转自火球评级
市值前10底层链分析
—以太坊
研究员：陈要
2018.3.27
底层链
这篇研究报告的目的是探索底层链的发展现状与未来发展趋势。那么首先，我们就要明白底层链到底是什么。
底层链介绍
简单来说，底层链被称作底层链就是因为它是其他区块链应用/去中心化应用（Dapp）的底层基础。换句话说，其他的区块链应用都可以建立在它之上。底层链是区块链底层协议，类似于电脑的操作系统。它是一切Dapp的基础，使用网络编程、分布式算法、加密签名、数据存储等技术来构建网络环境、搭建交易通道以及制定节点奖励规则等。追根溯源，底层链的出现是为了弥补第一个区块链应用比特币的缺陷，也即是其协议扩展性不足的问题。
底层链发展策略
自2009年比特币诞生，它开创了去中心化数字货币的先河。然而早期并没有太多人注意到比特币底层技术即区块链技术的重要性，但当人们发现比特币在没有任何中心化机构的运营与管理下，在五年多的时间里极其稳定地运行着，并且没有出现过问题的时候，区块链技术的重要性引起了大家的注意。长期平稳的运行充分验证了区块链技术的可行性与安全性，也让人们发现了区块链技术存在的巨大潜能。
比特币作为区块链的第一个应用并不完美，它实际上就是一个点对点的去中心化数据库，并在其中加入了比特币这样一个货币符号，然后用一套协议使这个符号能在数据库中无需第三方背书的情况下进行安全转移的货币传输系统。但其底层技术的意义和价值可以远远大于其货币属性的价值，区块链技术的应用场景可以远远超越货币传输的范畴。区块链技术不光能在比特币中使用，也能扩展到其他领域，将比特币这个符号替换成代表其他价值属性的符号，如能源，医疗，版权等等。
但是，比特币协议中虽然存在具有一定灵活性的一套基于堆栈的脚本语言，却不足以构建更高级的应用。这使得比特币网络无法满足数字化其他领域价值的基础。于是，在这样的背景下最早的全新编码的底层链未来币（NXT）诞生了，以太坊（Ethereum）则吸取了NXT已有的技术，并在其上升级了图灵完备，将区块链技术带入了更广阔的领域。
以太坊在区块链技术中加入了智能合约功能，以计算的角度说是一种去中心化的顺序业务逻辑，简单说，其本质是合同与仲裁者的结合。通过使用代码的方式，保证了合同条款的强制执行力，并用区块链技术，让合约条款不会被第三方篡改。以太坊的这种智能合约技术，为现实中缺乏信任与仲裁的应用场景提供了便捷的开发工具。以太坊就类似于是Windows或IOS操作系统，它的出现让其他领域能够在上面建立自己的去中心化应用。到目前为止，建立在以太坊上的应用超过了300多种，覆盖了多个领域。
底层链发展趋势
虽然以太坊在诞生以后飞速发展，但随之而来的，也有许多技术上的挑战，比如通道拥堵，速度慢，分叉，高额手续费等等。举例来说，风靡一时的加密猫（CryptoKitties）在以太坊平台上线后，最高时占据了约25%的以太坊网络，造成了整个以太坊网络的拥堵，严重地影响到了其他以太坊用户的体验。也正是因为底层链的发展还处于早期阶段，还存在许多技术难题，各种底层链技术才层出不穷，用各自独特的技术去解决这些技术上的挑战，如EOS、IOTA、NEO和ADA等。
具体来讲，目前主流底层链技术区块容量都太低，还停留在MB级别，如果想将更多数据写进区块，如音乐、图片或电影等，短期内是难以达到的。所以说，整个底层链技术还处于非常早期的阶段。基础设施的建设之路还很漫长，并且需要大量资金与技术人才来支撑，对于许多项目团队来说，它们可能并不具备研发底层链技术的人力和财力。
同时，目前国内大部分号称做底层技术的公司都是底层协议、POC、私链架设、应用类项目一条龙全做。然而事实上，大部分创业团队尤其是早期创业团队的人力与资源能够完成这些技术的其中之一已是难上加难了，更不用说全部承包。就拿乐视来说，底层技术都没有搭建完毕，甚至可能都搞不清楚是什么的情况下，就发展什么区块链生态系统绝对是天方夜谭。
然而，还是有不少有实力的团队在底层链发展中做出了很大的贡献，接下来我们将选取市值前十的底层链项目进行具体分析，看看他们各自都有怎样的特点。
以太坊介绍
以太坊（ETH）是有图灵完备的智能合约功能的公有区块链。以太坊通过建立终极的抽象的基础层——内置有图灵完备编程语言的区块链——使得任何人都能够创建合约和去中心化应用（Dapp）并在其中设立他们自由定义的所有权规则、交易方式和状态转换函数。
团队背景
Vitalik Buterin
以太坊创始人Vitalik Buterin（人称V神）是一名程序员，在2011年时开始对比特币感兴趣，并在当时合伙创办了新闻资讯网站Bitcoin Magazine，写了上百篇关于数字货币的文章。在2013年，V神有了建立一个平台的想法，这个平台旨在将区块链带入更多应用场景而不光只是作为比特币而存在。他在当年发布了白皮书，描述了一个专门为任意去中心化应用而设计的平台，在平台上开发者可以自由构建去中心化的区块链应用。这个平台就是以太坊。
Dr. Gavin Wood
Dr. Gavin Wood轻松拿下了计算机科学专业的博士学位。他发明了用于编写智能合约的Solidity语言。在2014年，他编写了以太坊黄皮书（以太坊技术圣经）。以太坊黄皮书是第一个正式的以太坊技术详细说明书，它区分了以太坊与其他基于区块链的系统的不同之处。Gavin对以太坊的发展有一个清晰的思路，他认为以太坊是基于区块链的许多技术，这些技术的相互作用会使互联网得到进化。
Jeffrey Wilcke
Jeffrey Wilcke是除了V神与Gavin之外的以太坊核心创始人。他在2013年第一次开始使用Go语言来研发以太坊并从那之后成为以太坊Go语言团队的领导者一直到现在。The Go客户端在2015年7月30成功上线，这也标志着以太坊创世区块和以太坊平台的诞生。
Joseph Lubin
联合创始人Joseph Lubin参与了以太坊基金的建立，推动了以太坊成为一个非营利组织，确定了以太坊基础设施能公平独立地工作。Lubin之后又建立了本部在布鲁克林的ConsenSys公司，一个专注于在以太坊上建立去中心化应用的新公司。
发展历史与规划
以太坊的目标是成为一个去中心化的世界级计算机，取代传统的服务器集群。这个世界级计算机是不能够被关闭与停止的。如上表中介绍的，以太坊的发布将分为四个阶段，若将以太坊看做计算机，那么这每个阶段的更新都可以说是一个操作系统的升级。以太坊会在这四个阶段中一步步增加新功能，提高平台的用户友好度与系统安全性，同时提高其扩展性。
第一阶段，边境Frontier（2015年7月）
以太坊的最初版本，用于开发人员进行挖矿并基于以太坊进行Dapp和工具软件的开发。这个版本让挖矿与交易所交易开始运转，在此阶段每年被矿工挖出的以太币约有1000万个，少于预期的1500万。然而，这个阶段还不是一个完全安全可靠的网络，只被用于挖矿与Dapp的测试。
第二阶段，家园Homestead（2016年3月）
与上个版本相比，以太坊网络对许多协议进行了优化，也加快了交易速度，已经可以平稳运行而不再是一个不安全可靠的网络了。同时，以太坊提供了有图形界面的钱包，让用户体验得到极大提升，普通用户可以方便地体验和使用以太坊网络，以太坊网络不再是开发者的专属网络了。
第三阶段，大都会Metropolis（2017年10月）
以太坊将这一阶段分为了两个版本，分别为拜占庭（Byzantium）和康斯坦丁堡（Constantinople）。该阶段旨在使以太坊更轻量、快速和安全。具体来说，每一个版本都包含一系列以太坊改进建议（EIP），其中拜占庭版本总共有9个EIP用来提高以太坊网络的隐私性、可扩展性和安全性，使以太坊速度更快且交易费用更低。在大都会阶段中，以太坊团队将最终正式发布一个为非技术用户设计的、功能相对完善的用户界面，即Mist浏览器。Mist浏览器将具有去中心化的应用商店和功能完善的基础性应用。并且Mist浏览器的设计将很亲民，简单好用，只要会使用普通浏览器就会使用Mist。如今，第三方开发者在以太坊上为普通用户开发的Dapp逐渐增多，以太坊不仅是一个开发平台，也将成为一个应用市场。届时，开发者和用户都是不可或缺的一部分。大都会阶段的主要更新内容为：
· 实现匿名交易，提高隐私性
· 简化开发者与用户的操作难度
· 可预测的gas收费
· 提高钱包的安全性，使用账号抽象手段
· 提升挖矿难度
第四阶段，宁静Serenity（时间未知）
以太坊的最终阶段将从PoW转换到完全使用PoS，其中将会使用Casper共识算法。PoS将解决PoW对计算力、能源的严重浪费，让以太坊网络速度更快、操作更简易、更加去中心化等。转变到PoS后，将停止挖矿，新发型的以太币将大幅度减少，甚至不再增发新币。
技术
以太坊网络的技术更新都旨在解决困扰当前协议的主要问题：可扩展性、智能合约的安全性、共识协议的安全性与隐私性。这些问题也是目前所有区块链都存在的固有问题，其他底层链技术针对的无非也就是这些痛点。一般的改进或修复都只能解决其中的某一种问题，而以太坊则有一个远大的目标，就是既可以使交易速度提高到每秒上千笔，同时保持链上，并无需超级节点。
2017年末，V神在接受韩国主流媒体Joong Ang采访时说道“2到5年内，以太坊扩展性问题就能大体解决，我在一年内就会出早期模型。已在开发的方案包括分片（Sharding）、Plasma以及其他状态通道系统，比如雷电网络（Raiden）和Perun等。其中雷电网络是最早开发的，且已经发布了开发者预览版。”V神承诺，2018年以太坊过去4年里研究改进的方案都会成为真实可运行的代码，并以高度成熟的形式在测试网络中进行测试，一些重要的方案会登录公开的主网。下面我们将介绍以太坊的核心技术。
雷电网络（Raiden Network）
雷电网络是一个开源项目，旨在通过链下网络来促进以太坊ERC20通证的转账。雷电网络使用了状态通道技术，能够完成对链上通证的链下转账。
这些转账都是直接通过转账双方的签名信息完成的，主链本身并不参与。因为只有转账双方可以使用特定智能合约，所有双花现象就可以避免，使得整体转账和在主链上一样安全。这也使得整体网络可以随着用户增长而扩容。换句话说，网络中用户越多，整体吞吐量就会越大。吞吐量是指节点能够多快地进行转账，不是每秒转账数（TPS）。
雷电网络创始人将雷电网络比作银行，能够保证一旦你获得雷电网络的支票，立刻就能确认这张支票是真的，你确实比之前更有钱了。目前，雷电网络还处在开发阶段，离真正落地还有一段距离。
分片技术（Sharding）
分片技术提升了协议的核心模型，解决了底层区块链协议架构，意味着它可以直接在以太坊主链上工作。现在以太坊共识真正的问题是每个节点都需要验证每笔转账，降低了整个网络的速度。以太坊未来的目标是在链上扩容到每秒几千笔转账，并且不影响去中心化程度。分片技术能够让以太坊网络上更少比例的节点来验证每笔转账，允许网络能够同时验证几千笔转账。分片技术是提高以太坊扩容性的重要方法。
有个简单的比方可以用来理解分片技术，假设有三个节点A,B,C，需要验证数据T。和之前三个节点都需要验证数据T不同，分片技术将T分为了三个分区：T1,T2,T3。不需要每个节点去验证整个数据，节点A,B,C可以同时分别去验证每个分区，从而提高了验证的速度。
Plasma
Plasma是一个修复以太坊扩展问题的更新，和雷电网络类似，但并不以促进支付以及智能合约为目的。Plasma有两个目的：第一，将整个网络的计算用更简单的方式完成；第二，能够在现有的区块链上使用PoS算法。Plasma在主链上通过欺诈协议使用智能合约，欺诈协议可以让全节点能够不去验证错误的链。这个对整个链的整合有保护作用，同时节约了时间。Plasma在主链的基础上创造了很多“子链”，每个“子链”都要依赖主链的信息。其实和雷电网络很像，Plasma是基于以太坊核心链之上的第二层。
非交互零知识证明（zk-SNARK）
非交互零知识证明目的是为了改进以太坊网络的隐私性，具有在链上高效验证的能力，能够在不泄露超出它所需要证明的额外信息的情况下证明某个陈述的真实性。举一个简单的例子。当需要向某人证明你知道一部手机的解锁密码时，你只用将手机解锁即可，并不需要泄露输入的密码。这种方法能够证明具备有一定的知识而不暴露真正的知识内容，从而加强以太坊网络的隐私性。
权益证明（PoS）/Casper
大多数区块链是在工作量证明PoW上进行的。在这种方式下，矿工通过解密密码问题的方式来挖掘新区块。但这种方式随着时间推移会变得越来越困难，需要消耗大量的能源和算力。因为在工作量证明机制下，区块的出块时间是固定的，以太坊的出块时间平均在14.37秒一块，为了保证出块时间的恒定，以太坊网络会定期提高出块难度，从而矿工所需算力需要提升，同时消耗的能源也会相应增加。
而且，工作量证明会使算力变得越来越集中。市场上少数公司控制着世界上绝大部分的算力。截至目前，70%的算力来自中国，70%的矿机来自同一个生产商，同时有5到10个人在挖矿行业具有非常大的影响力。这会导致硬件的中心化。如果少数的矿池达成共识，他们完全可以发动51%攻击。
以太坊在这个问题上的解决方案是采用权益证明PoS。这种证明机制不要求证明者完成一定数量的计算工作，而是要求证明者对某些数量的币展示所有权。以太坊的验证将随机从在验证池持有代币的人中选择。这个验证池将锁定一部分数量的ETH，并根据相应人员所投入的ETH数量的多少来分配相应的奖励。和算力不同的是，以权益随机的方式选择验证者可以使电力消耗达到最小。
为了使是这些“验证者”保持忠诚，他们必须先进行押金上缴才能验证一笔交易，如果他们被审查发现进行了交易验证造假，他们将失去押金并永久性被排除到验证网络之外。
权益证明的优势在于：第一，不会造成算力与能源的浪费；第二，减小受到51%攻击的可能性，因为拥有51%的币才能发起攻击，攻击的成本也随着币的价值提升而提升，并且攻击会造成自己利益的损失。但缺点也很明显：持有量越多获得的奖励越多可能会造成屯币的情况，从而降低货币的流通量。
目前绝大部分区块链都运行在工作量证明机制下，暂时还没有成熟的权益证明机制。Casper是以太坊PoS协议的名称，是长期提高以太坊扩展性的解决方案。
以太坊长期价格走势
梅特卡夫定律——以太坊价格与以太坊每日新增地址数相关性分析
根据梅特卡夫定律，我们认为影响以太坊长期价格走势最重要也是最直接的指标是以太坊的用户数增量。梅特卡夫定律指出，网络的价值等于网络节点数的平方，网络的价值与联网的用户数的平方成正比。简单来说，该定律表示网络使用者越多，价值就越大。换句话说，网络的价值随着使用用户数量的增加而增加。
于是，我们将以太坊有史以来的价格与每日新增地址数进行了相关性分析。结果如下图：
如预测的结果一样，以太坊的价格与每日新增地址数呈现出了极高的正相关性。并且，以太坊价格的变化相对于新增地址数的变化有滞后性，平均在2天。也就是说，当新增地址数发生一定变化后，以太坊价格会以相同的趋势在2天后发生变化。所以，我们认为以太坊每日新增地址数可以很好地帮助我们预测以太坊价格的长期走势。
数据截止到3月13日，可以看到新增地址数持续下降，然而以太坊却还处于相对高位，所以以太坊的价格走势应该是继续下行。截至3月22日，数据更新后发现，以太坊的价格走势确实与预测相同。并且以太坊新增地址数持续体现出下降趋势，反应出以太坊的市场信心严重不足。以太坊在底层链技术上还是较为成熟，其底层链上Dapp数量也有相对的优势，团队技术开发进展也紧锣密鼓地稳步进行，但基于市场信心的严重不足，我们认为，以太坊价格短期可能会继续走低，但长期看涨。
开发者活动
Ivey商学院教授JP Vergne在研究中指出，开发者的动向是预测加密货币价格最准确的指标。具体来说就是，围绕一个加密货币的开发者活动的多少是用来预测加密货币价格的最好方法。但我们并不认为开发者活动这个指标是最准确的。开发者活动确实是一个重要的参考点，技术开发的好坏也是一个项目的根本所在，同时这里面也包含着社区的运营，与和用户的互动。一方面项目方积极改善技术上的不完善，一方面让用户看到项目的进展是否能完成预计的规划。好的技术改进建议的发布或者完工都能增加用户对项目的信心，吸引更多的用户关注到项目上，从而增加用户数量，提升项目的价值。
然而，开发者活动不一定就代表着技术的发达，一个成熟的区块链技术可能并不需要不停地去修改完善，只需要定期的维护和更新。以太坊的问题在于主链的不可变动性。这只能通过分层、雷电网络或者其他技术来解决扩容性的问题，但新兴的底层链如EOS，IOTA等在主链的编写上则使主链可变，大大加强了灵活性，所以相对存在的问题可能不像以太坊一样多，技术开发者活动的频率可能也就不会和以太坊一样高。这里并不是说以太坊的技术没有其他新出来的底层链技术好，只是为了表明开发者活动的数量并不是最准确的标准，但它确实是一个重要的参考依据。
现在好多项目虽然社区运营火热，代码更新频繁，但却是滥竽充数，鱼目混珠，并没有真材实料，真枪实弹。造势只是为了更好的吸引投资者的关注，提高用户数量从而达到拉升价格的目的。这中间的问题就出在区块链领域核心技术人才的匮乏，当底层技术发展不成熟遇到瓶颈时，众多项目方想到的不是改良技术而是通过炒作吸引用户。但以太坊的技术团队绝对可以说是区块链领域的最高级人才，他们的开发活动大概率可以落地并改善整个以太坊网络的。只有在这个前提下去看数量才是有意义的。
以太坊是市场上唯一一个在开发者活动上与比特币接近的公有链网络加密货币。在推出了众多创新解决方案，如Sharding、Plasma、zk-SNARKs和Casper等，并且已经开始逐步投放到测试网络中测试后，以太坊在2018年的发展值得看好。当然，作为底层链中的领头羊，以太坊也在不断地经受着其他各种创新型底层链项目的挑战。在这个竞争力如此之强的市场下，未来以太坊的价格走势也会受到其他项目技术发展的影响。同时，所有区块链项目也都受到着国家政策的影响。这也是所有市场都存在的不可预测性，作为发展迅速的区块链行业，技术的更新换代随时都有可能发生。
不可预测性—技术创新与政策
在底层链技术还不成熟的现在，技术创新、更新换代的脚步是不会停下的。竞争的激烈不言而喻，虽然绝大部分Dapp建立在以太坊之上但是并不意味着以太坊就能高枕无忧，以太坊的发展中就不会遇到其他更好的技术横空出世打破现状。在改进现有底层链技术难题问题上，还是有许多创新技术和项目出现，比如RSK，IOTA等。RSK将智能合约功能通过侧链带到比特币上，将比特币主链上的代币转移到一个在25家公司帮助下运行的兼容网络。这是第一个有比特币网络推动的智能合约平台，和以太坊一样，RSK侧链将使用一种图灵完备语言，并以大约10秒的间隔发行区块。该项目预计在今年5月份是发布主网产品版本。IOTA则采用有向无环图（DAG）协议来解决底层链存在的难题，也带来了解决区块链整个系统问题的方法。DAG在接下对IOTA项目进行详细介绍的时候会重点谈到，这里就不过多介绍了。
政策则是区块链发展中一直存在的隐患，不过根据刚结束的G20峰会、315和两会情况来看，暂时没有针对区块链相关的强监管政策出台。这对于底层链以及整个区块链行业的发展是一个好消息，但政策的不可预测性也可能让情况随时可能发生变化。
总结
以太坊将智能合约功能与区块链的结合发扬光大，其历史地位非比寻常。现在市场上大部分Dapp还是建立在以太坊之上的，这也使以太坊的价值高于其他底层链。正如梅特卡夫定律讲的那样，联网的用户越多，网络的价值越大，联网的需求也就越大。网络本身就具有极强的外部性和正反馈性。简单来说就是一个社会共识问题，只有当人们都觉得这个项目有价值的时候去参与到项目之中时，这个项目的价值才会变高。再好的项目如果人们不能够发现其中的价值，不认为这个项目有价值，不参与到项目中，这个项目就算技术再领先也不会在市场上占到相应的份额，展现它应有的价值，就像未来币NXT一样。
但这并不代表技术基础是不重要的。现在很多项目方都通过编写的天花乱坠的白皮书，炒得火热的社区热度，各种名人站台等方式来让人们认为他们的价值很高，从而提升其代币的价值。这样的做法只是图一时之利，并不可能长久。区块链行业正处在高速发展的早期，当人们对区块链了解越来越成熟，对区块链技术理念认知越来越成熟，这些打着区块链幌子谋取私利的项目注定会被区块链发展的洪流所淘汰。区块链行业注定会洗去现在的浮躁步入平稳的正轨。
现如今区块链最需要发展的就是底层链技术，是如何在保证安全性的前提下扩大区块容量，提高处理速度。比特币每秒大约能处理7次交易，以太坊15次，然而Paypal和Visa每秒都能处理200次交易，支付宝则更快。在区块链底层技术解决这些问题之前，区块链如何能够在不同领域真正发挥它的作用，与不同行业进行良好的融合，即人们所说的区块链3.0时代。而在技术上要取得进步，最重要的是核心开发人才。以太坊的团队在技术开发能力上可以说是整个区块链领域数一数二的，他们的确也是踏踏实实一直没有停歇地在推出不同方案改进以太坊网络。以太坊团队的做事态度与技术能力是以太坊作为底层链领头羊的优势。
综上所述，以太坊在用户数量、团队能力和做事态度上都具有优势。以太坊团队有能力去落实底层链技术上的改进，一旦这些改进方案得到落实，届时会有更多用户的加入，从而极大提升以太坊网络的价值。当然，以太坊改进方案是否能顺利并按时地得到落实和其他底层链项目技术的发展、创新还有国家政策的变化都有关系。一般情况下，我们认为以太坊的长期发展还是值得被看好的。
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