Arten von Anwendungen unmoeglich zu implementieren.
Diese Einschraenkungen fallen in drei Hauptkategorien. Erstens verhindert das Fehlen von Turing-Vollstaendigkeit die Implementierung komplexer Zustandsmaschinen, Entscheidungsbaeume oder jedes Algorithmus, der Iteration erfordert. Zweitens bedeutet Wert-Blindheit, dass Skripte keine feingranulare Kontrolle ueber Abhebungsbetraege festlegen koennen — ein UTXO kann nur in seiner Gesamtheit ausgegeben werden, wobei Wechselgeld an eine neue Ausgabe gesendet wird. Ein Skript kann beispielsweise Abhebungen nicht auf maximal X pro Tag begrenzen, waehrend der Rest gesperrt bleibt. Drittens bedeutet das Fehlen von Blockchain-Zustandsbewusstsein, dass UTXO entweder ausgegeben oder nicht ausgegeben sind, ohne Zwischenzustaende, was mehrstufige Vertraege rein On-Chain unmoeglich macht.
Diese Einschraenkungen machen anspruchsvolle Anwendungen wie dezentrale autonome Organisationen, Sparwallets mit Abhebungslimits, dezentrale Boersen oder Vorhersagemaerkte entweder unmoeglich oder erfordern unbeholfene Off-Chain-Mechanismen. Ein fortgeschrittener Finanzvertrag koennte Zugang zu Marktdaten benoetigen, die Faehigkeit, einen internen Zustand ueber mehrere Transaktionen hinweg aufrechtzuerhalten, und komplexe bedingte Logik — nichts davon kann Bitcoin Script bereitstellen. Ethereum beseitigt diese Einschraenkungen, indem es eine Turing-vollstaendige Sprache mit vollem Zugriff auf den Blockchain-Zustand bereitstellt.
Ethereum
Ethereum'un temel hedefi, herkesin smart contract'lar ve merkeziyetsiz uygulamalar yazabileceği, sahiplik, işlem formatları ve state transition fonksiyonları için kendi rastgele kurallarını oluşturabileceği yerleşik Turing-complete bir programlama diline sahip bir blockchain sağlamaktır. Para birimi, isim kaydı veya varlık ticareti gibi belirli uygulamalar için bir protokol tasarlamak yerine, Ethereum temel bir katman sağlar—geliştiricilerin hayal edebilecekleri herhangi bir uygulamayı inşa etmek için kullanabilecekleri blockchain tabanlı dağıtık bir bilgi işlem platformu.
Mimari, Bitcoin'in UTXO modelinden temelden farklıdır. Ethereum, blockchain durumunun adreslerden hesap nesnelerine bir eşlemeden oluştuğu hesap tabanlı bir sistem kullanır. Her hesabın bir bakiyesi, bir işlem sayacı (nonce) ve sözleşme hesapları için ilişkili kodu ve depolama alanı vardır. Platform, Ethereum Virtual Machine'de (EVM) yürütülen sözleşme kodu yazmak için yerleşik Turing-complete bir programlama dili içerir; EVM, işlemleri ve durum geçişlerini işleyen yığın tabanlı bir yürütme ortamıdır.
Bu genellik, geniş bir uygulama yelpazesini mümkün kılar: özel ihraç kurallarına sahip alternatif kripto paralar, finansal türevler ve stablecoin'ler, kimlik ve itibar sistemleri, merkeziyetsiz dosya depolama, merkeziyetsiz otonom organizasyonlar (DAO'lar) ve çok daha fazlası. Teknik rapor, Ethereum'un herhangi bir belirli kullanım durumu için optimize edilmediğini, bunun yerine temel yapı taşları—hesaplar, işlemler, Turing-complete bir dil ve gas ile ölçülmüş yürütme—sağladığını ve geliştiricilerin ekosistemin talep ettiği herhangi bir uygulamayı oluşturmak için bunları birleştirebileceğini vurgular.
Ethereum
Das grundlegende Ziel von Ethereum ist die Bereitstellung einer Blockchain mit einer integrierten Turing-vollstaendigen Programmiersprache, die es jedem ermoeglicht, Smart Contracts und dezentrale Anwendungen zu schreiben, in denen sie ihre eigenen beliebigen Regeln fuer Eigentum, Transaktionsformate und Zustandsuebergangsfunktionen erstellen koennen. Anstatt ein Protokoll fuer spezifische Anwendungen wie Waehrung, Namensregistrierung oder Vermoegenswerthandel zu entwerfen, stellt Ethereum eine Grundschicht bereit — eine Blockchain-basierte verteilte Computerplattform, die Entwickler nutzen koennen, um jede Anwendung zu bauen, die sie sich vorstellen koennen.
Die Architektur unterscheidet sich grundlegend von Bitcoins UTXO-Modell. Ethereum verwendet ein kontobasiertes System, bei dem der Blockchain-Zustand aus einer Zuordnung von Adressen zu Kontoobjekten besteht. Jedes Konto hat ein Guthaben, einen Transaktionszaehler (Nonce) und fuer Vertragskonten zugehoerigen Code und Speicher. Die Plattform enthaelt eine integrierte Turing-vollstaendige Programmiersprache zum Schreiben von Vertragscode, der in der Ethereum Virtual Machine (EVM) ausgefuehrt wird, einer stapelbasierten Ausfuehrungsumgebung, die Transaktionen und Zustandsuebergaenge verarbeitet.
Diese Allgemeinheit ermoeglicht eine breite Palette von Anwendungen: alternative Kryptowaehrungen mit benutzerdefinierten Ausgaberegeln, Finanzderivate und Stablecoins, Identitaets- und Reputationssysteme, dezentraler Dateispeicher, dezentrale autonome Organisationen (DAOs) und vieles mehr. Das Whitepaper betont, dass Ethereum nicht fuer einen bestimmten Anwendungsfall optimiert ist, sondern die grundlegenden Bausteine bereitstellt — Konten, Transaktionen, eine Turing-vollstaendige Sprache und Gas-gemessene Ausfuehrung — die Entwickler kombinieren koennen, um die Anwendungen zu erstellen, die das Oekosystem erfordert.
Ethereum Accounts
Ethereum'da durum hesaplardan oluşur ve iki temel tür vardır. Harici olarak sahiplenilmiş hesaplar (EOA'lar) özel anahtarlar tarafından kontrol edilir ve ilişkili kodları yoktur—blockchain ile etkileşime giren insan kullanıcıları veya harici varlıkları temsil ederler. Sözleşme hesapları, sözleşme kodları tarafından kontrol edilir ve bir mesaj veya işlem aldıklarında etkinleştirilir. Her iki tür de ortak bir yapıyı paylaşır: her hesabın bir nonce'u (her işlemin yalnızca bir kez işlenmesini sağlamak için kullanılan bir sayaç), bir ether bakiyesi ve özellikle sözleşmeler için sözleşme kodu ve kalıcı depolama alanı vardır.
Ether, Ethereum'un birincil dahili kripto para birimidir ve hem değer transferi aracı hem de işlem ücretlerini (gas) ödemek için temel birim olarak hizmet eder. Değerin birden fazla harcanmamış çıktıya dağıtıldığı Bitcoin'in UTXO modelinin aksine, Ethereum hesapları ether aldıklarında artan ve gönderdiklerinde azalan basit bir bakiye sürdürür. Bu hesap tabanlı model, özellikle kalıcı durum veya karmaşık erişim kontrolü gerektiren birçok uygulama türünü basitleştirir, ancak Bitcoin'in yaklaşımına kıyasla farklı güvenlik değerlendirmeleri sunar.
EOA'lar ve sözleşme hesapları arasındaki ayrım, Ethereum'un işleyişini anlamak için çok önemlidir. EOA'lar, özel anahtarlarıyla mesaj oluşturup imzalayarak işlem başlatabilir ve işlemlerinin bloklara dahil edilmesi için gas ücreti öderler. Sözleşme hesapları kendi başlarına işlem başlatamaz, ancak bir işlem veya mesaj almaya yanıt olarak diğer sözleşmelere mesaj gönderebilir; bu, tek bir harici işlemin birden fazla sözleşmeler arası etkileşimi tetiklediği karmaşık yürütme zincirlerini mümkün kılar.
Ethereum Accounts
In Ethereum besteht der Zustand aus Konten, und es gibt zwei grundlegende Typen. Extern kontrollierte Konten (EOAs) werden durch private Schluessel kontrolliert und haben keinen zugehoerigen Code — sie repraesentieren menschliche Benutzer oder externe Entitaeten, die mit der Blockchain interagieren. Vertragskonten werden durch ihren Vertragscode kontrolliert und werden aktiviert, wenn sie eine Nachricht oder Transaktion empfangen. Beide Typen teilen eine gemeinsame Struktur: Jedes Konto hat eine Nonce (einen Zaehler, der sicherstellt, dass jede Transaktion nur einmal verarbeitet werden kann), ein Ether-Guthaben und fuer Vertraege speziell Vertragscode und persistenten Speicher.
Ether ist die primaere interne Kryptowaehrung von Ethereum und dient sowohl als Mittel zur Wertuebertragung als auch als grundlegende Einheit zur Zahlung von Transaktionsgebuehren (Gas). Im Gegensatz zu Bitcoins UTXO-Modell, bei dem der Wert ueber mehrere nicht ausgegebene Ausgaben verteilt ist, fuehren Ethereum-Konten ein einfaches Guthaben, das steigt, wenn sie Ether empfangen, und sinkt, wenn sie Ether senden. Dieses kontobasierte Modell vereinfacht viele Arten von Anwendungen, insbesondere solche, die persistenten Zustand oder komplexe Zugriffskontrolle erfordern, obwohl es im Vergleich zu Bitcoins Ansatz andere Sicherheitsueberlegungen einfuehrt.
Die Unterscheidung zwischen EOAs und Vertragskonten ist entscheidend fuer das Verstaendnis der Funktionsweise von Ethereum. EOAs koennen Transaktionen initiieren, indem sie Nachrichten mit ihren privaten Schluesseln erstellen und signieren und Gas-Gebuehren zahlen, damit ihre Transaktionen in Bloecke aufgenommen werden. Vertragskonten koennen selbst keine Transaktionen initiieren, koennen aber Nachrichten an andere Vertraege senden, wenn sie eine Transaktion oder Nachricht empfangen, was komplexe Ausfuehrungsketten ermoeglicht, bei denen eine einzelne externe Transaktion mehrere Vertrag-zu-Vertrag-Interaktionen ausloest.
Messages and Transactions
Ethereum'daki işlemler, harici olarak sahiplenilmiş hesaplar tarafından oluşturulan ve ağa yayınlanan imzalı veri paketleridir. Bir işlem; alıcı adresi, gönderenin kimliğini kanıtlayan kriptografik imza, transfer edilecek ether miktarı, isteğe bağlı bir veri alanı (sözleşmelerle etkileşim için kritik), STARTGAS (işlemin alabileceği maksimum hesaplama adımı sayısı) ve GASPRICE (gönderenin hesaplama adımı başına ödemeye razı olduğu ücret) içerir. Madenciler bu işlemleri toplar, doğrular, yürütür ve bloklara dahil eder; karşılığında gas ücretlerini alırlar.
Mesajlar kavramsal olarak işlemlere benzer ancak harici aktörler yerine sözleşmeler tarafından üretilir. Bir sözleşmenin kodu yürütüldüğünde, diğer sözleşmelere mesaj gönderebilir—bu dahili mesajlar göndereni (sözleşme adresi), alıcıyı, transfer edilecek ether miktarını, isteğe bağlı bir veri yükünü ve bir STARTGAS limitini içerir. Mesajlar, sözleşmeler arası iletişimi mümkün kılarak, karmaşık uygulamaların monolitik programlar yerine birden fazla etkileşen sözleşmeden inşa edilmesine olanak tanır.
Gas mekanizması, kötüye kullanımı önlemek için kritiktir: bir işlemdeki her hesaplama adımı, depolama işlemi ve veri baytı gas tüketir. Bir işlem tamamlanmadan önce gas'ı biterse, tüm durum değişiklikleri geri alınır (madenciye gas ödemesi hariç); bu, sonsuz döngülerin veya aşırı hesaplamanın ağı durma noktasına getirmesini önler. Gönderen hem toplam gas bütçesini (STARTGAS) hem de birim başına ödemeye razı olduğu fiyatı (GASPRICE) belirtir ve yürütme tamamlandıktan sonra kullanılmamış gas iade edilir.
Messages and Transactions
Transaktionen in Ethereum sind signierte Datenpakete, die von extern kontrollierten Konten erstellt und an das Netzwerk gesendet werden. Eine Transaktion enthaelt die Empfaengeradresse, eine kryptographische Signatur, die die Identitaet des Absenders beweist, die Menge an Ether zur Uebertragung, ein optionales Datenfeld (entscheidend fuer die Interaktion mit Vertraegen), STARTGAS (die maximale Anzahl von Berechnungsschritten, die die Transaktion durchfuehren darf) und GASPRICE (die Gebuehr pro Berechnungsschritt, die der Absender zu zahlen bereit ist). Miner sammeln diese Transaktionen, validieren sie, fuehren sie aus und nehmen sie in Bloecke auf, wobei sie die Gas-Gebuehren als Verguetung erhalten.
Nachrichten sind konzeptionell aehnlich wie Transaktionen, werden aber von Vertraegen statt von externen Akteuren erzeugt. Wenn der Code eines Vertrags ausgefuehrt wird, kann er Nachrichten an andere Vertraege senden — diese internen Nachrichten enthalten den Absender (die Vertragsadresse), den Empfaenger, eine Menge Ether zur Uebertragung, eine optionale Datennutzlast und ein STARTGAS-Limit. Nachrichten ermoeglichen die Vertrag-zu-Vertrag-Kommunikation und erlauben den Aufbau komplexer Anwendungen aus mehreren interagierenden Vertraegen statt aus monolithischen Programmen.
Der Gas-Mechanismus ist entscheidend zur Verhinderung von Missbrauch: Jeder Berechnungsschritt, jede Speicheroperation und jedes Datenbyte in einer Transaktion verbraucht Gas. Wenn einer Transaktion vor der Fertigstellung das Gas ausgeht, werden alle Zustandsaenderungen rueckgaengig gemacht (ausser der Gas-Zahlung an den Miner), was verhindert, dass Endlosschleifen oder uebermassige Berechnungen das Netzwerk lahmlegen. Der Absender gibt sowohl das gesamte Gas-Budget (STARTGAS) als auch den Preis an, den er pro Einheit zu zahlen bereit ist (GASPRICE), und ungenutztes Gas wird nach Abschluss der Ausfuehrung erstattet.
Ethereum State Transition Function
Ethereum state transition fonksiyonu APPLY(S,TX) - S', bir işlemin blockchain durumunu nasıl dönüştürdüğünü tanımlar ve kesin bir adım dizisini takip eder. İlk olarak, sistem işlem geçerliliğini kontrol eder: imzanın doğru olduğunu doğrulama, nonce'un gönderenin hesap nonce'uyla eşleştiğini onaylama ve gönderenin peşin maliyeti (STARTGAS x GASPRICE artı gönderilen değer) ödemeye yetecek bakiyeye sahip olduğunu sağlama. Herhangi bir kontrol başarısız olursa, işlem yürütme başlamadan önce reddedilir. Geçerliyse, işlem ücreti gönderenin hesabından düşülür, gönderenin nonce'u artırılır ve başlangıç gas sayacı STARTGAS eksi işlem verileri için bayt başına ücret olarak ayarlanır.
Ardından, sistem belirtilen ether değerini göndericiden alıcıya transfer eder. Alıcı harici olarak sahiplenilmiş bir hesapsa, bu işlemi tamamlar. Alıcı bir sözleşme hesabıysa, sözleşmenin kodu Ethereum Virtual Machine'de çalışır ve her işlem için gas tüketir; kod başarıyla tamamlanana, kod açıkça durdurana veya gas bitene kadar devam eder. Yürütme sırasında sözleşme, depolama alanını okuyabilir ve değiştirebilir, diğer sözleşmelere mesaj gönderebilir ve yeni sözleşmeler oluşturabilir.
Son olarak, değer transferi başarısız olursa (yetersiz bakiye) veya kod yürütme başarısız olursa (gas bitmesi veya bir hataya çarpma), tüm durum değişiklikleri geri alınır—ancak gönderen yine de gerçekleştirilen hesaplama için madenciye gas ücreti öder. Yürütme başarılı olduysa, kalan gas göndericiye iade edilir ve tüketilen gas madenciye ücret olarak gönderilir. Bu mekanizma, madencilerin hesaplama için tazmin edilmesini sağlarken kontrolsüz yürütmenin sınırsız kaynak tüketmesini önler.
Ethereum State Transition Function
Die Ethereum-Zustandsuebergangsfunktion APPLY(S,TX) - S' definiert, wie eine Transaktion den Blockchain-Zustand transformiert, und folgt einer praezisen Abfolge von Schritten. Zuerst prueft das System die Transaktionsgueltigkeit: Es verifiziert die Korrektheit der Signatur, bestaetigt, dass die Nonce mit der Konto-Nonce des Absenders uebereinstimmt, und stellt sicher, dass der Absender ueber ausreichendes Guthaben verfuegt, um die Vorabkosten zu bezahlen (STARTGAS x GASPRICE plus den gesendeten Wert). Wenn eine Pruefung fehlschlaegt, wird die Transaktion vor Beginn der Ausfuehrung abgelehnt. Bei Gueltigkeit werden die Transaktionsgebuehren vom Konto des Absenders abgezogen, die Nonce des Absenders wird erhoeht, und ein anfaenglicher Gas-Zaehler wird auf STARTGAS minus einer Pro-Byte-Gebuehr fuer die Transaktionsdaten gesetzt.
Als Naechstes uebertraegt das System den angegebenen Ether-Wert vom Absender an den Empfaenger. Wenn der Empfaenger ein extern kontrolliertes Konto ist, wird die Transaktion damit abgeschlossen. Wenn der Empfaenger ein Vertragskonto ist, wird der Code des Vertrags in der Ethereum Virtual Machine ausgefuehrt, wobei fuer jede Operation Gas verbraucht wird, bis entweder der Code erfolgreich abgeschlossen wird, der Code explizit anhaelt oder das Gas aufgebraucht ist. Waehrend der Ausfuehrung kann der Vertrag seinen Speicher lesen und aendern, Nachrichten an andere Vertraege senden und neue Vertraege erstellen.
Schliesslich werden, wenn die Wertuebertragung fehlgeschlagen ist (unzureichendes Guthaben) oder die Code-Ausfuehrung fehlgeschlagen ist (Gas aufgebraucht oder Fehler aufgetreten), alle Zustandsaenderungen rueckgaengig gemacht — mit der Ausnahme, dass der Absender immer noch Gas-Gebuehren an den Miner fuer die durchgefuehrte Berechnung zahlt. Bei erfolgreicher Ausfuehrung wird das verbleibende Gas an den Absender erstattet, und das verbrauchte Gas wird als Gebuehr an den Miner gesendet. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass Miner fuer Berechnungen entschaedigt werden, waehrend unkontrollierte Ausfuehrung daran gehindert wird, unbegrenzte Ressourcen zu verbrauchen.
Code Execution
Ethereum Virtual Machine (EVM), sözleşme kodunun yürütüldüğü çalışma zamanı ortamıdır—kavramsal olarak Java Virtual Machine veya WebAssembly'ye benzer düşük seviyeli, yığın tabanlı bir sanal makine. Sözleşme kodu, her baytın EVM'nin yürütebileceği bir işlemi (opcode) temsil ettiği bir bayt dizisi olarak depolanır. Yürütme modeli kasıtlı olarak basit ve deterministiktir: aynı giriş durumu ve işlemle EVM'yi çalıştıran her düğüm aynı çıkış durumuna ulaşmalıdır, bu da ağ genelinde uzlaşmayı sağlar.
EVM, hesaplama için üç farklı depolama türü sağlar. Yığın, anlık işlem değerleri için kullanılan, 1024 öğeyle sınırlı son giren ilk çıkar (LIFO) yapısıdır. Bellek, yalnızca tek bir mesaj çağrısı süresince var olan ve yürütmeler arasında sıfırlanan sonsuz genişletilebilir bir bayt dizisidir. Depolama, her sözleşme hesabıyla kalıcı olarak ilişkili olan ve sözleşmelerin işlemler boyunca uzun vadeli durumlarını sürdürdüğü kalıcı anahtar-değer deposudur. Bu depolama türleri gas'ta farklı şekilde fiyatlandırılır—yığın ve bellek işlemleri ucuzdur, depolama işlemleri ise blockchain şişmesini önlemek için pahalıdır.
Yürütme sırasında, sözleşme kodunun kritik bağlama erişimi vardır: mesaj gönderenin adresini, gönderilen ether miktarını, çağıran tarafından sağlanan veri yükünü ve mevcut blok numarası, zaman damgası ve madenci adresi gibi blok düzeyindeki özellikleri okuyabilir. Kod, çağırana bir çıkış bayt dizisi döndürebilir ve diğer sözleşmelere mesaj gönderebilir veya yeni sözleşmeler oluşturabilir. Bu yürütme modeli Turing-complete'dir—döngüler ve karmaşık kontrol akışı mümkündür—ancak gas mekanizması, tüm hesaplamanın sınırlı zamanda sona ermesini sağlar ve durma problemini dil kısıtlamalarıyla değil ekonomik olarak çözer.
Code Execution
Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist die Laufzeitumgebung, in der Vertragscode ausgefuehrt wird — eine niedrigstufige, stapelbasierte virtuelle Maschine, die konzeptionell der Java Virtual Machine oder WebAssembly aehnelt. Vertragscode wird als Byte-Sequenz gespeichert, wobei jedes Byte eine Operation (Opcode) darstellt, die die EVM ausfuehren kann. Das Ausfuehrungsmodell ist bewusst einfach und deterministisch: Jeder Knoten, der die EVM mit demselben Eingabezustand und derselben Transaktion ausfuehrt, muss zum selben Ausgabezustand gelangen, was Konsens im Netzwerk gewaehrleistet.
Die EVM stellt drei verschiedene Speichertypen fuer Berechnungen bereit. Der Stapel ist eine Last-In-First-Out (LIFO)-Struktur, die auf 1024 Elemente begrenzt ist und fuer unmittelbare Operationswerte verwendet wird. Der Arbeitsspeicher ist ein unendlich erweiterbares Byte-Array, das nur fuer die Dauer eines einzelnen Nachrichtenaufrufs besteht und zwischen Ausfuehrungen zurueckgesetzt wird. Der Speicher ist der persistente Schluessel-Wert-Speicher, der dauerhaft mit jedem Vertragskonto verbunden ist und in dem Vertraege ihren langfristigen Zustand ueber Transaktionen hinweg pflegen. Diese Speichertypen werden unterschiedlich in Gas bepreist — Stapel- und Arbeitsspeicheroperationen sind guenstig, waehrend Speicheroperationen teuer sind, um ein Aufblaehen der Blockchain zu verhindern.
Waehrend der Ausfuehrung hat Vertragscode Zugriff auf entscheidenden Kontext: Er kann die Adresse des Nachrichtenabsenders lesen, die Menge des gesendeten Ethers, die vom Aufrufer bereitgestellte Datennutzlast und Block-Level-Eigenschaften wie die aktuelle Blocknummer, den Zeitstempel und die Miner-Adresse. Der Code kann ein Ausgabe-Byte-Array an den Aufrufer zurueckgeben und kann Nachrichten an andere Vertraege senden oder neue Vertraege erstellen. Dieses Ausfuehrungsmodell ist Turing-vollstaendig — Schleifen und komplexer Kontrollfluss sind moeglich — aber der Gas-Mechanismus stellt sicher, dass alle Berechnungen in begrenzter Zeit terminieren und loest das Halteproblem oekonomisch statt durch Spracheinschraenkungen.
Blockchain and Mining
Ethereum blockchain'i, yürütülen her işlemi içeren bir veritabanı olarak hizmet eden Bitcoin'inkine temelden benzerdir. Ancak Bitcoin yalnızca bir işlem listesi depolarken, Ethereum hem işlem listesini hem de en son durumu depolar. Ethereum'daki her blok; önceki bloğun hash'ini, bir durum kökünü (tüm durumu temsil eden Merkle Patricia trie'sinin kök hash'i), bir işlem kökünü, bir makbuz kökünü (işlem yürütmesinden verileri depolayan), zorluk, zaman damgası ve nonce değerlerini içerir. Durumun kendisi, adresleri hesap nesnelerine eşleyen büyük bir Merkle Patricia trie'sidir; her hesabın bakiyesi, nonce'u, kodu (varsa) ve depolama alanı vardır.
Ethereum, hızlı blok sürelerinden kaynaklanan güvenlik sorunlarını çözmek için GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) protokolünün değiştirilmiş bir versiyonunu kullanır. Geleneksel en uzun zincir protokollerinde, hızlı bloklar yüksek eski blok oranlarına yol açarak ağ güvenliğini azaltır ve büyük madencilerin eskilerde daha az hesaplama israf etmesi nedeniyle merkezileşme risklerini artırır. GHOST, eski blokları (Ethereum'da "amcalar" olarak adlandırılır) en uzun zincir hesaplamasına dahil eder ve amca bloklara kısmi ödüller sağlayarak madencileri bunlara referans vermeye teşvik eder. Bu, Ethereum'un ağ güvenliğini korurken yaklaşık 12 saniyelik hedef blok süresini sürdürmesine olanak tanır.
Madencilik algoritması Bitcoin'in proof-of-work'üne benzer şekilde çalışır ve madencilerin bloğun hash'inin belirli bir zorluk hedefinin altında olacağı bir nonce bulmasını gerektirir. Ancak Ethereum'un bellek yoğun madencilik algoritması (Ethash), daha merkeziyetsiz bir madencilik ekosistemi teşvik ederek ASIC'e dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Zorluk, ~12 saniyelik hedefi korumak için blok sürelerine göre dinamik olarak ayarlanır; bu, Bitcoin'in 10 dakikalık ortalamasına kıyasla daha hızlı blok sürelerine rağmen GHOST protokolünün güvenlik garantileri sağlarken tutarlı blok üretimini sağlar.
Blockchain and Mining
Die Ethereum-Blockchain ist grundsaetzlich aehnlich wie die von Bitcoin und dient als Datenbank, die jede jemals ausgefuehrte Transaktion enthaelt. Waehrend Bitcoin jedoch nur eine Transaktionsliste speichert, speichert Ethereum sowohl die Transaktionsliste als auch den aktuellsten Zustand. Jeder Block in Ethereum enthaelt den Hash des vorherigen Blocks, eine Zustandswurzel (den Wurzel-Hash des Merkle-Patricia-Tries, der den gesamten Zustand repraesentiert), eine Transaktionswurzel, eine Quittungswurzel (die Daten aus der Transaktionsausfuehrung speichert) sowie Schwierigkeits-, Zeitstempel- und Nonce-Werte. Der Zustand selbst ist ein grosser Merkle-Patricia-Trie, der Adressen auf Kontoobjekte abbildet, wobei jedes Konto ein Guthaben, eine Nonce, Code (falls vorhanden) und Speicher hat.
Ethereum verwendet eine modifizierte Version des GHOST-Protokolls (Greedy Heaviest Observed Subtree), um Sicherheitsprobleme zu adressieren, die durch schnelle Blockzeiten entstehen. In traditionellen Laengste-Kette-Protokollen fuehren schnelle Bloecke zu hohen Veralterungsraten, was die Netzwerksicherheit verringert und Zentralisierungsrisiken erhoeht, da grosse Miner weniger Berechnung durch veraltete Bloecke verschwenden. GHOST bezieht veraltete Bloecke (in Ethereum "Onkel" genannt) in die Berechnung ein, welche Kette die laengste ist, und bietet teilweise Belohnungen fuer Onkel-Bloecke, was Miner ermutigt, diese zu referenzieren. Dies ermoeglicht es Ethereum, eine Ziel-Blockzeit von etwa 12 Sekunden beizubehalten und gleichzeitig die Netzwerksicherheit zu erhalten.
Der Mining-Algorithmus funktioniert aehnlich wie Bitcoins Proof-of-Work und erfordert, dass Miner eine Nonce finden, bei der der Hash des Blocks unter einem bestimmten Schwierigkeitsziel liegt. Allerdings ist Ethereums speicherintensiver Mining-Algorithmus (Ethash) darauf ausgelegt, ASIC-resistent zu sein und ein staerker dezentralisiertes Mining-Oekosystem zu foerdern. Die Schwierigkeit passt sich dynamisch basierend auf Blockzeiten an, um das Ziel von ~12 Sekunden beizubehalten, was eine konsistente Blockproduktion sicherstellt, waehrend das GHOST-Protokoll Sicherheitsgarantien trotz der schnelleren Blockzeiten im Vergleich zu Bitcoins durchschnittlichen 10 Minuten bietet.
Applications
Ethereum üzerine inşa edilebilecek uygulamalar üç geniş kategoriye ayrılır. İlk kategori, kullanıcılara paralarını yönetme ve parayla ilgili sözleşmelere girme konusunda daha güçlü yollar sunan finansal uygulamalardır. Bunlar arasında alt para birimleri, finansal türevler, riskten korunma sözleşmeleri, çekim limitleri olan tasarruf cüzdanları, fonları otomatik olarak dağıtan vasiyetnameler ve hatta doğrulanmış iş tamamlamaya dayalı ödeme hesaplayan istihdam sözleşmeleri yer alır. Bu uygulamalar, geleneksel sistemlerde veya Bitcoin'de bile uygulanması imkansız veya son derece zor olan karmaşık finansal araçlar oluşturmak için Ethereum'un programlanabilirliğinden yararlanır.
İkinci kategori, paranın dahil olduğu ancak yapılanın önemli bir parasal olmayan bileşeninin de bulunduğu yarı-finansal uygulamalardır. Mükemmel bir örnek, hesaplama problemlerinin çözümleri için kendi kendini uygulayan ödüllerdir. Birisi bir hesaplama problemini bir ödülle birlikte yayınlayabilir ve sözleşme, sunulan çözümleri otomatik olarak doğrulayıp ilk doğru cevaba ödülü ödeyebilir. Bu kategori, sorunları çözmek veya davranışı koordine etmek için ekonomik teşvikleri kullanarak saf finans ile diğer alanlar arasında köprü oluşturur.
Üçüncü kategori, çevrimiçi oylama ve merkeziyetsiz yönetişim sistemleri gibi parayla hiç ilgisi olmayan uygulamalardır. Bu finansal olmayan uygulamalar, genel amaçlı bir platform olarak Ethereum'un esnekliğini gösterir. Örnekler arasında Namecoin gibi merkeziyetsiz alan adı sistemleri, itibar sistemleri, merkeziyetsiz dosya depolama ve organizasyonel yönetişim araçları bulunur. Tüm bu uygulama türleri arasında token sistemleri en yaygın ve temel olanı olarak öne çıkmış ve birçok diğer uygulama için yapı taşı görevi görmüştür.
Applications
Die Anwendungen, die auf Ethereum aufgebaut werden koennen, fallen in drei breite Kategorien. Die erste Kategorie sind Finanzanwendungen, die Benutzern leistungsfaehigere Moeglichkeiten bieten, ihr Geld zu verwalten und Vertraege abzuschliessen. Dazu gehoeren Sub-Waehrungen, Finanzderivate, Absicherungsvertraege, Sparwallets mit Abhebungslimits, Testamente, die Gelder automatisch verteilen, und sogar Arbeitsvertraege, die Zahlungen basierend auf verifizierter Arbeitserfuellung berechnen. Diese Anwendungen nutzen die Programmierbarkeit von Ethereum, um komplexe Finanzinstrumente zu schaffen, die in traditionellen Systemen oder sogar auf Bitcoin unmoeglich oder extrem schwierig zu implementieren waeren.
Die zweite Kategorie sind halbfinanzielle Anwendungen, bei denen Geld involviert ist, aber auch eine wesentliche nicht-monetaere Komponente vorhanden ist. Ein perfektes Beispiel sind selbstdurchsetzende Kopfgelder fuer Loesungen von Berechnungsproblemen. Jemand koennte ein Berechnungsproblem zusammen mit einer Belohnung veroeffentlichen, und der Vertrag koennte eingereichte Loesungen automatisch verifizieren und das Kopfgeld an die erste korrekte Antwort auszahlen. Diese Kategorie verbindet reine Finanzen mit anderen Bereichen und nutzt wirtschaftliche Anreize zur Problemloesung oder Verhaltenskoordination.
Die dritte Kategorie sind Anwendungen, die ueberhaupt nichts mit Geld zu tun haben, wie Online-Abstimmungen und dezentrale Governance-Systeme. Diese nicht-finanziellen Anwendungen demonstrieren Ethereums Flexibilitaet als universelle Plattform. Beispiele umfassen dezentrale Domain-Namen-Systeme wie Namecoin, Reputationssysteme, dezentraler Dateispeicher und organisatorische Governance-Werkzeuge. Von all diesen Anwendungstypen haben sich Token-Systeme als die verbreitetsten und grundlegendsten herausgestellt und dienen als Bausteine fuer viele andere Anwendungen.
Token Systems
Token sistemleri, en güçlü ve yaygın uygulamalardan biri olmalarına rağmen Ethereum üzerinde uygulanması şaşırtıcı derecede basittir. Özünde token sistemleri, tek bir işlemle basit bir veritabanıdır: A hesabından X birim çıkar ve B hesabına X birim ekle, A'nın işlemden önce en az X birimi olması ve işlemin A tarafından yetkilendirilmesi koşuluyla. Uygulama, adreslerden bakiyelere bir eşleme sürdürmeyi ve hesaplar arasında token transfer etmeden önce uygun kontrolleri gerçekleştiren bir transfer fonksiyonu sağlamayı gerektirir.
Temel bir token sistemi için sözleşme kodu son derece basittir ve sadece birkaç satırda yazılabilir. Adresleri bakiyelere eşleyen bir veri yapısı, başlangıç token arzını atayan bir başlatma fonksiyonu ve transferi gerçekleştirmeden önce gönderenin bakiyesini ve yetkisini kontrol eden bir transfer fonksiyonundan oluşur. Bu basitlik, Bitcoin'in kısıtlı betik yetenekleri nedeniyle önemli geçici çözümler ve sınırlamalar gerektiren Bitcoin üzerinde benzer sistemlerin uygulanması için gereken karmaşıklıkla keskin bir tezat oluşturur.
Ethereum'daki token'lar fiilen değerli herhangi bir şeyi temsil edebilir. Kendi para politikalarına sahip alt para birimleri, harici varlıkları izleyen finansal türevler, temettü haklarına sahip şirket hisseleri, müşteri programlarındaki sadakat puanları, altın veya petrol gibi emtialar veya hatta fiziksel mülkün temsilleri olabilirler. Ethereum'un programlanabilirliği, bu token'ların davranışlarını yöneten transfer kısıtlamaları, otomatik yakma mekanizmaları, temettü dağıtımları veya yönetişim hakları gibi rastgele kurallara sahip olmasına olanak tanır. Bu esneklik, token sistemlerini Ethereum ekosisteminin çoğunun temel yapı taşı haline getirmiştir.
Token Systems
Token-Systeme sind ueberraschend einfach auf Ethereum zu implementieren, obwohl sie eine der leistungsfaehigsten und verbreitetsten Anwendungen darstellen. Im Kern sind Token-Systeme einfach eine Datenbank mit einer einzigen Operation: X Einheiten von Konto A abziehen und X Einheiten zu Konto B hinzufuegen, unter der Bedingung, dass A vor der Transaktion mindestens X Einheiten hatte und die Transaktion von A autorisiert ist. Die Implementierung erfordert die Pflege einer Zuordnung von Adressen zu Guthaben und die Bereitstellung einer Transfer-Funktion, die die entsprechenden Pruefungen durchfuehrt, bevor Token zwischen Konten verschoben werden.
Der Vertragscode fuer ein grundlegendes Token-System ist bemerkenswert einfach und kann in nur wenigen Zeilen geschrieben werden. Er besteht aus einer Datenstruktur, die Adressen auf Guthaben abbildet, einer Initialisierungsfunktion, die den anfaenglichen Token-Vorrat zuweist, und einer Transfer-Funktion, die das Guthaben und die Autorisierung des Absenders prueft, bevor der Transfer ausgefuehrt wird. Diese Einfachheit steht in starkem Kontrast zur Komplexitaet, die fuer die Implementierung aehnlicher Systeme auf Bitcoin erforderlich waere, was erhebliche Umgehungsloesungen und Einschraenkungen aufgrund der begrenzten Skriptfaehigkeiten von Bitcoin erfordern wuerde.
Token auf Ethereum koennen praktisch alles von Wert repraesentieren. Sie koennten Sub-Waehrungen mit eigener Geldpolitik repraesentieren, Finanzderivate, die externe Vermoegenswerte verfolgen, Unternehmensanteile mit Dividendenrechten, Treuepunkte in Kundenprogrammen, Rohstoffe wie Gold oder Oel, oder sogar Darstellungen von physischem Eigentum. Die Programmierbarkeit von Ethereum erlaubt es diesen Token, beliebige Regeln fuer ihr Verhalten zu haben, wie Transferbeschraenkungen, automatische Vernichtungsmechanismen, Dividendenverteilungen oder Governance-Rechte. Diese Flexibilitaet hat Token-Systeme zum grundlegenden Baustein fuer einen Grossteil des Ethereum-Oekosystems gemacht.
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
Finansal türevler, Ethereum smart contract'larının en temel ve önemli uygulamalarından birini temsil eder. Basit bir riskten korunma sözleşmesi temel mekanizmayı gösterir: A tarafı 1000\( değerinde belirli bir miktar ether yatırır, B tarafı eşdeğer bir miktar yatırır ve sözleşme bir veri beslemesi kullanarak o andaki ether'in USD değerini kaydeder. 30 gün sonra, sözleşme değeri yeniden hesaplar ve A'ya 1000\) değerinde ether, kalanını B'ye gönderir. Ether'in fiyatı yükseldiyse, A daha az ether alır ama 1000$ değerini korur; düştüyse, A bu değeri korumak için daha fazla ether alır. Bu, A'nın dalgalanmaya karşı korunmasına izin verirken B fiyat hareketleri üzerine spekülasyon yapar.
Bu tür sözleşmelerin uygulanması, oracle sözleşmeleri veya veri beslemeleri aracılığıyla harici verilere erişim gerektirir. Bu oracle'lar, sözleşmelerin düzgün çalışması için ihtiyaç duyduğu fiyat bilgisi, hava durumu verileri veya diğer gerçek dünya bilgilerini sağlar. Oracle'lar bir güven bağımlılığı getirse de, güvenilir veri sağlamak için yedeklilik ve kriptoekonomik teşviklerle tasarlanabilir. Sözleşmenin kendisi basitçe oracle'ı sorgular, bu verilere dayalı hesaplamalar yapar ve programlı mantığına göre fonları dağıtır.
Stablecoin'ler ve daha karmaşık finansal araçlar benzer mekanizmalar kullanılarak inşa edilebilir. Bir stablecoin sözleşmesi, bir ether rezervi tutabilir ve fiyat beslemelerine dayalı olarak arz veya teminat gereksinimlerini otomatik olarak ayarlayarak itibari para birimine sabitlenmiş token'lar çıkarabilir. Normalde karmaşık hukuki çerçeveler ve güvenilir aracılar gerektiren opsiyon sözleşmeleri, vadeli işlemler, takaslar ve diğer türevler bunun yerine kendi kendini yürüten smart contract'lar olarak kodlanabilir. Bu programlanabilir finans altyapısı, blockchain teknolojisinin şeffaflık ve güvenlik garantilerini korurken sofistike finansal mühendisliği mümkün kılar.
Financial Derivatives and Stable-Value Currencies
Finanzderivate stellen eine der grundlegendsten und wichtigsten Anwendungen von Ethereum Smart Contracts dar. Ein einfacher Absicherungsvertrag demonstriert den grundlegenden Mechanismus: Partei A hinterlegt eine bestimmte Menge Ether im Wert von 1000 \(, Partei B hinterlegt einen aequivalenten Betrag, und der Vertrag zeichnet den USD-Wert von Ether zu diesem Zeitpunkt ueber einen Datenfeed auf. Nach 30 Tagen berechnet der Vertrag den Wert neu und sendet Ether im Wert von 1000 \) an A und den Rest an B. Wenn der Preis von Ether gestiegen ist, erhaelt A weniger Ether, behaelt aber den Wert von 1000 $; wenn er gefallen ist, erhaelt A mehr Ether, um diesen Wert zu erhalten. Dies ermoeglicht es A, sich gegen Volatilitaet abzusichern, waehrend B auf Preisbewegungen spekuliert.
Die Implementierung solcher Vertraege erfordert Zugang zu externen Daten ueber Oracle-Vertraege oder Datenfeeds. Diese Orakel liefern Preisinformationen, Wetterdaten oder andere reale Informationen, die Vertraege fuer die korrekte Ausfuehrung benoetigen. Waehrend Orakel eine Vertrauensabhaengigkeit einfuehren, koennen sie mit Redundanz und kryptooekonomischen Anreizen gestaltet werden, um zuverlaessige Daten bereitzustellen. Der Vertrag selbst fragt einfach das Orakel ab, fuehrt Berechnungen basierend auf diesen Daten durch und verteilt Gelder gemaess seiner programmierten Logik.
Stablecoins und komplexere Finanzinstrumente koennen mit aehnlichen Mechanismen aufgebaut werden. Ein Stablecoin-Vertrag koennte eine Ether-Reserve halten und Token ausgeben, die an eine Fiat-Waehrung gekoppelt sind, wobei Angebot oder Sicherheitenanforderungen automatisch basierend auf Preisfeeds angepasst werden. Optionsvertraege, Futures, Swaps und andere Derivate, die normalerweise komplexe rechtliche Rahmenwerke und vertrauenswuerdige Vermittler erfordern wuerden, koennen stattdessen als selbstausfuehrende Smart Contracts kodiert werden. Diese programmierbare Finanzinfrastruktur ermoeglicht anspruchsvolles Financial Engineering bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Transparenz- und Sicherheitsgarantien der Blockchain-Technologie.
Identity and Reputation Systems
Namecoin'e benzer bir isim kayıt sistemi Ethereum üzerinde kolayca uygulanabilir ve bir kimlik sisteminin en basit örneğidir. Sözleşme, isimleri ilişkili verilere (IP adresleri, public key'ler veya diğer bilgiler gibi) eşleyen bir anahtar-değer tablosuna sahip bir veritabanı sürdürür. Herkes, isim daha önce alınmamış olmak koşuluyla, küçük bir kayıt ücreti ile sözleşmeye bir işlem göndererek bir isim kaydedebilir. Sahip, ilişkili verileri istediği zaman güncelleyebilir ve isimler, sözleşmede kodlanan kurallara göre transfer edilebilir veya kalıcı hale getirilebilir.
Bu temelden itibar puanlarını, güven ağı ilişkilerini ve merkeziyetsiz kimlik doğrulamayı içeren daha gelişmiş kimlik sistemleri inşa edilebilir. Örneğin, bir sözleşme doğrulanmış işlemlere, eş değerlendirmelerine veya görev tamamlamaya dayalı itibar puanları sürdürebilir. Bu puanlar kamuya açık ve belirli adreslere kriptografik olarak bağlı olacaktır, uygulamalar arasında kullanıcıları takip eden taşınabilir bir itibar oluşturur. Güven ağı sistemleri, kullanıcıların başkalarının kimliklerini onaylamasına izin vererek meşru kullanıcıları kötü aktörlerden ayırmaya yardımcı olan sosyal grafikler oluşturabilir.
Bu tür kimlik ve itibar sistemleri, diğer uygulamalarla entegre edildiğinde özellikle güçlü hale gelir. Bir pazar yeri satıcılar için minimum itibar puanı gerektirebilir, bir kredi platformu borçlu itibarına göre faiz oranlarını ayarlayabilir veya bir sosyal ağ spam ve dolandırıcılık içeriğini filtrelemek için güven ağını kullanabilir. Herhangi bir uygulamanın sorgulayabileceği paylaşımlı bir kimlik altyapısı sağlayarak, Ethereum merkezi kimlik sağlayıcılarına veya tescilli itibar sistemlerine dayanmayan yeni bir güven tabanlı uygulama sınıfını mümkün kılar.
Identity and Reputation Systems
Ein Namensregistrierungssystem aehnlich wie Namecoin ist trivial auf Ethereum implementierbar und dient als einfachstes Beispiel eines Identitaetssystems. Der Vertrag pflegt eine Datenbank mit einer Schluessel-Wert-Tabelle, die Namen zugehoerigen Daten zuordnet (wie IP-Adressen, oeffentliche Schluessel oder andere Informationen). Jeder kann einen Namen registrieren, indem er eine Transaktion an den Vertrag zusammen mit einer kleinen Registrierungsgebuehr sendet, vorausgesetzt, der Name ist noch nicht vergeben. Der Eigentuemer kann die zugehoerigen Daten jederzeit aktualisieren, und Namen koennen entsprechend den im Vertrag kodierten Regeln uebertragbar oder permanent gemacht werden.
Fortgeschrittenere Identitaetssysteme koennen auf dieser Grundlage aufgebaut werden und Reputationsbewertungen, Vertrauensnetzwerk-Beziehungen und dezentrale Identitaetsverifikation umfassen. Beispielsweise koennte ein Vertrag Reputationsbewertungen basierend auf verifizierten Transaktionen, Peer-Bewertungen oder Aufgabenerfuellung pflegen. Diese Bewertungen waeren oeffentlich sichtbar und kryptographisch an bestimmte Adressen gebunden, wodurch eine portable Reputation entsteht, die Benutzer ueber Anwendungen hinweg begleitet. Vertrauensnetzwerk-Systeme koennten es Benutzern ermoeglichen, fuer die Identitaet anderer zu buergen und soziale Graphen aufzubauen, die helfen, legitime Benutzer von boesartigen Akteuren zu unterscheiden.
Solche Identitaets- und Reputationssysteme werden besonders maechtig, wenn sie mit anderen Anwendungen integriert werden. Ein Marktplatz koennte Mindest-Reputationsbewertungen fuer Verkaeufer verlangen, eine Kreditplattform koennte Zinssaetze basierend auf der Reputation des Kreditnehmers anpassen, oder ein soziales Netzwerk koennte das Vertrauensnetzwerk nutzen, um Spam und betruegerische Inhalte zu filtern. Durch die Bereitstellung einer gemeinsamen Infrastruktur fuer Identitaet, die jede Anwendung abfragen kann, ermoeglicht Ethereum eine neue Klasse vertrauensbasierter Anwendungen, die nicht auf zentralisierte Identitaetsanbieter oder proprietaere Reputationssysteme angewiesen sind.
Decentralized File Storage
Merkeziyetsiz dosya depolama, depolamaya ihtiyaç duyan kullanıcılar ile bunu sunan sağlayıcılar arasında koordinasyon sağlayan Ethereum sözleşmeleri aracılığıyla uygulanabilir. "Merkeziyetsiz Dropbox" modelinde, kullanıcılar dosya yüklemek için aylık ücret ödeyecek ve sözleşme, verileri gerçekten depoladıklarını kanıtlayan depolama sağlayıcılarına ödemeleri dağıtacaktır. Kanıt mekanizması periyodik kriptografik zorluklar aracılığıyla çalışır: sözleşme dosyaların bölümlerini rastgele seçer ve sağlayıcılardan bu verilere sahip olduklarını gösteren Merkle tree kanıtları sunmalarını ister. Zorluklarda başarısız olan veya çevrimdışı olan sağlayıcılar, depozitolarını ve gelecekteki ödeme akışlarını kaybedecektir.
Bu yaklaşım, merkezi depolamaya göre birçok avantaj sunar. Merkle tree kanıtları verimli doğrulama sağlar—kullanıcılar ve sözleşme, dosyaların tamamını indirmeden dosya kullanılabilirliğini doğrulayabilir. Sistem doğal olarak dosyaları birden fazla bağımsız sağlayıcıya dağıtarak açık çoğaltma protokollerine ihtiyaç duymadan yedeklilik oluşturur. Ekonomik teşvikler, sağlayıcı davranışını kullanıcı ihtiyaçlarıyla uyumlu hale getirir: sağlayıcılar verileri güvenilir şekilde depolayarak para kazanır ve bunu yapamazlarsa para kaybederler. Bu, merkezi depolama çözümlerindeki doğal güven gereksinimini ortadan kaldırır.
Böyle bir sistemde depolama maliyetleri, birkaç nedenden dolayı merkezi alternatiflere göre potansiyel olarak daha düşük olabilir. Tekel fiyatlandırmasının ortadan kaldırılması, piyasa rekabetinin maliyetleri depolamanın gerçek maliyetine yaklaştırmasına olanak tanır. Benzer dosyaları depolayan birden fazla kullanıcıdan kaynaklanan örtük yedeklilik, toplam depolama gereksinimlerini azaltabilir. Pahalı veri merkezi altyapısına veya kurumsal genel giderlere gerek yoktur. Ancak ödeme mekanizmaları, yeterli sağlayıcı katılımını sağlama ve yedeklilik ile maliyet arasındaki dengeyi yönetme konularında zorluklar devam etmektedir. Bu zorluklara rağmen, merkeziyetsiz depolama, Ethereum'un yalnızca ekonomik teşvikler aracılığıyla karmaşık çok taraflı etkileşimleri nasıl koordine edebileceğini göstermektedir.
Decentralized File Storage
Dezentraler Dateispeicher kann durch Ethereum-Vertraege implementiert werden, die zwischen Benutzern, die Speicher benoetigen, und Anbietern, die ihn anbieten, koordinieren. In einem Modell einer "dezentralen Dropbox" wuerden Benutzer eine monatliche Gebuehr zahlen, um Dateien hochzuladen, wobei der Vertrag Zahlungen an Speicheranbieter verteilt, die beweisen, dass sie die Daten tatsaechlich speichern. Der Beweismechanismus funktioniert ueber periodische kryptographische Herausforderungen: Der Vertrag waehlt zufaellig Teile von Dateien aus und fordert Anbieter auf, Merkle-Baum-Beweise zu liefern, die belegen, dass sie diese Daten besitzen. Anbieter, die Herausforderungen nicht bestehen oder offline gehen, wuerden ihre Einlagen und zukuenftigen Zahlungsstrom verlieren.
Dieser Ansatz bietet mehrere Vorteile gegenueber zentralisiertem Speicher. Merkle-Baum-Beweise ermoeglichen effiziente Verifizierung — Benutzer und der Vertrag koennen die Dateiverfuegbarkeit bestaetigen, ohne ganze Dateien herunterzuladen. Das System verteilt Dateien natuerlich ueber mehrere unabhaengige Anbieter und schafft Redundanz ohne explizite Replikationsprotokolle. Wirtschaftliche Anreize bringen das Verhalten der Anbieter mit den Beduerfnissen der Benutzer in Einklang: Anbieter verdienen Geld durch zuverlaessige Datenspeicherung und verlieren Geld, wenn sie dies nicht tun. Dies eliminiert die Vertrauensanforderung, die zentralisierten Speicherloesungen inhaeerent ist.
Speicherkosten in einem solchen System koennen potenziell niedriger sein als bei zentralisierten Alternativen aus mehreren Gruenden. Die Beseitigung von Monopolpreisen ermoeglicht es dem Marktwettbewerb, die Kosten nahe an die tatsaechlichen Speicherkosten zu treiben. Implizite Redundanz durch mehrere Benutzer, die aehnliche Dateien speichern, kann den Gesamtspeicherbedarf reduzieren. Es besteht kein Bedarf an teurer Rechenzentrumsinfrastruktur oder Unternehmensgemeinkosten. Allerdings bleiben Herausforderungen bei Zahlungsmechanismen, der Sicherstellung ausreichender Anbieterbeteiligung und dem Management des Kompromisses zwischen Redundanz und Kosten. Trotz dieser Herausforderungen demonstriert dezentraler Speicher, wie Ethereum komplexe Mehparteien-Interaktionen allein durch wirtschaftliche Anreize koordinieren kann.
Decentralized Autonomous Organizations
Merkeziyetsiz Otonom Organizasyon (DAO), kuruluşun fonlarını harcama ve kodunu değiştirme hakkına toplu olarak sahip olan bir üye veya hissedar grubuna sahip sanal bir varlıktır. Tipik bir DAO basit bir kuralla çalışır: harcama kararları almak veya organizasyonun kodunu değiştirmek için üyelerin %67'si gereklidir. Üyeler teklifler sunabilir, bunlara oy verebilir ve bir teklif yeterli destek alırsa, sözleşme kararı otomatik olarak yürütür. Üyelik payları transfer edilebilir olabilir, DAO katılımı için likit bir piyasa sağlar ve farklı pay sınıfları farklı oy hakları veya ekonomik taleplere sahip olabilir.
En basit DAO tasarımı, üyelerin bir listesini sürdüren ve sözleşmenin herhangi bir yönünü, kendi oy kuralları dahil, değiştirmek için 2/3 çoğunluk oyu gerektiren kendi kendini değiştiren bir sözleşmedir. Üyeler kod değişikliklerini işlem olarak sunacak, diğer üyeler oy kullanacak ve eşiğe ulaşıldığında sözleşme kendini güncelleyecektir. Daha sofistike tasarımlar, üyelerin oy güçlerini temsilcilere atayabileceği yetkilendirilmiş oy sistemleri veya oyların devredilebildiği ancak önemli kararlar için herhangi bir zamanda geri alınabildiği likit demokrasi içerebilir.
DAO'lar basit fon yönetiminin ötesinde çeşitli amaçlara hizmet edebilir. Bir DAO, geleneksel hukuki yapılar yerine smart contract kodu tarafından yönetilen, yüklenicileri işe alan, hizmet satın alan ve hissedarlara kar dağıtan merkeziyetsiz bir şirket olarak işlev görebilir. Merkeziyetsiz bir yatırım fonu olarak çalışabilir; üyeler hangi projelere fon sağlanacağı konusunda oy kullanır. Bir ortak kaynağı yönetebilir; paydaşlar tahsis kuralları konusunda oy kullanır. Temel içgörü, yönetişim kurallarını şeffaf, değiştirilemez koda kodlayarak ve bunları ekonomik paya bağlayarak, DAO'ların geleneksel hiyerarşik yönetim veya hukuki uygulamaya ihtiyaç duymadan grup kararlarını koordine edebileceğidir.
Decentralized Autonomous Organizations
Eine Dezentrale Autonome Organisation (DAO) ist eine virtuelle Entitaet, die eine Gruppe von Mitgliedern oder Aktionaeren hat, die gemeinsam das Recht haben, die Mittel der Entitaet auszugeben und ihren Code zu aendern. Eine typische DAO funktioniert mit einer einfachen Regel: 67% der Mitglieder werden benoetigt, um Ausgabenentscheidungen zu treffen oder den Code der Organisation zu aendern. Mitglieder koennen Vorschlaege einreichen, darueber abstimmen, und wenn ein Vorschlag ausreichende Unterstuetzung erhaelt, fuehrt der Vertrag die Entscheidung automatisch aus. Mitgliedsanteile koennen uebertragbar sein, was einen liquiden Markt fuer DAO-Beteiligung ermoeglicht, und verschiedene Anteilsklassen koennen unterschiedliche Stimmrechte oder wirtschaftliche Ansprueche haben.
Das einfachste DAO-Design ist ein sich selbst aendernder Vertrag, der eine Mitgliederliste fuehrt und eine 2/3-Mehrheitsabstimmung erfordert, um jeden Aspekt des Vertrags zu aendern, einschliesslich seiner eigenen Abstimmungsregeln. Mitglieder wuerden Codeaenderungen als Transaktionen einreichen, andere Mitglieder wuerden abstimmen, und bei Erreichen der Schwelle wuerde sich der Vertrag selbst aktualisieren. Ausgefeiltere Designs koennten delegierte Abstimmungssysteme umfassen, bei denen Mitglieder ihre Stimmrechte an Vertreter uebertragen koennen, oder eine liquide Demokratie, bei der Stimmen delegiert, aber jederzeit fuer wichtige Entscheidungen zurueckgefordert werden koennen.
DAOs koennen verschiedenen Zwecken ueber die einfache Fondsverwaltung hinaus dienen. Eine DAO koennte als dezentrales Unternehmen fungieren, Auftragnehmer einstellen, Dienstleistungen einkaufen und Gewinne an Aktionaere verteilen — alles gesteuert durch Smart-Contract-Code statt traditionelle Rechtsstrukturen. Sie koennte als dezentraler Investmentfonds operieren, wobei Mitglieder darueber abstimmen, welche Projekte finanziert werden. Sie koennte eine gemeinsame Ressource verwalten, wobei Beteiligte ueber Zuteilungsregeln abstimmen. Die zentrale Erkenntnis ist, dass DAOs durch die Kodierung von Governance-Regeln in transparentem, unveraenderlichem Code und deren Verknuepfung mit wirtschaftlichem Einsatz Gruppenentscheidungen koordinieren koennen, ohne traditionelles hierarchisches Management oder rechtliche Durchsetzung zu benoetigen.
Further Applications
Daha önce tartışılan ana kategorilerin ötesinde, Ethereum çok sayıda başka uygulamayı mümkün kılar. Sofistike güvenlik özelliklerine sahip tasarruf cüzdanları, günlük çekim limitleri uygularken kurtarma için acil anahtarlar sağlayabilir; kullanıcıları hırsızlıktan korurken nihai kontrolü sürdürür. Hasat sigortası sözleşmeleri, hava durumu veri beslemelerine dayalı olarak çiftçilere otomatik olarak ödeme yapabilir; talep işlemeyi ortadan kaldırır ve yönetim giderlerini azaltır. Eşler arası kumar uygulamaları, herhangi bir güvenilir aracı olmadan çalışabilir; smart contract'lar bahisleri tutar ve doğrulanabilir rastgele sayılara veya gerçek dünya olay verilerine dayalı olarak kazananlara otomatik olarak ödeme yapar.
Zincir üstü tahmin piyasaları, kullanıcıların gelecekteki olaylara bahis oynamasına olanak tanıyarak kalabalıkların bilgeliği aracılığıyla güçlü tahmin mekanizmaları oluşturur. Bunlar, merkeziyetsiz oracle'lar oluşturmak için SchellingCoin tarzı protokollerle güçlendirilebilir: katılımcılar bağımsız olarak verileri (seçim sonuçları veya hava koşulları gibi) raporlar ve raporları çoğunlukla eşleşenler ödül alırken sapanlar cezalandırılır. Bu kriptoekonomik yaklaşım dürüst raporlamayı teşvik eder ve herhangi bir tek oracle sağlayıcısına güven gerektirmeden diğer sözleşmelere güvenilir gerçek dünya verileri sağlayabilir.
Çoklu imza cüzdanları, birden fazla taraf arasında fonların paylaşımlı kontrolünü sağlayan bir diğer önemli uygulamayı temsil eder. 2-of-3 çoklu imza cüzdanı, fonlar harcanmadan önce belirlenen üç taraftan herhangi ikisinin işlemi onaylamasını gerektirebilir; emanet düzenlemeleri, kurumsal hazineler veya kişisel güvenlik için kullanışlıdır. Merkeziyetsiz pazar yerleri, kimlik sistemlerini, itibar puanlarını, emanet sözleşmelerini ve uyuşmazlık çözüm mekanizmalarını birleştirerek merkezi platformlar olmadan eşler arası ticareti mümkün kılabilir. Bu uygulamaların her biri, Ethereum'un programlanabilirliğinin yeni güven modelleri ve organizasyonel yapıları nasıl mümkün kıldığını göstermektedir.
Further Applications
Ueber die bereits besprochenen Hauptkategorien hinaus ermoeglicht Ethereum zahlreiche weitere Anwendungen. Sparwallets mit ausgefeilten Sicherheitsfunktionen koennen taegliche Abhebungslimits auferlegen und gleichzeitig Notfallschluessel fuer die Wiederherstellung bereitstellen, um Benutzer vor Diebstahl zu schuetzen und dabei die ultimative Kontrolle zu bewahren. Ernteversicherungsvertraege koennen Landwirten automatisch basierend auf Wetterdatenfeeds auszahlen, wodurch die Schadensbearbeitung eliminiert und der Verwaltungsaufwand reduziert wird. Peer-to-Peer-Gluecksspielanwendungen koennen ohne jeden vertrauenswuerdigen Vermittler betrieben werden, wobei Smart Contracts Einsaetze halten und Gewinner automatisch basierend auf verifizierbaren Zufallszahlen oder realen Ereignisdaten auszahlen.
On-Chain-Vorhersagemaerkte ermoegllichen es Benutzern, auf zukuenftige Ereignisse zu wetten und schaffen leistungsfaehige Prognosemechanismen durch die Weisheit der Masse. Diese koennen mit SchellingCoin-artigen Protokollen erweitert werden, um dezentrale Orakel zu schaffen: Teilnehmer berichten unabhaengig Daten (wie Wahlergebnisse oder Wetterbedingungen), und diejenigen, deren Berichte mit der Mehrheit uebereinstimmen, erhalten Belohnungen, waehrend Ausreisser bestraft werden. Dieser kryptooekonomische Ansatz schafft Anreize fuer ehrliche Berichterstattung und kann anderen Vertraegen zuverlaessige reale Daten liefern, ohne Vertrauen in einen einzelnen Orakel-Anbieter zu erfordern.
Multi-Signatur-Wallets stellen eine weitere wichtige Anwendung dar und ermoeglichen die gemeinsame Kontrolle von Geldern zwischen mehreren Parteien. Ein 2-von-3 Multi-Sig-Wallet koennte erfordern, dass zwei von drei bestimmten Parteien eine Transaktion genehmigen, bevor Gelder ausgegeben werden koennen, nuetzlich fuer Treuhandvereinbarungen, Unternehmensschatzkammern oder persoenliche Sicherheit. Dezentrale Marktplaetze koennen Identitaetssysteme, Reputationsbewertungen, Treuhandvertraege und Streitbeilegungsmechanismen kombinieren, um Peer-to-Peer-Handel ohne zentralisierte Plattformen zu ermoeglichen. Jede dieser Anwendungen demonstriert, wie die Programmierbarkeit von Ethereum neue Vertrauensmodelle und Organisationsstrukturen ermoeglicht.
Miscellanea And Concerns
Ethereum'un değiştirilmiş GHOST protokolü uygulaması, amca dahil etme ve ödüller için özel kurallar içerir. Amcalar, mevcut bloğun atasının doğrudan çocukları olmalıdır (2 ile 7 nesil arasında), geçerli blok başlıkları olmalıdır, önceki amcalardan farklı olmalıdır ve mevcut bloğun doğrudan ataları olmamalıdır. Amca bloklar standart blok ödülünün %87,5'ini alır, dahil eden blok ise dahil edilen amca başına ek %3,125 alır (en fazla iki amca). Bu teşvik yapısı, madencileri gözlemledikleri eski blokları referans almaya teşvik ederek ağ güvenliğini güçlendirir ve ağ yayılımında geçici kötü şansa maruz kalan madencileri ödüllendirir.
Ücret sistemi, her hesaplama işleminin sabit bir gas maliyetine sahip olduğu "gas" kavramına dayanır. Örneğin, bir çarpma işlemi 5 gas, bir SHA256 hash'i 20 gas maliyetindedir ve her işlemin temel maliyeti 21.000 gas'tır. Kullanıcılar hem gas limiti (tüketmeye razı oldukları maksimum gas) hem de gas fiyatı (gas birimi başına ne kadar ether ödeyecekleri) belirtir. Bu sistem birden fazla amaca hizmet eder: tüm hesaplamanın ücretli olmasını sağlayarak sonsuz döngüleri ve hizmet reddi saldırılarını önler, kullanıcıların gas fiyatları aracılığıyla teklif verdiği blok alanı için bir piyasa oluşturur ve madencilerin kabul etmeye razı oldukları minimum gas fiyatını belirlemelerine izin vererek ağ kaynaklarını korur.
Ölçeklenebilirlik önemli bir endişe olmaya devam etmektedir, çünkü her tam düğüm durumu doğrulamak için her işlemi işlemek zorundadır. Mevcut blockchain mimarileri, merkezi sistemlerin işlem hacmiyle eşleşmekte zorlanır. Potansiyel çözümler arasında farklı düğümlerin farklı işlem alt kümelerini işlediği durum parçalama ve daha verimli blok üretimini mümkün kılabilecek proof-of-work'ten proof-of-stake uzlaşmasına geçiş yer alır. Merkle kanıtları kullanan hafif istemciler tüm blokları işlemeden işlemleri doğrulayabilir, ancak birinin yine de her şeyi işlemesi gerekir. Bu ölçeklenebilirlik zorlukları, Ethereum'un uzun vadeli yaşayabilirliği için kritik aktif araştırma ve geliştirme alanlarını temsil eder.
Miscellanea And Concerns
Ethereums Implementierung des modifizierten GHOST-Protokolls umfasst spezifische Regeln fuer die Einbeziehung und Belohnung von Onkeln. Onkel muessen direkte Kinder eines Vorfahren des aktuellen Blocks sein (zwischen 2 und 7 Generationen zurueck), muessen gueltige Block-Header sein, muessen sich von vorherigen Onkeln unterscheiden und duerfen keine direkten Vorfahren des aktuellen Blocks sein. Onkel-Bloecke erhalten 87,5% der Standard-Blockbelohnung, waehrend der einschliessende Block zusaetzliche 3,125% pro eingeschlossenem Onkel erhaelt (bis zu zwei Onkel). Diese Anreizstruktur ermutigt Miner, veraltete Bloecke zu referenzieren, die sie beobachten, was die Netzwerksicherheit staerkt und gleichzeitig Miner belohnt, die voruebergehend Pech mit der Netzwerkpropagation hatten.
Das Gebuehrensystem basiert auf dem Konzept von "Gas", wobei jede Berechnungsoperation einen festen Gas-Preis hat. Beispielsweise kostet eine Multiplikationsoperation 5 Gas, ein SHA256-Hash kostet 20 Gas, und jede Transaktion hat Grundkosten von 21.000 Gas. Benutzer geben sowohl ein Gas-Limit (maximales Gas, das sie zu verbrauchen bereit sind) als auch einen Gas-Preis (wie viel Ether sie pro Gas-Einheit zahlen) an. Dieses System dient mehreren Zwecken: Es verhindert Endlosschleifen und Denial-of-Service-Angriffe, indem sichergestellt wird, dass alle Berechnungen bezahlt werden, es schafft einen Markt fuer Blockraum, auf dem Benutzer ueber Gas-Preise bieten, und es ermoeglicht Minern, einen Mindest-Gas-Preis festzulegen, den sie zu akzeptieren bereit sind, um Netzwerkressourcen zu schuetzen.
Skalierbarkeit bleibt ein bedeutendes Anliegen, da jeder vollstaendige Knoten jede Transaktion verarbeiten muss, um den Zustand zu verifizieren. Aktuelle Blockchain-Architekturen haben Schwierigkeiten, den Transaktionsdurchsatz zentralisierter Systeme zu erreichen. Moegliche Loesungen umfassen Zustandssharding, bei dem verschiedene Knoten verschiedene Teilmengen von Transaktionen verarbeiten, und einen Uebergang von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake-Konsens, der eine effizientere Blockproduktion ermoeglichen koennte. Light Clients, die Merkle-Beweise verwenden, koennen Transaktionen verifizieren, ohne alle Bloecke zu verarbeiten, aber jemand muss trotzdem alles verarbeiten. Diese Skalierbarkeitsprobleme stellen aktive Forschungs- und Entwicklungsbereiche dar, die fuer die langfristige Lebensfaehigkeit von Ethereum entscheidend sind.
Conclusion
Ethereum protokolü başlangıçta bir kripto para biriminin geliştirilmiş versiyonu olarak tasarlandı; yüksek düzeyde genelleştirilmiş bir programlama dili aracılığıyla zincir üstü emanet, çekim limitleri ve finansal sözleşmeler gibi gelişmiş özellikler sunan. Ancak Ethereum protokolü sadece para biriminin çok ötesine geçer. Merkeziyetsiz dosya depolama, merkeziyetsiz hesaplama ve merkeziyetsiz tahmin piyasaları etrafındaki protokoller, düzinelerce başka kavramla birlikte, bilgi işlem endüstrisinin verimliliğini önemli ölçüde artırma ve ilk kez ekonomik bir katman ekleyerek diğer eşler arası protokollere büyük bir destek sağlama potansiyeline sahiptir.
Belirli kullanım durumları için tasarlanmış sınırlı bir işlem seti sağlamak yerine, Ethereum geliştiricilerin tasarlayabildikleri herhangi bir uygulamayı inşa etmelerini sağlayan Turing-complete bir programlama dili sunar. Kendi finansal türevinizi icat etmek mi istiyorsunuz? Kendi para biriminizi oluşturmak mı? Blockchain üzerinde bir hükümet kurmak mı? Bunların hepsi Ethereum'un betik sistemiyle kolayca uygulanabilir. Platformun gücü, hangi uygulamaların inşa edileceğini tahmin etmekte değil, onları inşa etmeyi kolaylaştıran temel altyapıyı sağlamaktadır.
Ethereum protokolü tarafından uygulanan rastgele state transition fonksiyonu kavramı, benzersiz potansiyele sahip bir platform sunar. Veri depolama, kumar veya finans alanındaki belirli uygulamalar için tasarlanmış kapalı uçlu, tek amaçlı bir protokol olmak yerine, Ethereum tasarım gereği açık uçludur ve hem finansal hem de finansal olmayan çok sayıda protokol için önümüzdeki yıllarda temel katman olarak hizmet etmeye son derece uygun olduğuna inanıyoruz. Gelecekte Ethereum üzerine inşa edilecek uygulamalar, bugün hayal bile edemeyeceğimiz uygulamalar olabilir ve bu açık uçlu olasılık platformun gerçek vaadini temsil eder.
Conclusion
Das Ethereum-Protokoll wurde urspruenglich als verbesserte Version einer Kryptowaehrung konzipiert, die fortgeschrittene Funktionen wie On-Blockchain-Treuhand, Abhebungslimits und Finanzvertraege durch eine hochgradig verallgemeinerte Programmiersprache bereitstellt. Allerdings geht das Ethereum-Protokoll weit ueber blosse Waehrung hinaus. Protokolle rund um dezentralen Dateispeicher, dezentrale Berechnung und dezentrale Vorhersagemaerkte, neben Dutzenden anderer Konzepte, haben das Potenzial, die Effizienz der Computerindustrie erheblich zu steigern und anderen Peer-to-Peer-Protokollen einen massiven Schub zu geben, indem erstmals eine wirtschaftliche Schicht hinzugefuegt wird.
Anstatt einen begrenzten Satz von Operationen bereitzustellen, die fuer bestimmte Anwendungsfaelle konzipiert sind, stellt Ethereum eine Turing-vollstaendige Programmiersprache bereit, die es Entwicklern ermoeglicht, jede Anwendung zu bauen, die sie entwerfen koennen. Moechten Sie Ihr eigenes Finanzderivat erfinden? Ihre eigene Waehrung schaffen? Eine Regierung auf der Blockchain etablieren? All dies ist trivial mit Ethereums Skripting-System implementierbar. Die Staerke der Plattform liegt nicht in der Vorhersage, welche Anwendungen gebaut werden, sondern in der Bereitstellung der fundamentalen Infrastruktur, die deren Erstellung einfach macht.
Das Konzept einer beliebigen Zustandsuebergangsfunktion, wie vom Ethereum-Protokoll implementiert, bietet eine Plattform mit einzigartigem Potenzial. Anstatt ein geschlossenes Einzelzweck-Protokoll fuer spezifische Anwendungen in Datenspeicherung, Gluecksspiel oder Finanzen zu sein, ist Ethereum von Grund auf offen gestaltet, und wir glauben, dass es ausserordentlich gut geeignet ist, in den kommenden Jahren als Grundschicht fuer eine grosse Anzahl sowohl finanzieller als auch nicht-finanzieller Protokolle zu dienen. Die Anwendungen, die in Zukunft auf Ethereum aufgebaut werden, koennten solche sein, die wir uns heute noch nicht einmal vorstellen koennen, und diese offene Moeglichkeit repraesentiert das wahre Versprechen der Plattform.
References and Further Reading
Ethereum teknik raporu, kripto para ve dağıtık sistemler araştırmasındaki kapsamlı önceki çalışmalar üzerine inşa edilmiştir. Temel Bitcoin protokolü, blockchain tabanlı dijital para birimi kavramını tanıtan Satoshi Nakamoto'nun 2008 orijinal makalesi "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System"de açıklanmıştır. Bitcoin'in işlevselliğini genişletmeye yönelik erken girişimler arasında, Bitcoin'in kısıtlı betik yetenekleri tarafından sınırlandırılmış olsa da para biriminin ötesinde blockchain uygulamalarını gösteren merkeziyetsiz bir isim kayıt sistemi olan Namecoin bulunur.
Colored coins teknik raporu, belirli bitcoin'leri diğer varlıkları temsil etmek üzere "renklendirerek" Bitcoin blockchain'inde alternatif varlıkları temsil etmek için bir yöntem önerirken, Mastercoin daha karmaşık finansal araçlar için Bitcoin'in üzerine bir protokol katmanı oluşturmaya çalıştı. Her ikisi de Bitcoin üzerine inşa etmenin sınırlamalarını vurguladı ve daha esnek bir platform ihtiyacını motive etti. Bitcoin Magazine'de incelenen merkeziyetsiz otonom şirketler kavramı, smart contract'lar aracılığıyla organizasyonel yönetişim için teorik temeller sağladı.
Temel teknik bileşenler arasında hafif istemciler için basitleştirilmiş ödeme doğrulaması (SPV), verimli veri doğrulama için Merkle tree'ler ve Ethereum'un durum temsili için Patricia trie'leri yer alır. 2013 kriptografi makalesinde açıklanan GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) protokolü, hızlı blok sürelerinden kaynaklanan güvenlik sorunlarını ele alır ve Ethereum'un uzlaşma mekanizmasının temelini oluşturur. Bu referanslar, genel amaçlı bir blockchain platformu oluşturmak için kripto para, dağıtık sistemler, kriptografi ve oyun teorisinden içgörüleri birleştiren Ethereum'un inşa edildiği entelektüel temelleri temsil eder.
References and Further Reading
Das Ethereum-Whitepaper baut auf umfangreichen frueheren Arbeiten in der Kryptowaehrungs- und verteilten Systemforschung auf. Das grundlegende Bitcoin-Protokoll wird in Satoshi Nakamotos originalem Paper von 2008 "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" beschrieben, das das Konzept einer Blockchain-basierten digitalen Waehrung einfuehrte. Fruehe Versuche, die Funktionalitaet von Bitcoin zu erweitern, umfassen Namecoin, ein dezentrales Namensregistrierungssystem, das Blockchain-Anwendungen jenseits von Waehrung demonstrierte, wenn auch durch Bitcoins eingeschraenkte Skripting-Faehigkeiten begrenzt.
Das Colored-Coins-Whitepaper schlug eine Methode vor, alternative Vermoegenswerte auf der Bitcoin-Blockchain darzustellen, indem bestimmte Bitcoins "eingefaerbt" werden, um andere Vermoegenswerte zu repraesentieren, waehrend Mastercoin versuchte, eine Protokollschicht ueber Bitcoin fuer komplexere Finanzinstrumente zu schaffen. Beide hoben die Einschraenkungen des Aufbaus auf Bitcoin hervor und motivierten die Notwendigkeit einer flexibleren Plattform. Das Konzept dezentraler autonomer Unternehmen, das im Bitcoin Magazine untersucht wurde, lieferte theoretische Grundlagen fuer organisatorische Governance durch Smart Contracts.
Wichtige technische Komponenten umfassen die vereinfachte Zahlungsverifizierung (SPV) fuer Light Clients, Merkle-Baeume fuer effiziente Datenverifizierung und Patricia-Tries fuer Ethereums Zustandsdarstellung. Das GHOST-Protokoll (Greedy Heaviest Observed Subtree), beschrieben in einem Kryptographie-Paper von 2013, adressiert Sicherheitsprobleme, die durch schnelle Blockzeiten entstehen, und bildet die Grundlage fuer Ethereums Konsensmechanismus. Diese Referenzen repraesentieren die intellektuellen Grundlagen, auf denen Ethereum aufgebaut wurde, und kombinieren Erkenntnisse aus Kryptowaehrung, verteilten Systemen, Kryptographie und Spieltheorie, um eine universelle Blockchain-Plattform zu schaffen.
