Ethereum-Tutorial für Anfänger: Smart Contracts, DApps, Vorteile und Einschränkungen

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einer dieser Situationen:

• Ihr E-Wallet-Konto wurde aus irgendeinem Grund von der Plattform gesperrt.
• Ihr Unternehmen muss für einen Kunden arbeiten, aber Sie wissen nicht, ob Sie ihm vertrauen können oder nicht.
• Ihr Social-Media-Konto wurde gehackt.

All diese Situationen sind ziemlich schmerzhaft, oder? Was wäre, wenn wir Ihnen sagen würden, dass es eine Technologie gibt, die Lösungen für all diese Situationen (und noch viel mehr) bietet? Diese Technologie ist Ethereum und dieses Ethereum-Tutorial für Anfänger wird Sie damit vertrauter machen.

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Ethereum – Eine kurze Geschichte

Hier ist eine Zeitleiste mit allem, was Sie über die Entwicklung von Ethereum wissen müssen:

• November 2013 – Vitalik Buterin, ein Entwickler, der ursprünglich an Bitcoins beteiligt war, veröffentlichte ein Whitepaper zu Ethereum.
• Januar 2014 – Eine Schweizer Firma Ethereum Switzerland GmbH gab die Entwicklung des Ethereum-Softwareprojekts bekannt, das von einem Team von Entwicklern geleitet wurde, darunter Vitalik Buterin, Mihai Alisie, Anthony Di Iorio und Charles Hoskinson.
• August 2014 – Ethereum beendet sein ICO und sammelt erfolgreich 18,4 Millionen US-Dollar.
• Mai 2015 – Ethereum veröffentlicht sein erstes Testnetz, Olympic.
• Juli 2015 – Frontier, die erste Version von Ethereum wurde veröffentlicht.
• März 2016 – Homestead, das zweite Versions-Upgrade des Ethereum-Netzwerks, wurde veröffentlicht.
• Mai 2016 – Ethereum erfährt eine breite Berichterstattung in den Medien, als die DAO (Decentralized Autonomous Organization) bei einem Massenverkauf eine Rekordsumme von 150 Millionen US-Dollar einbrachte.
• Juni 2016 – Der DAO-Hack tritt auf und führt zu einem Verlust von Ether im Wert von 50 Millionen Dollar (es machte damals fast 15 % des gesamten Ether im Umlauf aus).
• Juli 2016 – Das Ethereum-Netzwerk verzweigt sich in zwei Teile: Ethereum (ETH) und Ethereum Classic (ETC).
• Juni 2017 – Ethereum macht über 400 $ mit einem rekordverdächtigen Anstieg von 5001 % seit dem 1. Januar 2017.

Was ist Ethereum?

Ethereum ist eine Blockchain-basierte, dezentrale Open-Source-Softwarelösung, die wir verwenden, um eine eigene Kryptowährung namens Ether zu erstellen. Es ermöglicht Ihnen, verteilte Anwendungen (DApps) und Smart Contracts auf seiner Plattform ohne Betrug, Ausfallzeiten oder Eingriffe von Dritten zu erstellen und auszuführen.

Ethereum ist nicht nur eine robuste Plattform, sondern auch eine Programmiersprache (Turing Complete), die auf Blockchain läuft. Einfach ausgedrückt ist Ethereum eine dezentrale Plattform, mit der Sie eine digitale Währung programmieren können.

Ethereum ist die größte dezentralisierte Software-App und mit ihrer Hilfe können Sie ganz einfach DApps der nächsten Generation erstellen und veröffentlichen.

Seit seiner Einführung hat Ethereum die Blockchain-Industrie komplett verändert. Vor ihrer Einführung waren Blockchain-basierte Lösungen nicht in der Lage, eine Vielzahl von Anwendungen auszuführen. Beispielsweise konnten Bitcoin und andere Kryptowährungen nur als digitale Währungen fungieren, während Ethereum als Plattform für Entwickler auftauchte, um Programme auf Basis von Blockchain zu erstellen.

Ethereum ist für jeden zugänglich und ermöglicht es jedem, ein Programm auf Basis der Ethereum-Blockchain zu entwickeln. Laut Ethereum.org ist „Ethereum die programmierbare Blockchain der Welt“.

Die Menschen hinter Ethereum nahmen die grundlegenden Konzepte von Bitcoin und ähnlichen Kryptowährungen und fügten ihnen weitere Funktionen hinzu und schufen diese äußerst beliebte Blockchain-Lösung.

Im September 2019 war Ethereum die zweitgrößte Kryptowährung der Welt und nur hinter der beliebtesten Blockchain-Anwendung, Bitcoin, zurückgeblieben. Sie können jedoch Ether (die Kryptowährung von Ethereum) im Vergleich zu Bitcoin viel schneller erwerben, da ersteres nur 14 bis 15 Sekunden dauert, während letzteres fast zehn Minuten dauert.

Um Ethereum richtig zu verstehen, müssen Sie mit einigen grundlegenden Komponenten dieser Technologie vertraut sein. Im Folgenden sind die Hauptaspekte von Ethereum aufgeführt, über die Sie Bescheid wissen sollten:

• Äther
• Gas
• Virtuelle Ethereum-Maschine
• Intelligente Verträge
• DApps (dezentrale Anwendungen)

In den folgenden Abschnitten unseres Ethereum-Tutorials für Anfänger behandeln wir diese Konzepte und verstehen das Innenleben dieser Blockchain-Plattform:

Ethereum – Wichtige Begriffe, die Sie kennen sollten

1. Ausgabe von Währungen

In jedem Land wird die Ausgabe von Währungen in erster Linie von der Zentralbank eines Landes oder der Währungsbehörde des Landes verwaltet und überwacht. In Indien beispielsweise ist die RBI die Währungsbehörde, die alle anderen Banken und Finanzbehörden reguliert.

2. Dezentrale autonome Organisation

Die dezentrale autonome Organisation ist eine digitale Organisation, die durch eine Reihe von Regeln verwaltet und reguliert wird, die als Computerprogramm codiert sind und nicht von einer zentralen Regierungsbehörde beeinflusst werden – sie ist vollständig transparent und wird von den Aktionären kontrolliert. Die Praktiken und Finanztransaktionsaufzeichnungen eines DAO werden in einem Blockchain-Netzwerk verwaltet.

3. Intelligente Verträge

Ein Smart Contract ist ein Computerprotokoll, das entwickelt wurde, um die Verhandlung oder Erfüllung des Vertrags zwischen zwei oder mehr Parteien zu erleichtern und zu überprüfen. Diese digitalen Verträge beruhen auf einem Konsenssystem und werden ohne Eingreifen Dritter ausgeführt.

4. Intelligentes Eigentum

Smart Property könnte sowohl physische Vermögenswerte als auch Krypto-Assets (Aktien, Zugriffsrechte auf ein Netzwerk usw.) bedeuten, die auf Ethereum aufbauen. Das Eigentum an intelligentem Eigentum wird über die Ethereum-Wallet kontrolliert, die als Gateway zu DApps in der Ethereum-Blockchain fungiert.

5. Solidität

Solidity ist eine objektorientierte High-Level-Sprache, die zur Implementierung von Smart Contracts in Ethereum verwendet wird. Es wurde von den Programmiersprachen C++, Python und JavaScript inspiriert und wurde entwickelt, um auf die Ethereum Virtual Machine (EVM) abzuzielen.

6. Virtuelle Ethereum-Maschine

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist eine Laufzeitumgebung, die für Smart Contracts entwickelt wurde. Im Wesentlichen ist EVM eine virtuelle Computerschicht direkt über der zugrunde liegenden Hardware. Diese virtuellen Schichten schaffen eine Abstraktionsebene zwischen dem ausführenden Code und der ausführenden Maschine. EVM trägt zur Verbesserung der Portabilität von Software bei und stellt außerdem sicher, dass Anwendungen nicht nur voneinander, sondern auch von ihrem Host getrennt sind.

7. Transaktionen

Transaktionen sind Nachrichten, die von einem Konto an ein anderes gesendet werden. Sie enthalten binäre Daten, die als Ether bezeichnet werden. Es handelt sich um eine Übertragung von Werten, die an das Ethereum-Netzwerk gesendet und in Blöcken gesammelt werden.

Das Ethereum-Netzwerk

Inzwischen wissen Sie bereits, dass das Ethereum-Netzwerk ein verteiltes und dezentralisiertes öffentliches Blockchain-Netzwerk ist. Es steckt jedoch noch viel mehr dahinter. Ethereum ist die Grundlage für alle dezentralen P2P-Anwendungen und -Organisationen, die im Ethereum-Netzwerk laufen. Dieses Netzwerk besteht aus zwei einzigartigen Nodes – Full Nodes und Lightweight Nodes.

Vollständige Nodes sind diejenigen, die den vollständigen Transaktionsverlauf seit dem Genesis- (Eltern-) Block enthalten . Sie zeichnen jede Transaktion auf, die gemäß den in den Spezifikationen von Ethereum festgelegten Regeln validiert und verifiziert wurde. Daher sind Full Nodes ein Beweis für die Integrität, Sicherheit und Transparenz des Blockchain-Netzwerks.

Im Gegensatz zu Full Nodes enthalten Lightweight Nodes nur eine Teilmenge der gesamten Blockchain. Lightweight-Knoten verifizieren nicht jede Transaktion und können/müssen keine Kopie des aktuellen Blockchain-Zustands enthalten. Sie sind hauptsächlich darauf angewiesen, dass die Full Nodes ihnen fehlende Details oder spezifische Sonderfunktionalitäten zur Verfügung stellen. Wie der Name schon sagt, sind Lightweight-Knoten leichtgewichtig und können daher auf speicherbeschränkten Geräten schneller ausgeführt werden. Lightweight Nodes werden hauptsächlich in E-Wallets verwendet, die von Natur aus leicht sind.

Was ist Äther?

Ether ist die Kryptowährung, die Sie im Ethereum-Netzwerk verwenden, um Zahlungen für Transaktionen zu leisten. Sie können Ether auf die folgenden zwei Arten verwenden:

1. Anwendungen erfordern eine Ether-Zahlung, um Vorgänge auf der Plattform auszuführen, um zu verhindern, dass bösartige und defekte Programme im Netzwerk ausgeführt werden.
2. Das Netzwerk verwendet Ether, um Miner zu belohnen, die genau wie Bitcoin zum Ethereum-Netzwerk beitragen.

Abgesehen von diesen Anwendungen können Sie mit Ether Gas kaufen, was wir im nächsten Abschnitt unseres Ethereum-Tutorials für Anfänger behandelt haben. Bei Ethereum ist Ether eine metrische Einheit, mit der Sie Gas und Transaktionen genau bezahlen können. Die kleinste Bezeichnung für Ether ist Wei. Ein Äther hat 1e18 Wei.

Was ist Erdgas?

Ether ist nicht die einzige digitale Währung, die auf Ethereum verfügbar ist. Wenn Sie eine Transaktion auf Ethereum ausführen, müssen Sie dem Miner eine Zahlung von Ether über Gas leisten. Gas ist ein Zwischen-Token und ermöglicht es Ihnen, die Rechenarbeit zu messen, die für den Abschluss einer Transaktion oder die Ausführung eines Smart Contracts erforderlich ist.

Der Gaspreis wird in Ether ausgedrückt. Außerdem bestimmen die Miner den Gaspreis und können sich weigern, einen Smart Contract abzuschließen oder eine Transaktion zu verarbeiten, die nicht den erforderlichen Gaspreis bietet.

Wir berechnen die Transaktionsgebühr in Ethereum durch die folgende Gleichung:

Ether = Gaslimit x Gaspreis

Hier ist der Gaspreis die Menge an Ether, die Sie bezahlen müssen, und das Gaslimit ist die Menge an Gas, die für den Berechnungsprozess verwendet wird. Das Gaslimit und der Gaspreis sorgen dafür, dass ein Vertrag an einem bestimmten Punkt endet.

Wohin geht das Gas im Äther? Es geht in die Ethereum Virtual Machine (EVM), die wir im folgenden Abschnitt behandelt haben:

Was ist die virtuelle Maschine von Ethereum?

Die Ethereum Virtual Machine ist der Ort, an dem alle Transaktionen in Ethereum durchgeführt werden. Es ermöglicht Ihnen, alle Anwendungen auf einer einzigen Plattform zu entwickeln. Wir können sagen, dass die EVM der Motor ist, der das gesamte Ethereum-Netzwerk betreibt.

Während Ethereum definierte Protokolle für die Entwicklung dezentraler Anwendungen festgelegt hat, war es aufgrund der EVM in der Lage, dies zu tun. Die Ethereum Virtual Machine ist isoliert und in einer Sandbox untergebracht. Dies bedeutet, dass der Code, der die EVM ausführt, keinen Zugriff auf das Dateisystem oder das Netzwerk hat und nur sehr wenig Zugriff auf andere Verträge hat.

Wenn Sie Ihren Solidity-Code in Ethereum eingeben, geht er zuerst zum Ethereum-Compiler. Danach sendet es den EVM-Bytecode an die Ethereum Virtual Machine, die den Rest des Prozesses übernimmt.

Die EVM verwaltet die Berechnung und den internen Zustand von Ethereum. Es führt Code aus, verwaltet eine interne Datenbank und verfügt über zahlreiche Objekte, die als „Konten“ bezeichnet werden und miteinander kommunizieren können.

Was sind Smart Contracts?

Ein Smart Contract ist ein Computerprogramm, das automatisch ausgeführt wird. Als Transaktionsprotokoll ermöglicht es Ihnen, Waren, Geld und Dienstleistungen über Blockchain auszutauschen. Smart Contracts haben spezifische Bedingungen, die von beiden Parteien füreinander festgelegt werden, und wenn beide Parteien ihre jeweiligen Bedingungen erfüllen, läuft der Smart Contract entsprechend.

Mit Smart Contracts können Sie verschiedene Aufgaben wie dezentrale Abstimmungen und vieles mehr ausführen. Einfach ausgedrückt ist ein Smart Contract ein Vertrag, der die Zahlung automatisch ausführt, durchsetzt, verwaltet und abwickelt.

Um einen Smart Contract auf Ethereum auszuführen, benötigen Sie Token (Ether). Ohne die erforderliche Kryptowährung können Sie keine Smart Contracts auf Ethereum verwenden.

Um einen Smart Contract zu erstellen, müssen Sie Solidity verwenden, die universelle Programmiersprache von Ethereum. Es wurde für die Ausführung in der Ethereum Virtual Machine entwickelt und ermöglicht es Ihnen, beliebige Berechnungen durchzuführen, Zustände zu speichern und Transaktionen mit digitalen Token durchzuführen.

Smart Contracts bieten zahlreiche Vorteile, aufgrund derer sie immer beliebter werden. Der größte Vorteil der Verwendung von Smart Contracts besteht darin, dass sie keinen Mittelsmann mehr benötigen.

Da Smart Contracts automatisch sind, gibt es keinen Spielraum für menschliche Fehler. Sie sind virtuell präsent und im Vergleich zu herkömmlichen Verträgen recht erschwinglich. Smart Contracts haben potenzielle Anwendungsfälle in mehreren Branchen, darunter:

• Gesundheitswesen
• Finanzen und Banken
• B2B-Services (IT-Services, Marketing-Services etc.)

Lesen Sie auch: Ethereum-Projektideen und -themen

Was sind DApps?

Eine DApp oder dezentrale Anwendung ist eine Softwareanwendung, die in einem verteilten Netzwerk ausgeführt wird. Es wird auf einem dezentralen Peer-to-Peer-Netzwerk statt auf einem zentralen Server gehostet. Eine DApp kann eine beliebige Softwareanwendung wie eine mobile App oder eine Website sein. Der Unterschied zwischen einer DApp und einer herkömmlichen Anwendung besteht darin, dass sie auf einem dezentralen Netzwerk aufgebaut ist.

Die Benutzerschnittstelle einer dezentralisierten Anwendung ist genau wie die Schnittstelle einer herkömmlichen Anwendung. Alle Backend-Prozesse einer dezentralen Anwendung basieren jedoch auf einem dezentralen Netzwerk.

Ethereum ist ein dezentralisiertes Blockchain-Netzwerk. Wenn Sie also eine auf Ethereum basierende Anwendung erstellen, erstellen Sie im Wesentlichen eine dezentralisierte Anwendung. DApps sind ein relativ neues Konzept, aber sie werden immer beliebter.

Da die Menschen sich mehr Sorgen um ihre Privatsphäre und Sicherheit machen, wird die Nachfrage nach DApps entsprechend steigen. Frühes Lernen über sie kann Ihnen leicht einen Karrierevorteil verschaffen.

Ähnlich wie bei dezentralen Anwendungen gibt es auch bei Ethereum dezentralisierte autonome Organisationen (DAO). Diese Organisationen existieren nur auf der Blockchain und werden von den Protokollen der Blockchain kontrolliert. Diese Organisationen wurden gegründet, um Vermögenswerte zu halten und ein Abstimmungssystem zu verwenden, um die Verteilung derselben zu verwalten. Erfahren Sie alles, was Sie über DApps wissen müssen.

Ethereum-Währungen

Wie bereits erwähnt, läuft das Ethereum-Netzwerk auf zwei Arten von Kryptowährungen – Ether und Gas.

1. Äther

Ether ist der Name der Kryptowährung, mit der alle im Ethereum-Netzwerk durchgeführten Transaktionen bezahlt werden. Abgesehen von der Bezahlung allgemeiner Transaktionen und Dienstleistungen wird Ether jedoch auch zum Kauf von Gas verwendet, das zur Bezahlung von Berechnungsdiensten innerhalb des EVM verwendet wird.

Ether ist eine metrische Einheit mit mehreren Bezeichnungen, um den Benutzern zu helfen, den genauen Betrag für Transaktionen und Gas zu bezahlen. Die kleinste Bezeichnung – die Basiseinheit – von Ether ist als Wei bekannt. Hier ist eine vollständige Tabelle aller Ether-Bezeichnungen:

2. Benzin

EVM führt den Code aus, der im Ethereum-Netzwerk bereitgestellt wird. Jetzt denken Sie vielleicht, dass man effizient eine Endlosschleife auf dem EVM ausführen und seinen Speicher überlasten kann. Dank Gas ist das nicht möglich.

Gas stellt eine Metrik für Rechenressourcen im Netzwerk dar. Jedem Vertrag im Ethereum-Netzwerk wird eine maximale Gasmenge zugeteilt, die er für Berechnungen verwenden kann. Dieses festgelegte Limit wird als „Gaslimit“ bezeichnet. Es gibt zwei weitere Gasbegriffe, die Sie kennen sollten:

Gaspreis – Es ist der Gaspreis in Bezug auf Token wie Ether und seine Stückelungen. Der Gaspreis ist ein variabler Wert, der hilft, den Wert von Gas zu stabilisieren. Wenn also die Kosten für Token oder Währung schwanken, passt sich auch der Gaspreis an, um den gleichen realen Wert beizubehalten.

Gasgebühr – Sie stellt die Menge an Gas dar, die man zahlen muss, um eine bestimmte Transaktion oder ein bestimmtes Programm (Vertrag) auszuführen.

Wenn Sie also jemals versuchen, einen unendlichen Code auszuführen (einen, der ewig läuft), wird der Vertrag schließlich sein zugeteiltes Gaslimit überschreiten und die gesamte Transaktion, die den Vertrag aufgerufen hat, wird auf ihren ursprünglichen Zustand zurückgesetzt.

Was sind die Vorteile und Einschränkungen von Ethereum?

In diesem Abschnitt unseres Ethereum-Tutorials für Anfänger werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Vorteile dieser Blockchain-Plattform:

• Mit Ethereum können Sie Programme hochladen und ausführen lassen.
• Es bietet eine permanente und persistente Datenspeicherung.
• Sie können einen handelbaren Token erstellen, den Sie als virtuelle Aktie oder als digitale Währung verwenden können.
• Es bietet 100 % Betriebszeit und DDoS-Resistenz (Distributed Denial of Service).
• Sie können in Ethereum virtuelle Organisationen (DAOs) erstellen.
• Damit können Sie hochsichere und fehlertolerante DApps erstellen.

Wie jede andere Technologie hat Ethereum jedoch einige Einschränkungen. Hier sind einige Nachteile von Ethereum:

• Anwendungen, die eine Benutzer-ID-Verifizierung erfordern, sind problematisch, wenn sie auf Ethereum aufbauen, da es keine zentrale Behörde gibt, die die Verifizierung durchführt.
• Das Aktualisieren einer App oder das Beheben von Fehlern kann eine ziemliche Herausforderung darstellen, da jeder Peer seine Node-Software aktualisieren müsste.

Bergbau in Ethereum

Wie jede andere Blockchain-Technologie fördert Ethereum die Sicherheit durch ein anreizbasiertes Modell, das im Volksmund als Proof-of-Work-Mechanismus bekannt ist. Der in Ethereum verwendete Proof-of-Work-Algorithmus heißt Ethash, ein Hash-Algorithmus, der vom Dagger-Hashimoto-Algorithmus inspiriert ist.

Die Schritte beim Ethereum-Mining sind wie folgt:

• Ein Benutzer initiiert eine Transaktion, indem er Ether-Werte an einen anderen Benutzer sendet.
• Diese neue Transaktion wird dann zusammen mit den anderen Transaktionen, die im vorherigen Block enthalten sind, in einem neuen Block hinzugefügt.
• Miner im Netzwerk konkurrieren darum, den neuen Block mit einem bestimmten Satz von Anweisungen zu validieren.
• Der Miner, der den neuen Block erfolgreich validieren und dem Netzwerk hinzufügen kann, erhält eine Belohnung, nämlich einen Ether.
• Sobald die Transaktion validiert ist, verdient der Benutzer, der die Transaktion initiiert hat, ebenfalls einen Ether.

Ethereum-Tutorial für Anfänger: Wie geht es weiter?

Ethereum ist eine riesige Technologie mit mehreren Aspekten. Das Erlernen der verschiedenen Abschnitte wie Smart Contracts und Mining kann ohne ausreichende Ressourcen und Anleitung ziemlich umständlich sein. Wie Sie in unserem Ethereum-Tutorial für Anfänger gesehen haben müssen, wird die Arbeit mit dieser Technologie zum Kinderspiel, wenn Sie Blockchain und seine Implementierung in Ethereum verstehen.

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Fazit

Ethereum ist sicherlich eine phänomenale Technologie. Indem Sie dieses Ethereum-Tutorial für Anfänger abgeschlossen haben, haben Sie sicherlich den ersten Schritt zum Erlernen dieser Technologie getan.

Ethereum Blockchain hat viele weitere Anwendungen, die es wert sind, erwähnt zu werden. Die Karrieren im Blockchain-Bereich nehmen zu, da sie die Technologielandschaft verändert haben.