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什么是以太坊？了解 ETH 的终极指南
如果你准备进入区块链领域，那么你最先接触到的两个名字久是比特币和以太坊。这两大巨头占据了区块链行业的大部分价值。
比特币是这个领域最有价值的资产，其建立就是为了保护这一地位。其网络功能类似于 SWIFT，提供用于转移比特币的点对点系统，并维护 BTC 交易的不可更改记录。尽管比特币专注于成为一种数字资产，但以太坊的建立远不止是一个代币转移系统。
理解以太坊的一个有效方法就是将其想象成一台全球计算机——类似于您现在正在使用的计算机。以太坊的协议允许用户运行程序并执行各种操作，为去中心化应用程序(DApp) 和 智能合约提供了一个平台。事实上，以太坊在这一领域的创新为去中心化金融(DeFi)、 现实世界资产(RWA)、 去中心化物理基础设施网络(DePIN)、 非同质化代币以及当今 Web3 中您能想到的几乎所有其他用例的兴起都奠定了基础。
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什么是以太坊？
当我们深入研究以太坊相关概念时，对区块链技术和比特币网络有基本的了解会非常有益。这些基础知识可以帮助您了解以太坊如何建立在比特币等早期区块链技术的基础上，并使其与众不同。
从最基本的层面上讲， 以太坊是一个区块链网络。它以公共数据库的形式运行，该数据库是一个庞大的计算机网络，称为节点，实时更新和维护。以太坊定期以称为区块的单位记录和更新此数据库的状态，每个区块都引用其前身以形成称为区块链的连续链。为了确保所有节点都同意区块链的状态，以太坊采用了一种称为权益证明 (PoS) 的共识机制。
以太坊网络的广泛用例
点对点网络和去中心化账本
以太坊网络以 以太币 (ETH)作为其原生加密货币。与比特币的运作方式类似，以太坊支持以太币的点对点 (P2P) 传输，允许用户无需中介即可发送和接收价值。在这种情况下，以太坊协议的主要作用是促进这些 P2P 交易，并通过其货币政策用 ETH 补偿节点（验证者）来维护网络。以太币在以太坊中的效用也反映了比特币在其自身网络中的效用，既可作为交换媒介，又可作为对帮助保护网络安全的人的奖励。
去中心化、抗审查的计算机
除了简单的价值转移之外，以太坊网络还充当一台单一的、规范的计算机，即 以太坊虚拟机 (EVM)。节点可以请求 EVM 执行任意计算，每个参与节点都会执行这些计算以验证计算的正确性。区块包含有关其周期内执行操作的信息，共识过程确保每个节点都拥有相同的结果副本，称为公共区块状态。
这些计算请求会消耗资源，并使用称为gas的计量系统进行支付 。Gas 费用以 Ether 为单位进行计量和支付。此机制可确保网络保持高效并防止滥用计算资源。重要的是，整个操作都是抗审查的；只要您有互联网连接，就没有人可以阻止您与网络交互。加密机制可确保一旦交易被验证为有效并添加到区块链中，它们就不会被更改或篡改。
可靠的区块空间来源
虽然以太坊一直为交易和计算提供区块空间，但它最近已成为生态系统中的货币化资源。以太坊的区块空间被认为是最可靠、最分散、最安全的数据空间之一，仅次于比特币。这种可信度源于以太坊广泛的验证者网络及其大量的货币资源，共同保证了其安全性。区块空间的稀缺性也确保了其最佳利用。
其他区块链网络可以利用以太坊的可靠区块空间，在以太坊网络内的沙盒环境中运行其操作。这使他们能够受益于以太坊的安全性和去中心化，而无需从头开始构建和保护自己的网络。
以太坊的用例
这些用例凸显了以太坊的变革潜力，其可以实现：
- 抗审查的网络和货币：用户可以进行交易和互动，而不必担心受到中央当局的干扰或审查。
- 开放的互联网：以太坊支持去中心化应用程序（DApps）的开发，促进数据和服务开放且可访问的互联网。
- 去中心化金融（DeFi）的基础：以太坊的智能合约功能支撑着无需传统中介机构即可运作的各种金融服务。
- 可组合的在线产品：开发人员可以构建无缝互操作的模块化应用程序，鼓励生态系统内的创新和协作。
本质上，以太坊不仅仅是一种加密货币；也是一个多功能平台，使用户和开发人员能够创建和参与去中心化的数字经济。
以太坊协议的基本概念
以下是有关以太坊协议的一些基础概念，它们将有助于为本文更复杂的讨论构建基本背景：
以太币（ETH）
以太币 (ETH)是以太坊协议的原生加密货币，就像比特币 (BTC) 是比特币网络的原生加密货币一样。然而，以太币的用途不仅限于价值存储；它还为去中心化应用程序、智能合约和金融工具的生态系统提供支持。
以太币和比特币：相似的基础，不同的用途
正如比特币维护着 BTC 交易的规范且不可更改的账本一样，以太坊也为 Ether 维护着同样的原则。“规范性”指的是区块链的 Ether 交易记录是整个网络都接受的唯一真实记录。一旦交易得到确认，它就成为以太坊不可更改账本的一部分，这意味着它不能被更改或删除。这种不可更改性至关重要，因为它保证了对系统的信任，确保没有人可以篡改 Ether 交易或操纵余额。
例如，想象一下一个共享文档，其中文件更改只能添加但不能删除或编辑；阅读文档的每个人都可以看到完整的历史记录。这种特性使以太币交易透明且不易欺诈，成为以太坊生态系统信任的支柱。
以太坊中的 Ether 作为交易媒介
在以太坊上，以太币不仅仅是一种货币，它还是一种网络交换媒介。为了理解这一点，我们可以将以太坊想象成一台全球计算机，即以太坊虚拟机 (EVM)，它可以处理智能合约程序。运行这些程序需要计算能力，就像运行任何机器一样，它需要支付费用，即 gas。
Gas 费用衡量交易所需的计算工作量，以 Ether 的形式支付给验证者。这些验证者是网络上验证和保护交易的参与者，他们通过工作赚取 ETH。如，如果您发起交易或与智能合约交互，则会支付少量 Ether 作为 Gas，以补偿验证者并确保网络平稳运行。
以太币的货币政策：通货膨胀与销毁
以太坊的货币政策既有通货膨胀的因素，也有通货紧缩的因素。当创建新区块时，会铸造新的以太币单位，从而控制通货膨胀率。然而，以太币也有一个平衡通货膨胀的机制——交易费或部分 gas 费会被“烧掉”或永久从流通中移除。
“销毁” 是指将一定数量的以太币发送到没有私钥的地址，从而销毁以太币的过程。根据网络活动量，这种销毁机制可以随着时间的推移减少以太币的总供应量。我们将在后面的部分进一步探讨这种销毁机制，并介绍其对以太坊经济的长期影响。
Ether 作为网络安全工具
为了确保以太坊网络的安全，参与者需要质押部分以太币作为网络权益，以阻止恶意行为。验证者必须在质押过程中锁定一定数量的以太币。通过这样做，他们会对网络的成功和完整性拥有既得利益，因为如果他们行为不诚实或试图破坏网络的话，他们就有可能失去质押的以太币。
可以将其视为高风险游戏中的押金；如果参与者作弊，他们就有失去押金的风险。这种质押模式是以太坊权益证明(PoS) 共识的基础，我们会在后面详细探讨。
以太币的面额：Wei 和 Gwei
以太币可以分割成更小的单位，这样即使处理零散的以太币也能进行精确交易。两种常见的面额为：
- Wei：以太币的最小单位，相当于 ETH 的 1 千万亿分之一 (10^-18)。如果我们将以太币与美元进行比较，那么 Wei 就相当于一分钱，只是规模要小得多。
- Gwei：通常用于表示 gas 费，Gwei 代表 10 亿 Wei 或 10^-9 ETH。当您看到 gas 价格报价时，通常以 Gwei 表示方便使用。例如，如果一笔交易的 gas 费是 20 Gwei，实际上指的是 200 亿 Wei。
这些面额使得有效管理甚至非常小的面值成为可能，鉴于以太坊在执行大批量、低成本交易中的作用，这是一个很实用的功能。
以太坊账户
私钥和公钥：密码基金会
每个以太坊账户的核心都是一个 私钥和公钥，它们对于确保交易安全至关重要。这些密钥是使用椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA)加密技术（特别是secp256k1 曲线）创建的。下面是其工作原理的简化视图：
- 私钥：这是一个随机生成的 256 位数字，用作唯一的数字签名。私钥是保密的，绝不能共享。
- 私钥示例：0x9c1c77ab91d10d71012d61dcb7b12aef8d509a2d13ed7c54f1e347b89720dc40
- 公钥：私钥通过ECDSA进行数学变换，生成对应的公钥。ECDSA 变换过程使得从公钥逆向计算私钥几乎不可能，这对于安全性至关重要。
由于所使用的加密算法是单向函数（称为哈希函数），因此可以自由共享公钥而不会暴露私钥。从这个角度来看，从公钥反转私钥需要比世界上现有算力更多的计算能力，这使得以太坊账户非常安全。
外部拥有账户 (EOA) 和密钥对
大多数用户使用 外部拥有账户 (EOA)与以太坊交互，这些账户依赖于密钥对。每个 EOA 都由一个私钥控制，私钥提供对账户资金和交易能力的独占访问权限。除了私钥之外，EOA 还有一个公共地址——代表账户的公钥简化形式。
公共地址本质上是账户的公开面，其他人可以向其发送以太币或其他代币。例如，如果 Alice 想向 Bob 发送一些以太币，她会使用 Bob 的公共地址作为目的地。私钥使 Bob 能够授权从他的账户进行交易，确保他只能花费自己的资金。
钱包：EOA 的实用界面
钱包 是一种软件或硬件接口，允许用户与以太坊交互并管理其EOA。钱包存储和管理私钥与公钥，使用户无需处理原始加密详细信息即可发送、接收和查看其资产。
热钱包和冷钱包
钱包主要有两种类型：
- 热钱包：这些钱包连接到互联网，方便频繁交易。但是，热钱包更容易受到在线攻击，因此通常建议用于较小金额的资金。
- 冷钱包：这些是离线钱包，将私钥存储在硬件设备或纸张上，从而提供增强的安全性。流行的冷钱包包括 Ledger 和 Trezor，非常适合长期存储大量资金，因为它们是离线的，因此更能抵御黑客攻击。
合约账户：扩展以太坊的实用性
除了 EOA，以太坊还有合约账户。与 EOA 不同，合约账户没有私钥；而是由称为智能合约的代码控制。
- 创建和功能：当用户将智能合约部署到以太坊区块链时，合约账户就会被创建。一旦创建，这些账户就会独立运行，遵循合约中编码的预定义规则。
- 限制：合约账户无法独立发起交易，必须由 EOA 触发。这种设计确保合约账户仅在提供外部输入时才采取行动，从而防止未经授权的操作。
智能合约：合约账户的核心
智能合约本质上是部署在以太坊区块链上的程序。部署智能合约后，它将成为一个具有唯一地址的合约账户，使其他人能够与其交互。例如，去中心化交易所 (DEX) 合约账户可以根据其代码中设置的条件自动执行交易。
由于合约账户由代码控制，因此具有特定的功能和限制。它们不能持有私钥或发起交易，这意味着所有操作都必须由外部触发，通常由 EOA 触发。
触发智能合约：EOA 与合约交互的示例
假设 Alice 想要使用 DEX 智能合约将 Ether 兑换为代币。此交互的展开方式如下：
Alice 的 EOA 通过向 DEX 的合约账户发送消息、指定交换详细信息并附加所需的以太币来启动交易。
DEX合约账户收到Alice的请求，执行预定义的交换函数，并将代币发送回Alice的账户。
状态变化和最终区块状态：此交易更新 Alice 的帐户和 DEX 的合约帐户中的以太币和代币余额，最终确定区块链的状态。
此流程中的每个步骤都需要计算资源，即 gas。处理合约代码和更新网络状态需要消耗 gas。操作越复杂，所需的 gas 就越多，Alice 会以 Ether 的形式支付这些 gas 作为对验证者的补偿。
Solidity：智能合约的语言
以太坊上的智能合约是用 Solidity 编写的，Solidity 是专为该平台设计的编程语言。Solidity 允许开发人员编写代码来确定合约账户的行为方式，定义功能、存储和规则。
例如，用 Solidity 编写的众筹合约可能包括接受资金、检查筹资目标以及在未达到目标时退还资金的功能。Solidity 的语法类似于 JavaScript，因此许多开发人员都可以使用它。借助 Solidity，以太坊网络已成为开发人员创建跨行业去中心化应用程序 (DApp) 的灵活平台。
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以太坊代币标准：实现多功能数字资产
以太坊催生了各种代币标准，每种标准都旨在支持不同的数字资产和应用程序。代币标准就像模板一样，定义了在以太坊网络上创建和管理代币的规则。让我们来看看最流行的标准以及它们的使用方式。
ERC-20 代币：可替代代币的标准
ERC-20 是以太坊上最常见的代币标准，用于创建可替代代币（相同且可互换的代币）。每个 ERC-20 代币都遵循相同的基本原则，因此它们易于在支持该标准的钱包和平台之间转移、存储和交换。ERC-20 代币遵循一组标准化功能，例如转移和批准，确保与各种基于以太坊的应用程序兼容。
ERC-20 代币的一些著名示例包括：
- USDT（Tether）：与美元挂钩的稳定币，广泛用于交易和支付。
- LINK（Chainlink）： Chainlink 网络的代币，支持去中心化预言机。
- UNI（Uniswap）： Uniswap 去中心化交易所的治理代币。
ERC-20 代币已成为去中心化金融（DeFi）的支柱，为以太坊上的交易、借贷和质押应用提供支持。
ERC-721 代币：非同质化代币标准
ERC-721 标准专为非同质化代币 (NFT)而设计，NFT 是一种独特的数字资产，无法像 ERC-20 代币那样一一互换。每个 ERC-721 代币都有一个唯一标识符，使其能够代表特定资产的个人所有权。该标准在数字收藏品、艺术品和其他受益于独特、可验证的区块链所有权的资产的兴起中发挥了关键作用。有专门的市场可以交易 NFT。以下是顶级 NFT 市场的列表。
流行的 ERC-721 NFT 示例包括：
CryptoKitties：最早的 NFT 项目之一，用户可以饲养和交易数字猫，每只猫都有独特的特征。
- Bored Ape Yacht Club：一组独特的手绘猿猴角色，具有很高的收藏价值。
- Decentraland LAND： Decentraland 元宇宙中的虚拟房地产地块，每个都有自己的坐标和独特属性。
ERC-721 代币为数字资产带来了新的个性和所有权水平，为艺术、游戏和虚拟房地产带来了新的价值形式。
ERC-1155 代币：多代币标准
ERC-1155 结合了 ERC-20 和 ERC-721 的功能，非常适合创建包含可替代和不可替代代币的集合。此标准是为游戏和其他用户可能需要在单个合约中使用多种资产的用例而开发的。例如，在视频游戏中，玩家可能同时持有游戏内货币（可替代）和独特的武器或盔甲（不可替代），所有这些都通过单个 ERC-1155 合约进行管理。
ERC-1155 代币的示例包括：
- Enjin Coin（ENJ）：一个允许用户创建可替代和不可替代的游戏资产的游戏平台。
- Gods Unchained：一款基于区块链的纸牌游戏，玩家拥有独特的纸牌（不可替代）以及代币（可替代）等游戏内资产。
通过在单个合约中允许多种资产，ERC-1155 减少了所需的合约，从而使交易更加高效且成本更低。
代币作为代币合约
以太坊上的代币实际上是代币合约，是特定类型的智能合约。每个代币都是一个单独的合约，维护自己的交易和余额账本。例如，当您购买 ERC-20 代币时，您不会直接将其放在钱包中；相反，代币合约会更新其账本以反映您的所有权。这样一来，代币就是特殊类型的智能合约，可作为用于跟踪代币余额的去中心化数据库。
当您转移 ERC-20 代币时，代币合约会更新其内部账本，减少您的余额并增加接收者的余额。这种方法可确保区块链上所有与代币相关的交易都是透明且可验证的。
以太币是 ERC-20 代币吗？澄清一个常见误解
一个常见的误解是，以太币 (ETH) 是一种 ERC-20 代币。然而，事实并非如此。ERC-20 标准允许开发人员在以太坊网络上设计新代币。另一方面，以太币是以太坊的原生货币，以太坊本身会跟踪以太币交易。这使得以太币独一无二——它不需要智能合约来管理交易，而以太坊协议本身则需要。
由于 Ether 不存在于任何代币合约中，因此它不是 ERC-20 代币。相反，ERC-20 代币只是使用智能合约在以太坊上创建的附加资产，而 Ether 则是推动整个以太坊生态系统发展的货币。
以太坊区块：区块链的基石
以太坊区块是以太坊区块链结构的基础。它们包含交易批次、基本数据和对先前区块的引用，从而创建连续且可验证的信息链。接下来让我们探索以太坊区块是什么、它们是如何制作的以及它们包含的组件。
区块作为交易批次
以太坊区块本质上是一组分组并确认的交易。每个区块都包含前一个区块的哈希值，该哈希值将其链接到链，形成一个完整的序列，可以追溯到第一个区块（创世区块）。这种结构确保每个区块都是相连的，因此不可能在不改变整个链的情况下修改单个区块。
这种基于哈希的链接构成了以太坊安全性和透明度的核心。由于每个区块都依赖于前一个区块，因此任何篡改过去交易的企图都会立即显现出来。网络上的每个参与者都可以验证整个交易历史，确保网络中的所有节点都同意以太坊的精确交易历史和状态。
确保同步和共识
区块是所有网络参与者维持以太坊同步状态的机制。添加新区块时，它会使用最新确认的交易集更新整个网络。这种同步至关重要，因为它确保以太坊上的每个节点共享账户余额、智能合约状态和交易历史记录的一致视图。
通过这一过程，以太坊的区块链达成共识，即网络当前状态的所有节点之间达成一致。这种共识对于维护信任和防止欺诈或冲突记录至关重要。
创建区块：验证者的角色
在以太坊的权益证明 (PoS) 系统中，验证者创建新区块。以太坊不使用耗能的挖矿，而是随机选择一个验证者来提议每个新区块。该验证者将待处理的交易组装成一个区块，附加必要的信息（例如前一个区块的哈希值），并将其广播到网络进行验证。
一旦区块被提出，网络上的其他验证者就会验证其内容，确保所有交易都是合法的，并且区块符合以太坊的规则。当超过 2/3 的验证者同意时，该区块将被添加到链中，而提出该区块的验证者将获得交易费和新铸造的以太币作为奖励。
以太坊区块内部：关键组件
以太坊区块包含几个关键的信息：
- 交易数据：这是区块的主要内容，记录了区块中包含的所有交易。每笔交易都包含发送者和接收者的地址、转账的以太币或代币数量、支付的 gas 费用等详细信息。
- 状态数据：以太坊独特的基于账户的模型意味着每个区块还包含状态数据，用于跟踪每个账户的余额和智能合约的状态。此状态数据代表以太坊上所有过去交易的累积效应，包括代币余额和智能合约变量的更新。
- 区块头：区块头是一段紧凑的元数据，概括了区块的关键属性。它包括：父哈希：前一个块的哈希，将新块与其前身链接起来并形成区块链。
- 状态根：一种加密根，它汇总了区块交易应用之后所有账户和合约的状态。
- 交易根：总结区块中所有交易的根哈希，确保其完整性。
- 收据根：存储每笔交易的元数据（如使用的 gas 和生成的日志）的根，有助于追踪合同执行的结果。
难度和随机数（在较旧的 PoW 区块中）：尽管现在在 PoS 下已基本过时，但这些字段表示在以太坊以前的工作量证明 (PoW) 模型下区块的难度级别。
这些组件使每个以太坊区块都能够充当交易和网络状态更新的独立记录。每个节点都可以通过检查区块的哈希值并验证其交易和状态更改是否符合以太坊的规则来验证区块。
总而言之，区块既是交易容器，又是共识检查点，使以太坊的去中心化网络能够保持一致且防篡改的历史记录。通过检查这些区块，任何参与者都可以验证整个链的完整性，并相信以太坊的状态是准确且安全的。
权益证明：以太坊向节能共识的转变
最初，以太坊采用 与比特币类似的工作量证明 (PoW)共识模型。这种方法要求矿工解决复杂的加密难题来验证交易并创建新区块。然而，PoW 的能源需求以及可扩展性问题导致了一次重大升级，即信标链硬分叉，该升级于 2022 年 9 月将以太坊过渡到权益证明 (PoS)。这一转变旨在使以太坊更加可持续、安全和高效。
理解权益证明和验证者的作用
在以太坊的 PoS 系统中，想要帮助保护网络安全的参与者将成为验证者，而不是矿工。要成为验证者，参与者必须“质押”至少 32 ETH — 这是一种承诺，可作为押金，表明他们是值得信赖的网络成员。
验证者在 PoS 过程中发挥着关键作用：
他们负责提出和验证新的区块。
验证者也参与最终确定过程，巩固以太坊的状态并确保其交易历史。
如果选择验证者来提议区块，他们会组织待处理的交易，创建新的区块并将其广播到网络。其他验证者会验证新区块的内容以确认其合法性，从而建立安全且去中心化的共识。
以太坊 PoS 系统的关键指标
几个核心指标定义了以太坊的 PoS 流程：
区块时间：在以太坊的当前网络中，每个 PoS 区块大约每 12 秒创建一次。此间隔可确保高效处理交易并提供稳定的新区块流，从而保持网络响应。
- 最终性：以太坊的 PoS 模型包含一个称为最终性的概念，它标志着交易被视为永久且无法逆转的点。最终性每32个时隙发生一次，一个时隙是可以提出区块的 12 秒间隔。这意味着每 6.4 分钟，以太坊就会达到最终状态，巩固区块链并确保最近的交易不可更改。
- 削减：以太坊采用削减来维护安全性并防止恶意行为。假设验证者行为不诚实或未能履行其职责（例如试图提出有冲突的区块）。在这种情况下，他们可能会面临其质押的 ETH 的一部分被“削减”或永久移除的风险。这种惩罚是一种威慑，可以促进诚实参与并确保以太坊的加密经济安全。
Liquid Staking 和 LST 项目的兴起
传统质押要求验证者锁定其 ETH，而流动质押则允许质押者保持其资产的流动性。在流动质押中，用户会收到代表其质押 ETH 的流动质押代币 (LST)，使他们能够在以太坊生态系统的其他部分（例如 DeFi）使用这些代币，同时保持其原始 ETH 的质押状态。
尽管流动性质押不是以太坊核心协议的一部分，但它已经变得非常流行，所有质押的 ETH 中有很大一部分都流经流动性质押项目。顶级流动性质押提供商包括：
- Lido：最大的流动性质押协议，用户可以收到 stETH（质押 ETH 的代币化版本）。
- Rocket Pool：一种去中心化的质押服务，提供 rETH 作为流动代币，允许用户质押较少金额或作为节点运营商。
- Puffer finance：一家较新的流动性质押提供商，旨在提供具有高安全性功能的更易于访问的质押选项。
这些项目为质押者提供了灵活性和流动性，使更广泛的以太坊社区能够更容易地进行质押，同时通过鼓励更多的质押参与来加强以太坊的安全性。
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去中心化应用程序 (DApps) 和 DeFi
基于我们之前对智能合约的讨论， 去中心化应用程序（DApps）在以太坊区块链上运行，利用其去中心化的基础设施来提供无需集中控制的服务。
- 在 EVM 中执行： DApp 在以太坊虚拟机 (EVM)（以太坊的全局计算环境）中运行。EVM 处理智能合约，确保 DApp 在所有网络节点上一致执行。
- 通过智能合约实现可编程性： DApp 可通过以以太坊主要编程语言 Solidity 编写的智能合约进行编程。这些合约定义了管理 DApp 操作的逻辑和规则，从而实现了各种功能。
- 图灵完备性： EVM 是图灵完备的，这意味着只要有足够的资源，它就可以执行任何计算。此功能允许开发人员创建复杂且多功能的 DApp。但是，为了防止无限循环和过度的资源消耗，以太坊要求对计算收取 gas 费。如果没有这样的机制，非终止进程可能会消耗无限的 gas，从而导致网络拥塞和潜在的滥用。
以太坊生态系统中突出的 DApp 类别：
- 去中心化金融（DeFi）：提供无需中介的借贷和交易等金融服务的平台。
- 现实世界资产 (RWA)：将实物资产（例如房地产或商品）标记化的 DApp，实现链上所有权和交易。
- 去中心化物理基础设施（DePIN）：通过区块链技术去中心化物理基础设施服务（如网络或存储）的项目。
- 游戏金融（GameFi）：将游戏与财务激励相结合，让玩家通过游戏赚取加密货币。
- 社交金融（SocialFi）：将社交网络与金融元素相结合，使用户能够通过内容和互动获得收益。
- 流动性质押：允许用户质押加密货币，同时通过质押资产的代币化表示保持流动性的服务。
- 重新质押：允许用户跨多种协议质押资产的机制，从而提高收益机会。
- 收益稳定币：提供利息或收益的稳定币，在保持稳定价值的同时提供被动收入。
- 非同质化代币 (NFT)：用于创建、购买和出售代表特定物品或内容所有权的独特数字资产的平台。
- 去中心化交易所（DEX）：无需中心中介，即可实现点对点加密货币交易的平台。
什么是去中心化金融（DeFi）？
去中心化金融 (DeFi) 是指建立在区块链网络（主要是以太坊）上的广泛金融应用生态系统，这些应用无需银行或经纪人等传统中介机构即可运行。DeFi 旨在创建一个开放、无需许可且透明的金融系统，任何有互联网连接的人都可以访问。
DeFi 的意义：
- 与中心化金融对比：传统金融体系通常具有中心化控制、可访问性有限和潜在效率低下的特点。DeFi 通过提供更具包容性且抗审查的去中心化替代方案来解决这些问题。
- DeFi 中的稳定币： 稳定币是与稳定资产（例如法定货币）挂钩的加密货币，旨在最大程度地降低价格波动。它们是 DeFi 领域不可或缺的一部分，可充当各种协议中的稳定交换媒介和记账单位。稳定币通过提供一致的价值参考来促进借贷和交易活动。
截至 2024 年 11 月，以太坊 DeFi 生态系统中的总锁定价值 (TVL) 已达到约 1920 亿美元，创下 15 个月以来的最高水平，并标志着该领域的再次增长。
这一可观的估值凸显了DeFi 在金融领域日益重要的地位，它提供了超越传统金融限制的创新解决方案和机会。
区块链探索者：区块链的窗口
区块链技术的独特功能之一就是其完全透明性。以太坊网络上的每笔交易都是公开可见的，从而创建了一个开放的账本，其中记录了所有活动，任何人都可以验证。不仅交易透明，而且以太坊上的智能合约数据也是开源的，允许用户查看合约的代码并验证其功能。这种开放性使参与者能够信任网络，而无需集中式的权威。
区块链浏览器：链上数据浏览器
为了使这些数据易于访问，区块链浏览器就像区块链的网络浏览器一样。当您使用搜索引擎查找网站时，区块链浏览器可让您搜索和查看链上数据，包括交易详情、账户余额和智能合约信息。
Etherscan 是以太坊使用最广泛的区块链浏览器。它提供了一个用户友好的界面来浏览以太坊的区块链，从而可以跟踪交易、检查合约细节并分析链上指标。以下是 Etherscan 提供的一些关键功能：
- 追踪交易轨迹： Etherscan 允许用户输入任何以太坊地址或交易哈希来查看整个 交易历史记录。您可以追踪代币、以太币转移和其他活动的路径，从而深入了解资产在网络中的移动方式。
- 验证转账：用户可以验证以太币和代币的转账，确保付款或转账已成功完成。每笔交易条目都包含发送者和接收者地址、交易金额和时间戳等详细信息，所有这些都记录在区块链上。
- 审计智能合约：由于以太坊智能合约是开源的，因此用户可以直接在 Etherscan 上查看其代码。这样就可以审计合约、检查潜在风险并了解流行的去中心化应用程序 (DApp) 的功能。审计智能合约可以让用户在交互之前评估合约是否值得信赖。
- 检查合约余额： Etherscan 允许用户检查 EOA（外部拥有账户）和合约账户的余额。此功能有助于跟踪去中心化应用程序、流动性池或其他 DeFi 项目的持有情况，从而提供有关资金存储位置和资金管理方式的透明度。
- 查看链上指标： Etherscan 提供对网络指标的洞察，例如 gas 价格、区块时间和活跃验证者数量。用户还可以查看有关网络活动的信息，包括交易量和随时间变化的趋势。这些指标让用户可以更深入地了解以太坊的网络健康状况和使用情况。
像 Etherscan 这样的区块链浏览器对于任何与以太坊交互的人来说都是必不可少工具，因为它们可以透明地查看区块链的运行情况。通过使所有交易和合约数据都易于访问，它们秉承了以太坊的开放性和安全性原则，使用户能够独立验证和探索网络。
了解以太币货币政策
以太坊对其原生货币以太币 (ETH) 的处理方式独一无二。以太坊采用 无限供应模型进行编程，而比特币则有供应上限。然而，为了防止 ETH 流通量过大，以太坊实施了一项名为 EIP-1559 的基本升级，该升级在新 ETH 进入系统和旧 ETH 被移除之间引入了平衡。
以太坊区块和供应控制
随着以太坊向权益证明 (PoS) 过渡，ETH 的供应现在受到网络需求和 gas 费用的影响。在 PoS 中取代矿工的验证者会根据用户交易需求创建区块。每个区块都会根据用户将支付的 gas 费用和协议的动态 gas 管理来调整整体 ETH 供应量。
什么是 Gas？
在以太坊上，gas 衡量执行链上交易所需的计算资源。每个操作（发送 ETH、与智能合约交互或部署新的 DApp）都会消耗 gas。gas 费用由交易中消耗的 gas 单位乘以当前 gas 价格（以 gwei 为单位，其中 1 gwei = 10^-9 ETH）确定。
EIP-1559 引入了一种新的 Gas 费用结构，每笔交易的 Gas 费用分为两部分：
- 基本费用：这是有效交易所需的最低 gas 费用。基本费用由网络决定，并根据交易量和网络需求而波动。成功执行交易后，它将从以太坊的供应中消耗掉。
- 优先费：用户可以在基本费用之上添加小费，称为优先费，以激励验证者将其交易纳入下一个区块。优先费越高，交易处理速度越快。
大多数以太坊钱包允许用户设置 gas 限额，限制用户愿意支付的优先费用。这可以保护用户免受过高的费用，因为设置 gas 限额可以防止他们的交易无休止地消耗资金。如果网络需求很高，用户可以设置更高的优先费来避免延迟。但是，如果交易失败或被忽略，处理请求所花费的任何 gas 都不会退还。
以太坊区块分解和 Gas 管理
以太坊区块的大小由区块内消耗的总 gas 量决定。每 12 秒，网络会随机选择一个验证者来提出一个新区块，区块大小目标为 1500 万 gas，但最大限额为 3000 万 gas。
为了防止交易成本和网络存储需求飙升，以太坊会根据与目标区块大小的接近程度动态调整基本费用：
- 目标区块大小：理想的区块大小是1500万gas。
- 基础费用调整：如果连续两个区块消耗的 Gas 量超过 1500 万，则每个区块的基础费用增加 12.5%。此调整持续进行，直到某个区块消耗的 Gas 量低于 1500 万，此时每个区块的基础费用减少 12.5%。
EIP-1559 的 gas 模型并非旨在降低 gas 费用，而是使其更加可预测。通过根据区块使用情况调整基本费用，以太坊可确保更平稳的定价，减少之前导致交易成本波动的突然波动。
深入了解 ETH 通胀和通缩
EIP-1559 的主要影响之一是它对 ETH 供应动态的影响。每个新区块都会产生少量新 ETH，从而增加总供应量。然而，该协议也会销毁基础费用（即用户支付的 gas 费用的一部分），从而有效地将 ETH 剔除出流通领域。
这种销毁机制导致许多人将 ETH 描述为通货紧缩货币，但这种说法并不完全准确。只有当销毁的 ETH 数量超过铸造的数量时，以太坊才会出现通货紧缩，这种情况发生在基本费用飙升的高需求时期。如果需求下降，ETH 销毁的速度就会减慢，从而使总供应量增加。
结果是通货膨胀和通货紧缩之间实现了独特的平衡，由网络的需求和使用情况控制。在高峰时段，随着更多的 ETH 被销毁，ETH 供应量会收缩，而需求下降则会导致净正铸造。这种机制有助于保持以太坊的供应更加平衡，并能对市场状况做出反应。
以太坊区块链层：以太坊网络的基础
以太坊的主网分为三个核心层，每个层都发挥着特定作用，确保区块链安全、实用且去中心化。这些层（数据可用性层、共识层和执行层(EVM)）对于以太坊的运行至关重要。它们共同构成了一个完整的区块链，但根据任务而非物理边界进行划分。每个层都包含在以太坊的验证器节点中，从而创建了一个统一而模块化的架构。
数据可用性层
数据可用性层使所有参与者都可以访问交易数据。当用户与以太坊交互时，每笔交易和智能合约交互都会生成必须广播到网络的数据。此层确保验证者和节点可以使用这些数据，从而使他们能够验证交易并同步以太坊的状态。
数据可用性至关重要，因为它可以保证所有节点都看到相同的数据，保持透明度并防止数据被恶意行为者保留或隐藏。这一层是保持网络活跃度和确保每个验证者都可以独立验证链状态的关键。
共识层
共识层是以太坊安全的支柱。它协调以太坊的权益证明 (PoS) 共识机制，验证者在该机制中就区块链的当前状态达成一致。该层负责验证交易、添加新区块并确保所有节点遵循相同的规则。
通过这一层，以太坊就合法交易达成共识并最终确定，从而抵御双重支付攻击和网络操纵。共识层保持以太坊的去中心化，因为验证者共同努力维护和保护链。
执行层（EVM）
执行层，也称为以太坊虚拟机 (EVM)，是智能合约和交易的实际执行层。此层处理计算、管理智能合约逻辑并更新账户余额。您可以将其视为以太坊的计算引擎，处理从代币转移到 DeFi 协议的所有事务。
EVM 使以太坊能够充当可编程区块链，能够运行去中心化应用程序 (DApp) 和复杂的合约逻辑。通过将执行与数据可用性和共识分开，以太坊可以高效地专注于每项任务，而不会使网络不堪重负。
这些层如何创建以太坊主网
这些层结合在一起构成了以太坊主网。它们存在于每个验证器节点中，提供不同的功能，同时在其架构内保持互连。这种职责分离使以太坊网络更具弹性，因为每个层都独立管理核心区块链功能，使验证器能够在整个网络中维护一致且经过验证的账本。
可扩展性的三难困境
与大多数区块链一样，以太坊也面临着可扩展性的三难困境，即同时实现可扩展性、安全性和去中心化的挑战。当区块链层的所有任务（数据可用性、共识和执行）都由同一节点网络执行时，它们会造成限制可扩展性的瓶颈。以下是三难困境的每个支柱受到的影响：
- 安全性：以太坊通过优先考虑共识层来维持强大的安全标准。然而，提高网络安全性往往意味着牺牲速度。
- 去中心化：去中心化要求验证者分担责任，防止一方控制网络。但是，由于所有层都在每个节点上共同执行任务，因此很难在不牺牲一定程度的去中心化的情况下进行扩展。
- 可扩展性：为了使以太坊能够快速处理更多交易，网络需要提高吞吐量。但是，随着所有层级的合并，更高的交易量会给每一层带来压力，尤其是执行层，从而导致处理时间变慢。
以太坊的三难困境在于平衡这三个目标，因为过分强调其中一个目标就会影响其他目标。为了在不损害安全性或去中心化的情况下实现扩展，以太坊采用了以 Rollup 为中心的路线图。
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以 Rollup 为中心的路线图：以太坊解决三难困境的解决方案
为了克服这个三难困境，以太坊采用了以汇总为中心的路线图，将可扩展性功能转移到新的层，同时保持主网的安全和分散。
- 注重安全性和去中心化：根据此路线图，以太坊的主网经过优化，可处理数据可用性和共识层，而执行层则部分转移到单独的层。通过注重安全性和去中心化，以太坊可以保持网络的完整性，同时通过外部解决方案实现更大的可扩展性。
- 引入第 2 层解决方案：该路线图促成了第 2 层 (L2) 解决方案或“rollups”的开发。第 2 层协议是专门的执行环境，可处理以太坊主链之外的许多交易，但会定期向以太坊主网报告。Rollups 处理链下执行，然后将交易数据打包并提交到以太坊主网以确保安全性和最终确定性。
这种以 rollup 为中心的方法通过分配工作负载解决了以太坊的可扩展性问题。主网确保数据可用性和共识，而第 2 层生态系统提供高效的交易处理。随着第 2 层网络的不断发展，以太坊的生态系统在保持安全性和去中心化的同时，也能够更好地处理高需求。
扩展以太坊生态系统：以 Rollup 为中心的路线图
在上一节中，我们讨论了以太坊主网的不同层，并介绍了以 rollup 为中心的路线图的概念。让我们深入探讨这个主题，以了解以太坊的演变以及它如何应对可扩展性挑战。
区块链模块化：拆分链条，实现更高的可扩展性
区块链模块化涉及将区块链的核心功能（数据可用性 (DA)、共识和执行）分成不同的层。通过模块化这些组件，以太坊旨在实现更高的可扩展性，同时保持生态系统的凝聚力。每一层都专注于其特定任务：
- 数据可用性层：确保所有网络参与者都可以访问交易数据。
- 共识层：通过验证和同意区块链的状态来维护网络安全。
- 执行层（EVM）：处理智能合约的计算和执行。
以太坊社区认识到，只有通过模块化以太坊，才能在不损失安全性和去中心化的情况下扩大生态系统。通过将特定功能委托给专用层，网络可以更有效地处理不断增长的需求，而不会使任何单个组件过载。
以太坊的核心优势：可信区块空间的来源
随着以太坊生态系统的发展，由于其广泛的验证者网络，它成为了最去中心化的区块链网络。以太坊的核心优势不仅在于大多数应用程序和 DeFi 项目都建立在它之上；相反，它通过由验证者支持的数据可用性层提供了最安全的区块链网络。
什么是可信区块空间？
可信区块空间是指区块链上存储和验证交易及数据的安全可靠空间。在以太坊的背景下，这种可信区块空间由数据可用性层支撑。以太坊的验证者共同促进了Web 3.0 中最安全的区块空间。
以太坊区块空间之所以特别有价值，是因为它具有任意可用性。这意味着区块空间不仅限于保护以太坊交易；其他网络也可以租用它来保护自身；作为以太坊内的沙盒环境。这个“沙盒环境”类比说明了其他协议如何利用以太坊强大的安全性，而不会干扰主网的运行。
通过提供可信的区块空间，以太坊为其他项目的安全构建提供了基础，并受益于网络的去中心化和共识机制。
以 Rollup 为中心的路线图是什么？
基于这些见解，以rollup为中心的路线图代表了以太坊不断发展的重点：使其可信的区块空间更具可扩展性和可访问性。该路线图概述了一项战略，其中以太坊的主网专注于数据可用性和共识层。相反，执行层则被转移到由第 2 层解决方案处理的新层，称为 rollup。
Rollups 是一种可扩展的解决方案，它处理以太坊主链之外的交易，但会将交易数据返回主网以确保安全性和达成共识。通过这样做可以：
- 提高可扩展性：将执行任务卸载到汇总可以减少主网上的拥堵，从而实现更高的交易吞吐量。
- 保持安全性和去中心化：由于汇总依赖于以太坊可靠的区块空间来确保安全性，因此它们继承了主网强大的安全功能。
- 增强可访问性：通过降低 gas 费用和提高交易速度，Rollups 使用户能够更经济、更高效地与以太坊生态系统进行交互。
以 rollup 为中心的路线图使以太坊能够专注于其优势——提供安全且去中心化的区块空间，而 rollup 则负责处理可扩展性。这种分工使以太坊能够可持续发展，而不会损害其基本原则。
在下一节中，我们会阐述可信的区块空间如何推动以太坊第 2 层生态系统的兴起。
以太坊第 2 层生态系统
以太坊的 第 2 层解决方案(L2) 是独立的区块链网络，与以太坊协同工作，高效执行交易，同时利用了以太坊的安全性和数据可用性。这些 L2 提供了一个可扩展的框架，可实现高交易吞吐量、降低成本和增强用户体验，同时继承以太坊的安全性和去中心化。
以太坊第 2 层工作原理
以太坊第 2 层被设计为一个独立的区块链网络，用于处理以太坊主链之外的大型交易。但是，它并非独立运作，而是依靠以太坊的数据可用性 (DA) 和共识层来确保安全性和最终性。该流程的工作原理如下：
排序器节点：Layer 2 使用一种名为 Sequencer 的专用节点来收集、验证和执行大量交易。这个 Sequencer 节点在交易排序和打包大批量交易时起到了关键作用，从而优化了吞吐量并减少了网络拥堵。
- 批量处理交易和有效性证明：一旦序列器处理一批交易，它就会构建一个组合有效性证明，以代表整个批次的完整性。一些称为 zk-rollups 的第 2 层利用零知识证明 (ZK 证明) 来创建简洁的有效性证明。ZK 证明允许这些 rollups 确认一批交易是有效的，而无需透露有关每笔交易的详细信息，从而增强隐私性和效率。
- 将批次发布到以太坊：在序列器创建有效性证明后，rollup 将捆绑的交易和证明作为单个交易发布到以太坊。此交易由部署在以太坊上的 rollup 智能合约处理，该合约根据提交的证明验证批次的有效性。
- 利用以太坊的可信区块空间：发布后，以太坊 DA 层会在整个网络中存储 rollup 数据的副本，通过保证数据可用性来有效地为 rollup 提供担保。这种设计允许 rollup 利用以太坊的可信区块空间，确保即使第2层遇到问题，数据仍可在以太坊上访问，并且用户仍能恢复其交易。
- 成本效率和安全性：通过将多笔交易批量处理为单个证明，将数据发布到以太坊的成本将分摊到该批次内的所有交易中。这大大降低了每笔交易的成本，使第 2 层能够提供低费用，同时继承以太坊的安全性、活跃性和去中心化。
总而言之，以太坊第 2 层（如 zk-rollups）通过卸载交易执行来增强可扩展性，同时依靠以太坊来保护网络的数据和完整性。以太坊可以通过这种共生关系持续扩展，而不会牺牲安全性或去中心化。
Proto-Danksharding：让可信区块空间更便宜
2024 年 3 月，以太坊实施了 Dencun 升级，引入了 EIP-4844，即 Proto-Danksharding。这一重大改进将第 2 层解决方案的可信区块空间成本降低了近 90%，从而提高了以太坊生态系统的可扩展性和效率。
通过计算机类比来理解升级
为了了解此次升级的影响，让我们重新回顾一下之前将以太坊比作计算机的比喻：
- 升级前：第 2 层解决方案将其交易数据存储在以太坊的 RAM 中。在计算中，RAM 是进行活动处理的地方；它的容量有限且相对昂贵。在以太坊中，这对应CALLDATA，即处理和存储交易数据的空间。在 CALLDATA 中存储大量数据成本高昂，并且受到空间限制的限制。
- 升级后：通过 Dencun 升级，Layer 2 解决方案将数据存储在以太坊的 ROM 中。ROM 用于不需要持续处理的存储，可提供更大的容量和更低的成本。在以太坊中，这种新的存储方法称为 BLOB DATA（二进制大对象数据）。通过将数据存储从 CALLDATA 转移到 BLOB DATA，Layer 2 可以更高效、更经济地存储信息。
介绍 Blob 数据和 Blob Gas
Dencun 升级提供了一种新的存储格式，并引入了一种名为 Blob Gas 的独立 gas 机制。该系统与现有的 gas 机制并行运行，保持了类似的结构，但成本却低得多。通过使用 Blob Gas，BLOB DATA 交易变得更加经济，从而降低了第 2 层操作的总体费用。
对以太坊生态系统的影响
通过启用 BLOB DATA 和 Blob Gas，以太坊使其可信区块空间更易于访问且价格更实惠。这一进步促进了第 2 层生态系统的增长，实现了更高的交易吞吐量和更低的费用。因此，以太坊巩固了其作为 Web3.0 中最大的互联链网络的地位，为去中心化应用程序提供了一个可扩展且安全的平台。
以太坊路线图：升级的历史和未来
以太坊的演进由一系列社区主导的提案（称为以太坊改进提案 (EIP)）引导。EIP 是提议、讨论和实施以太坊网络变更的正式流程。它们涵盖从小型技术调整到重大网络升级，对于完善以太坊的功能、可扩展性和安全性至关重要。
什么是 EIP？
EIP 是一份提议以太坊网络新功能、新流程或改进的文档。每个 EIP 都概述了提议更改背后的动机、技术细节以及对网络的预期影响。EIP 遵循结构化的生命周期，包括社区讨论、测试和最终批准或拒绝。一旦被接受，EIP 可能会被纳入未来的升级中，帮助以太坊适应新挑战并提高其整体效率。
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以太坊升级背后的过程
以太坊社区已经建立了一个粗略的研发升级体系：
- 创意和草案阶段：开发人员、研究人员或社区成员根据观察到的需求、行业趋势或创新研究提出新想法。这些想法通常会在社区内进行辩论，以评估其潜在影响。
- EIP 提案：如果某个想法获得支持，它将进入正式的 EIP 阶段，并在此阶段详细记录。提案将解释要解决的问题、概述解决方案并包含技术规格。
- 审查和讨论：以太坊社区（包括核心开发人员和利益相关者）审查 EIP。此开放流程允许根据社区意见进行反馈、改进和修改。
- 测试和开发：有前景的 EIP 进入测试阶段。在此阶段，开发人员在测试网络上模拟提议的更改，以评估其有效性、检查错误并确保与现有功能的兼容性。
- 纳入网络升级：如果测试成功，EIP 计划纳入即将到来的以太坊升级中。这些升级通常以城市或概念命名（例如“Dencun”或“Shanghai”），计划在协调版本中引入多个 EIP，逐步增强网络。
这种结构化流程可确保以太坊仍然是一个协作的、社区驱动的项目，而 EIP 则构成了持续改进的基础。在以下部分中，我们将探讨以太坊路线图中将显著推进网络的具体升级。以下是网络中通过的一些基础 EIP：
- Frontier——2015 年 7 月 30 日：这是以太坊网络的初始版本，是一个面向开发人员的基本实现。
- Frontier Thawing – 2015 年 9 月 7 日：此更新取消了每个区块的 gas 限制，允许处理交易并为未来的升级做准备。
- 霍姆斯特德——2016 年 3 月 14 日：此次升级引入了协议和网络变化，增强了网络功能并为未来的升级铺平了道路。
- DAO Fork – 2016 年 7 月 20 日：为了应对去中心化自治组织 DAO 遭受的黑客攻击，此次分叉将资金从受损合约转移到新合约，允许用户提取他们的 ETH。
- Tangerine Whistle——2016 年 10 月 18 日：此分叉解决了与低价操作代码相关的网络健康问题，减轻了拒绝服务攻击。
- 伪龙 – 2016 年 11 月 22 日：作为对 DoS 攻击的进一步回应，此次升级调整了操作码定价，启用了区块链状态“去膨胀”，并增加了重放攻击保护。
- 拜占庭 - 2017 年 10 月 16 日：此次升级减少了区块奖励，延迟了“难度炸弹”，并增加了非状态改变调用和用于第 2 层扩展的加密方法等功能。
- 君士坦丁堡 – 2019 年 2 月 28 日：此次升级减少了区块奖励，确保了网络的持续运行，优化了 gas 成本，并引入了与未创建地址交互的能力。
- 伊斯坦布尔——2019 年 12 月 8 日：此次升级优化了 Gas 成本、提高了抵御 DoS 攻击的能力、增强了第 2 层解决方案的性能、实现了与 Zcash 的互操作性并扩展了合约功能。
- 缪尔冰川——2020 年 1 月 2 日：此次升级延迟了“难度炸弹”，通过缓解不断增加的区块难度来防止网络可用性下降。
- 部署质押存款合约——2020 年 10 月 14 日：引入了以太坊的质押功能，为信标链的发布铺平了道路。
- 信标链创世——2020 年 12 月 1 日：标志着信标链的推出，这是迈向以太坊权益证明愿景的重要一步。
- 柏林——2020 年 4 月 15 日：此次升级优化了 Gas 成本并增加了对各种交易类型的支持。
- 伦敦 – 2021 年 8 月 5 日：本次升级引入了 EIP-1559，对交易费用市场进行了改革，以提高可预测性和效率。
- Altair — 2021 年 10 月 27 日：信标链的此次升级增加了对“同步委员会”的支持，方便了轻客户端，并加大了验证者的惩罚力度。
- Arrow Glacier – 2021 年 12 月 9 日：此次升级推迟了“难度炸弹”，确保了网络平稳运行。
- 灰色冰川——2022 年 6 月 30 日：与箭冰川类似，此次升级进一步延迟了“难度炸弹”。
- Bellatrix - 2022 年 9 月 6 日：此次升级为合并做好了信标链的准备，调整了验证者惩罚和分叉选择规则。
- 巴黎（合并）——2022 年 9 月 15 日：这次重大升级将以太坊从工作量证明转变为权益证明，标志着其历史上的一个重要里程碑。
- Capella（“Shapella”）——2023 年 4 月 12 日：此次升级实现了从信标链到执行层的质押提现，这对质押者来说是一项至关重要的功能。
- Cancun-Deneb（“Dencun”）——2024 年 3 月 13 日：此次升级侧重于可扩展性，引入 EIP-4844（Proto-Danksharding）以降低第 2 层汇总的数据存储成本，从而降低用户的交易费用。
以下是以太坊社区仍在研究的一些最受期待的 EIP：
账户抽象：简化以太坊用户交互
以太坊路线图中预期的升级之一是 账户抽象，这一概念旨在使以太坊上的用户交互更加灵活、高效和用户友好。传统上，以太坊有两种类型的账户：由私钥控制的外部拥有账户 (EOA) 和由代码控制的合约账户。账户抽象旨在模糊这种区别，使所有账户的运行更像智能合约，并允许自定义交易逻辑。
账户抽象本质上允许用户通过引入可编程功能（例如多重签名要求、社交恢复机制和元交易）来自定义其账户。这种灵活性对于不熟悉私钥管理的入门用户非常有用，使以太坊更易于访问且更安全。
账户抽象下的关键 EIP
两个主要的 EIP 为以太坊的账户抽象做出了贡献： EIP-4337 和 EIP-7702。让我们详细了解一下。
EIP-4337：无需共识变更的去中心化账户抽象
EIP-4337提出了一种在不改变以太坊核心共识的情况下实现账户抽象的系统。这是通过引入一种独立于标准以太坊交易模型运行的新型“用户操作”来实现的。
工作原理如下：
- 用户操作： EIP-4337 引入了一个名为“用户操作”的概念，这是用户与以太坊交互的一种方式，无需依赖传统的私钥交易。相反，这些操作由一个名为“用户操作内存池”的单独池处理。
- 捆绑器：称为捆绑器的特殊节点会聚合多个用户操作并将其作为单个交易提交到以太坊网络。这样可以更高效地处理交易，因为用户可以将多个操作批量合并为一个。
- 智能合约钱包： EIP-4337 使所有账户都可以用作智能合约钱包，这意味着用户可以添加其他逻辑，例如每日支出限额或多重签名要求。这种方法增强了安全性和用户控制力，使以太坊账户更加通用。
EIP-4337 的主要优势在于它允许在不改变以太坊底层共识机制的情况下实现账户抽象。这使得它更容易实现，同时仍能实现可定制账户和灵活交易模型的优势。
EIP-7702：EOA 临时智能合约代码
由 Vitalik Buterin 共同撰写的EIP-7702提出了一种新的交易类型，允许外部拥有账户 (EOA) 临时设置仅在交易期间可执行的智能合约代码。这种方法使 EOA 能够访问账户抽象功能，而无需永久迁移到智能合约账户或将交易控制权委托给外部合约。
EIP-7702 的关键方面包括：
- 临时合同代码： EOA 可以在其交易中包含一个 contract_code 字段，指定仅在该交易持续期间有效的代码。
- 增强功能：该机制允许 EOA 执行复杂的操作，例如 gas 赞助、批量交易和自定义执行逻辑，而无需改变其基本结构。
- 与账户抽象路线图保持一致：通过启用临时智能合约功能，EIP-7702 与以太坊的更广泛目标保持一致，即统一账户功能，同时保留 EOA 的简单性。
EIP-4337 和 EIP-7702 共同代表着朝着更加灵活和用户友好的以太坊生态系统迈出的重要一步，允许增强账户功能，而不会损害网络的安全性或需要进行广泛的结构更改。
提议者与构建者分离（PBS）：增强以太坊的安全性和可扩展性
提议者-构建者分离 (PBS) 是一项即将推出的升级，旨在通过划分验证者的核心职责来提高以太坊的安全性和可扩展性。目前，验证者负责构建和验证区块，这会带来潜在的效率低下和安全风险。使用 PBS，这些角色将由两个专门的参与者划分：区块构建者和提议者（以太坊验证者）。PBS 通过将区块构建和验证分离来优化区块空间使用，并解决 最大可提取值 (MEV) 等安全问题。
什么是最大可提取值 (MEV)，为什么它是一个安全问题？
最大可提取价值 (MEV)是指验证者通过重新排序、包含或排除区块内的交易可以获得的最大利润。MEV 的出现是因为可以利用特定的交易位置来产生利润，从而激励验证者操纵交易顺序。
MEV 漏洞利用的一个典型例子是三明治攻击，这种攻击常见于去中心化交易所 (DEX)。在三明治攻击中，验证者检测到即将发生的大额交易并执行以下操作：
验证者在大笔交易之前进行交易，以提高资产的价格。
大额交易的执行进一步提高了资产的价格。
然后，验证者在大额交易之后立即出售资产，从上涨的价格中获利。
此过程会从其他用户那里获取价值，并损害网络安全性和公平性。PBS 旨在通过引入更透明和更规范的方法来解决 MEV 问题。
PBS 的运作方式
PBS 将引入一个名为 Block Builders 的新网络参与者，专门构建最高效的区块。以下是 PBS 流程的细分：
- 区块构建者构建区块：区块构建者收集交易并使用专门的算法来创建高效的区块，以最大化网络吞吐量，同时考虑 MEV。他们生成的区块经过优化，可实现最高盈利能力，同时又不损害完整性。
- 区块拍卖：一旦区块构建者创建了区块，他们就会进入拍卖，其中提议者（以太坊验证者）选择出价最高的区块。
- 提议者进行区块验证：提议者验证所选区块内的交易，确保它们符合以太坊的标准。如果区块有效，则被网络接受。中标结果将分配给参与的建造者和提议者，从而形成一种激励结构，奖励高效的区块生产。
PBS 如何增强以太坊的安全性和可扩展性
- 高效的区块空间使用：通过区块构建者优化每个区块的构造，以太坊的区块空间得到了更有效的利用，增加了每个区块处理的交易数量，从而增强了可扩展性。
- 透明的 MEV： PBS 将 MEV 公开，并将其整合到以太坊的共识机制中。这种透明度使 MEV 实践受到监控和控制，从而降低了恶意活动的风险，并使以太坊协议能够惩罚利用 MEV 的策略。
- 降低串谋和偏见的风险：在当前系统下，验证者负责区块构建和验证，因此可能存在偏见行为或串谋。PBS 通过分离这些职责来消除这种风险，提议者只需专注于验证。这确保了中立的区块选择过程并减少了串谋的机会。
随着开发人员不断完善其设计以最大限度地提高安全性和可扩展性优势，PBS 仍在以太坊社区内积极研究和开发。
Danksharding：以太坊的全面可扩展性愿景
Danksharding 代表了以太坊可扩展性路线图的完整实现，它以 Proto-Danksharding 的基础工作为本。Proto-Danksharding 引入了 blob 携带交易（允许 rollup 在每个区块内高效地存储数据），而 Danksharding 将这一概念提升到了一个新的水平，进一步增强了网络支持高吞吐量应用程序的能力，并降低了第 2 层 (L2) 交易成本。
从原始 Danksharding 到 Danksharding
Proto-Danksharding 已在以太坊主网上线，允许每个以太坊区块携带最多 6 个数据块。这些数据块是专用于汇总的数据部分，可在不堵塞以太坊主网的情况下实现大容量交易处理。数据块提供数据，但不需要每个以太坊节点执行交易，从而减少计算压力。
如果 Proto-Danksharding 成功， 完整的 Danksharding将把每个区块的 blob 限制从 6 个增加到 64 个，从而大幅增加网络汇总数据容量并降低第 2 层解决方案的交易成本。随着每个区块的 blob 数量增加，以太坊可以处理更大量的链下交易，从而进一步减少主网的拥堵和 gas 费用。
管理增加的存储需求
尽管 Danksharding 前景光明，但增加每个区块的 blob 限制会给以太坊节点带来巨大的存储需求。更高的 blob 容量意味着每个区块中存储的数据更多，这可能会使验证者难以在不大幅增加存储空间的情况下维护区块链的完整副本。
解决这一挑战的一个建议解决方案是从主网中删除超过一个月的 blob 数据。这意味着一个月后，blob 数据将从节点上的主动存储数据中删除，从而释放空间并使存储需求更易于管理。
这个解决方案是可行的，因为：
- 最终确定数据：超过一个月的 Blob 数据已经最终确定且不可改变，这意味着它已经过彻底验证并且无法再更改。
- 分叉或不一致的风险最小：一个月后，网络分叉或不一致影响旧 blob 数据完整性的可能性极低，因此修剪是一种安全有效的减少存储开销的方法。
因此，Danksharding 为以太坊提供了一个可扩展的未来，利用优化的数据管理来支持网络的增长，并巩固以太坊作为 Web3.0 可扩展性的领先者地位。
Pectra：以太坊元 EIP
以太坊 Pectra 升级是以太坊网络即将推出的一项重要增强功能，旨在提高可扩展性、效率和用户体验。Pectra 计划于 2025 年初分两个阶段推出，它将两个之前计划的升级（Pectra和 Electra）合并为一个统一的更新。
Pectra 升级的主要特点：
- 账户抽象： Pectra 引入了账户抽象，允许用户使用各种代币（而不仅仅是以太币 (ETH)）支付 gas 费用。这种灵活性提高了用户的便利性并扩大了以太坊网络的可用性。
- 智能合约效率：此次升级包括对以太坊虚拟机 (EVM) 的改进，使智能合约执行更加高效。此增强功能降低了开发人员和用户与去中心化应用程序 (DApps) 交互的成本和复杂性。
- 验证者质押增强功能： Pectra 将验证者的最大质押额度从 32 ETH 提高到 2,048 ETH，从而提供更灵活的质押选项。此更改旨在通过容纳更大的质押操作来优化网络安全性和效率。
- 引入Verkle 树：升级实现了 Verkle 树，这是一种改进数据存储和验证过程的数据结构。这一进步通过减少需要存储的数据节点数量增强了网络的可扩展性，从而加快了交易处理速度并降低了成本。
支持第 2 层解决方案和 PeerDAS： Pectra 通过引入对等数据可用性采样 (PeerDAS) 增强了第 2 层解决方案，该技术有助于这些网络的数据处理。这项改进通过实现更高效的链下交易处理来支持以太坊的可扩展性。
通过集成这些功能，Pectra 升级旨在使以太坊更易于访问、更高效、更具可扩展性，从而使生态系统中的日常用户和开发人员受益。
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什么是以太坊：总结
回顾以太坊的生态系统，我们对这个网络的庞大和活力有了新的认识。多年来，以太坊已经从单层区块链发展成为一个复杂的生态系统，旨在容纳最广泛的应用程序、资产和用户。
尤为引人注目的是以太坊架构的讽刺性。以太坊已成为最复杂、研究最深入、应用最广泛的区块链网络，但其基本精神仍然是一个 通用平台。虽然其他第 1 层区块链（如专注于可扩展性的Solana或强调互操作性的Cosmos）都是专门构建的，但以太坊旨在成为最通用的解决方案。这种适应性使以太坊成为许多创新的中心平台，使其成为范围最全面的区块链。
此外，这次重新探索强调了我们不能再将以太坊作为一个单一网络来讨论。如今，以太坊更接近于体现互联网本身的结构——一个庞大、互联的网络，涵盖各种资产、应用程序和社区。以太坊已经不仅仅是一个区块链；它是一个支撑更广泛的 Web3.0 生态系统的平台，反映了其持续扩张和对数字世界的深远影响。
