以太坊的知识点

巴克利

以太坊（Ethereum）是一个开源的、基于区块链技术的去中心化平台，它的核心创新在于引入了智能合约功能。这使它不仅仅是一种加密货币（如比特币），更是一个可编程的区块链，为构建和运行去中心化应用程序提供了基础。

以下是关于以太坊的详细介绍：

一、核心概念

• 区块链基础：
  
  
  • 和比特币一样，以太坊也是一个分布式账本。它由全球成千上万的计算机（节点）共同维护，记录所有的交易和智能合约执行状态。
  • 数据以区块的形式组织，区块按时间顺序链接在一起，形成不可篡改的链条。
  • 去中心化特性意味着没有单一实体控制网络，提高了透明度和抗审查性。
    
    
• 智能合约：
  • 这是以太坊区别于比特币和其他早期区块链的最关键创新。
  • 定义： 智能合约是存储在区块链上的程序代码。它们本质上是自动执行的协议，当预先设定的条件被满足时，合约条款会自动执行，无需中间人或信任第三方。
  • 特点： 透明、不可篡改、自动执行。一旦部署到区块链上，代码及其执行结果对所有参与者可见且无法更改（除非合约本身设计了升级机制）。
  • 用途： 创建代币（如ERC-20, ERC-721）、实现复杂的金融协议（DeFi）、建立投票系统、管理去中心化组织（DAO）、构建游戏逻辑等。
    
    
• 以太币：
  • 以太坊的原生加密货币称为以太币，通常用符号 ETH 表示。
  • 作用：
    • 交易燃料： 这是ETH最重要的作用。在以太坊上执行任何操作（发送ETH、调用智能合约、部署合约）都需要支付计算资源费用，这笔费用称为 Gas，用ETH支付。Gas价格由市场供需决定。
    • 价值存储和转移： 和比特币类似，ETH本身也具有价值，可以作为一种数字货币用于存储和点对点转账。
    • 质押资产： 在以太坊转向权益证明（PoS）后，ETH成为网络安全的基石。验证者需要质押ETH来参与区块生产和验证，并获得奖励；恶意行为会导致质押的ETH被罚没。
      
      
    
    
• Gas：
  • 定义： 衡量在以太坊网络上执行特定操作所需计算工作量的单位。每个操作（存储数据、加法运算、调用合约函数等）都有对应的Gas成本。
  • 作用： 防止网络滥用和无限循环（垃圾交易）。用户需要为交易支付足够的Gas费用（Gas Price * Gas Limit）才能让矿工/验证者处理他们的交易。复杂的操作（如执行复杂的智能合约）需要更多的Gas。
    
    
• 以太坊虚拟机：
  • 定义： EVM是以太坊网络的心脏，是一个运行在以太坊节点上的全球性、去中心化的计算机。
  • 功能： 它负责执行智能合约的字节码。每个节点都运行EVM，并执行相同的指令，确保所有参与者对网络状态达成一致（共识）。
  • 特点： 图灵完备（理论上可以运行任何计算程序，但受Gas限制）、沙盒环境（合约在隔离环境中运行，不影响节点本身）。
    
    
• 账户模型：
  • 以太坊使用账户模型（区别于比特币的UTXO模型）。主要有两种账户：
    
    
    • 外部拥有账户： 由用户私钥控制。可以发送交易（转账ETH或触发合约）、拥有ETH余额。
    • 合约账户： 由智能合约代码控制。拥有ETH余额、关联的代码和存储空间。只能通过外部账户发送的交易来激活。
      
      
    
    
• 共识机制：
  • 历史： 以太坊最初使用工作量证明，类似于比特币，矿工通过算力竞争挖矿出块并获得ETH奖励。
  • 现状（The Merge之后）： 2022年9月成功完成了“合并”，从PoW全面过渡到权益证明。
    • 权益证明： 验证者需要质押至少32个ETH才能参与区块的创建和验证。被算法随机选中提议新区块的验证者负责打包交易并生成区块。其他验证者负责验证该区块的有效性。诚实工作会获得ETH奖励；作恶或离线会导致质押的ETH被罚没一部分。PoS更节能（能耗降低约99.95%），理论上更安全（攻击成本更高），并为未来的扩展性升级（如分片）奠定了基础。
      
      
    
    
  
  

二、发展历程与里程碑

• 2013年： 维塔利克·布特林（Vitalik Buterin）首次发布以太坊白皮书。
• 2014年： 以太坊项目正式公布，进行ETH预售（众筹）。
• 2015年7月： Frontier（前沿） 网络启动，标志着以太坊主网的诞生。
• 2016年3月： Homestead（家园） 升级，带来多项改进，标志着主网进入稳定阶段。
• 2016年6月： DAO事件： 一个大型去中心化自治组织被黑客攻击，导致大量ETH被盗。社区通过硬分叉回滚交易挽回损失，分叉后形成两条链：以太坊（遵循分叉）和以太坊经典（保留原链）。
• 2017年： 拜占庭和君士坦丁堡升级分阶段实施，优化Gas成本、调整难度炸弹、为向PoS过渡做准备。
• 2019年： 伊斯坦布尔升级，提升互操作性、优化Gas效率、增强抵抗拒绝服务攻击能力。
• 2020年12月： 信标链上线，这是运行在PoS共识机制下的独立平行链，标志着向PoS过渡的开始。用户开始可以质押ETH。
• 2021年： 伦敦升级引入EIP-1559，彻底改革了Gas费机制，引入了基础费用（Base Fee，大部分会被销毁）和小费（Priority Fee），使Gas费更可预测，并为ETH带来了通缩压力。
• 2022年9月： The Merge（合并） 成功完成。以太坊主网与信标链合并，共识机制正式从PoW切换到PoS。这是以太坊历史上最重要的升级之一。
• 2023年4月： 上海升级，启用了质押ETH的提款功能。
• 2023年3月/2024年3月： 坎昆-Deneb升级，显著降低了Layer 2 Rollup的交易成本，大幅提升了以太坊的可扩展性用户体验。
  
  

三、以太坊的主要应用场景

• 去中心化金融：
  
  
  • 借贷： 用户无需银行即可借贷加密资产（如Aave, Compound）。
  • 交易： 去中心化交易所允许用户直接点对点交易代币（如Uniswap, Sushiswap）。
  • 稳定币： 创建与法币（如美元）挂钩的加密稳定币（如DAI, USDC）。
  • 衍生品： 交易合成资产、期货、期权等。
  • 资产管理： 自动化投资策略（如Yearn Finance）。
    
    
• 非同质化代币：
  • 数字艺术与收藏品： 为数字艺术品、收藏品、游戏物品等提供独一无二的所有权证明（如CryptoPunks, Bored Ape Yacht Club）。
  • 游戏资产： 游戏内物品真正归玩家所有，可在不同平台交易。
  • 虚拟地产： 在元宇宙中买卖土地和房产。
  • 身份与认证： 代表身份、证书、门票等。
  • 知识产权： 追踪和管理数字内容的版权。
    
    
• 去中心化自治组织：
  • 基于智能合约运行的组织，决策通过代币持有者投票进行，没有传统的管理层级（如MakerDAO, Uniswap DAO）。
    
    
• 供应链管理：
  • 利用区块链的透明性和不可篡改性追踪商品的来源和流转。
    
    
• 身份系统：
  • 创建去中心化的、用户可控的数字身份解决方案。
    
    
• 预测市场：
  • 创建对现实世界事件结果进行预测和押注的市场。
    
    
• 基础设施：
  • 第2层扩展解决方案： 为了解决以太坊主网拥堵和高Gas费问题，在以太坊之上构建的扩展方案（如Optimism, Arbitrum, Polygon, zkSync），它们处理交易后将数据压缩并锚定回以太坊主网，利用主网的安全性。坎昆升级极大地优化了Layer 2的性能和成本。
  • 侧链： 与主链并行运行的独立区块链，通过双向桥接与以太坊连接（如Polygon PoS链早期形态，但Polygon也在发展Layer 2方案）。