什么是以太坊:以太坊是一個去中心化計算平臺。我們可以將其想象成一臺并不在單一設備中運行的計算機。也就是說，它可以同時在全球各地的數千臺設備中運行，即不存在特定所有者。
與比特幣和其他數字貨幣一樣，以太坊也支持轉移數字資產。但它的功能更多，允許用戶配置專屬代碼并與其他用戶開發的應用程序交互。以太坊的靈活性極強，各種復雜程序均可在以太坊平臺構建。
簡而言之，以太坊背后的核心思想是：開發人員可以在分布式網絡中創建并運行代碼，無需使用中央服務器。因此，這些應用程序在理論上不會被關停或受到審查。
以太坊和以太幣(ETH)有何區別？
以下說法可能聽上去有點繞：以太坊（Ethereum）使用的單位并不叫做Ethereum，也不叫做Ethereums。以太坊指的是協議本身，而為其賦能的代幣則稱為以太幣（縮寫為“ETH”）。
Ether coins bouncing
以太坊的價值源于何處？
之前我們提到，以太坊的代碼在分布式系統中運行。因此，程序不會遭外部人員篡改。當它們進入以太坊數據庫（即區塊鏈）后，可對其進行編程處理，讓其他人無法修改代碼。此外，數據庫對所有人可見，用戶可以在交互前審查代碼。
這些特性決定了，所有人均可隨時隨地推出無法被下線的應用程序。更有趣的是，以太坊的原生單位以太幣能夠存儲價值，為這些應用程序實施價值轉移創造了條件。我們將構成應用程序的程序稱為智能合約。在多數情況下，它們可以在無需人工介入的情況下運行。
毫無疑問，“可編程貨幣”概念吸引了眾多用戶、開發者以及企業。
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什么是區塊鏈？
區塊鏈不僅是以太坊的核心，也是存儲協議所用信息的數據庫。如果您閱讀過我們的文章《什么是比特幣？》，便會了解有關區塊鏈運行機制的基礎知識。以太坊區塊鏈與比特幣區塊鏈類似，只是數據存儲方式以及所存數據的內容存在差異。
以太坊區塊鏈好比一本可以持續添加新頁面的書。書中的每一頁稱為區塊）”，其中存儲著交易信息。如果需要添加新頁面時，則應在頁面頂部計入一個特殊值。該值表明，新的一頁是在前一頁之后有序添加的，而不是隨機插入該書本的。
從本質上講，這有點像是頁碼，它引用了前一頁的信息，有助于辨別新頁面（區塊）是否是按順序添加的。我們使用哈希運算來完成該過程。
哈希運算獲取一份數據（此時為區塊中的所有數據）并返回唯一的標識符（我們的哈希值）。兩份數據輸出同一哈希值的概率非常低，并且該過程也是單向的。因此，您可以輕松計算出哈希值，但無法逆向推算出創建哈希值的信息。在后續章節中，我們將分析為什么這是影響挖礦的關鍵因素。
現在，我們找到了按正確順序連接所有頁面的機制。任何企圖改變順序或移除頁面的操作都會令“我們的書已遭篡改”這一事實無所遁形。
想要深入了解區塊鏈？敬請閱讀我們的區塊鏈技術初學者指南。
以太坊與比特幣有何不同？
比特幣通過區塊鏈技術和金融激勵措施來構建全球數字現金體系。它引入了多項關鍵創新，幫助全球用戶在脫離中央機構的情況下協調工作。比特幣支持所有參與者在個人計算機中運行程序，讓用戶能夠在去信任化、去中心化的環境中就金融數據庫的狀態達成一致意見。
比特幣通常被視為第一代區塊鏈。開發者不愿將比特幣打造成過于復雜的系統，這令其在安全性方面獨具優勢。其設計之所以顯得缺乏靈活性，就是為了在基礎層就將安全視為第一要義。比特幣智能合約的語言確實極為受限，無法很好地適應交易之外的應用程序。
相比之下，第二代區塊鏈的功能更加豐富。除金融交易之外，此類平臺還實現了更高程度的可編程性。以太坊賦予開發人員更高的自由度，允許其試驗個人代碼，創造出各種去中心化應用程序(DApp)。
以太坊是第二代區塊鏈浪潮的先驅，至今仍占據主導地位。它與比特幣有著許多相似之處，可以執行諸多相同的功能。然而，二者的核心原理差異極大，各具優勢。
以太坊如何運作？
我們可以將以太坊定義為狀態機。也就是說，在任何給定時間點均可獲得顯示帳戶余額和智能合約當前狀態的快照。某些操作會導致狀態更新，即所有的節點都會更新快照，以此反映變更。
Transaction sheet displaying erin sending 5 eth to alice.
以太坊中的狀態轉換。
以太坊中運行的智能合約由交易（來自用戶或其他合約）觸發。當用戶向合約發送交易時，網絡中的所有節點都會運行合約代碼并記錄輸出。該過程通過以太坊虛擬機實現，其將智能合約轉換為可供計算機讀取的指令。
為了更新狀態，系統采用一種稱為挖礦的特殊機制。與比特幣類似，挖礦也是通過工作量證明完成的。稍后我們將進行深入探討。
什么是智能合約？
智能合約的本質是代碼。但它既不智能，也不屬于傳統意義上的合約。取名“智能合約”的原因在于，它能夠在特定條件下自動執行（“智能”）雙方達成的協議（“合約”）。
20世紀90年代末，計算機科學家Nick Szabo首次提出了智能合約。他以自動售貨機為例解釋了這項理念，認為可以將其視為現代智能合約的先驅。自動售貨機執行一種簡單的合約。用戶投入硬幣后，機器會按其選擇提供產品。
智能合約則將此類邏輯應用于數字環境。您可以在代碼中規定一些簡單內容，例如當合約收到兩枚以太幣時，返回“Hello, World!”。
hello world contract
在以太坊中，開發者會對其進行編碼，以便EVM能夠讀取。隨后，開發者將其發送至登記合約的特殊地址。屆時，所有人均可使用合約。除非開發者在編寫合約時設定了條件，否則合約無法刪除。
現在，合約擁有了地址。如需與之交互，用戶只需向該地址發送2枚以太幣。此舉將觸發合約代碼——網絡中所有的計算機都會運行這一操作，見證用戶已向合約付款，并將其輸出（“Hello, World!”）記錄下來。
以上可能是最基礎的以太坊功能示例之一。隨著技術不斷進步，人們能夠創建更多連接大量合約且更為精密復雜的應用程序，并且這樣的程序已經問世。
誰創造了以太坊？
2008年，化名中本聰的開發者（或開發者團體）發布了比特幣白皮書，徹底改變了數字貨幣的格局。數年后，一位名為Vitalik Buterin的年輕程序員希望將這種理念進一步推廣并應用于各類應用程序。最終，這項概念轉化為以太坊。
在2013年發表的一篇名為《以太坊：終極智能合約與去中心化應用程序平臺》的博客中，Buterin首次提出了“以太坊”。在文章中，他介紹了一種“圖靈完備區塊鏈”的理念——時間和資源充足的去中心化計算機可以運行任何應用程序。
隨著技術日益進步，市場中將涌現出更多可在區塊鏈中部署的應用程序類型，只要開發者想得到，就能做得到。以太坊希望打破比特幣有意施加的設計限制，為區塊鏈技術找到更多用武之地。
以太幣如何發放？
以太坊問世于2015年，最初供應量為7200萬枚以太幣。其中超5000萬枚代幣通過代幣銷售活動“首次代幣發行(ICO)”公開發售。參與者可在交易平臺使用法定貨幣或比特幣購買以太幣。
什么是“The DAO”與“以太坊經典”？
借助以太坊，互聯網中的開放式協作也找到了全新的呈現方式。DAO（去中心化自治組織）正是典型示例。此類實體與計算機程序類似，完全由計算機代碼控制。
該組織最早實施并且最具雄心的項目是“The DAO”。它由一些在以太坊中運行的復雜智能合約組成，以獨立風險基金的形式運作。DAO代幣以ICO的形式分發，代幣持有者同時享有股權和表決權。
然而，該項目在上線后不久便遭到漏洞攻擊，近三分之一的DAO資金慘遭不法分子盜取。雪上加霜的是，當時以太幣供應總量的14%均鎖定在DAO之中。毫無疑問，羽翼未豐的以太坊網絡因此遭受了災難性打擊。
經過磋商后，整條區塊鏈通過硬分叉方式分為兩條鏈。其中一條分叉的惡意交易得到逆轉，資金回收成功——這就是如今的“以太坊區塊鏈”。相反，原始鏈中的交易沒有逆轉并且保持了不變性，現在被稱為以太坊經典。
慘痛的教訓警示我們必須認真應對這項技術的風險，也讓我們認識到將大額財富托付于自治代碼可能適得其反。這項特殊的示例也說明了在開放環境中制定集體決策面臨巨大的挑戰。拋開安全漏洞不談，The DAO的確完美詮釋了智能合約通過互聯網實現大規模去信任化協作方面的潛力。
第2章 - 以太幣來自何處？
目錄
新以太幣是如何產生？
以太幣的總量是多少？
以太坊挖礦如何運作？
什么是以太坊燃料費？
燃料費與燃料費限額
開采一個以太坊區塊耗時多久？
什么是以太坊代幣？
新以太幣是如何產生？
之前我們簡單提到過“挖礦”。如果您熟悉比特幣，就一定知道挖礦過程是保護和更新區塊鏈的關鍵。以太坊的挖礦原理與之相同，即根據協議為挖礦參與者（費時費力且成本高昂）提供以太幣獎勵。
以太幣的總量是多少？
截止2020年2月，以太幣的總供應量約為1億1千萬枚。
與比特幣不同，以太坊在推出時并未制定專屬代幣發行計劃。比特幣通過限制供應量并逐步降低新幣產量來維護自身價值。以太坊則通過代幣為去中心化應用程序(DApp)奠定基礎。由于尚未找到最合適的代幣發行計劃類型，這個問題仍然沒有定論。
以太坊挖礦如何運作？
挖礦對于網絡安全至關重要。它確保區塊鏈可以公平合理地更新，并支持網絡在無單一決策者的情況下正常運行。在挖礦操作中，節點的子集（名副其實的“礦工”）為解決密碼學難題貢獻算力。
其實際操作是對一組未決交易及其數據進行哈希運算。為了使區塊有效，哈希值必須低于協議的設定值。如果操作失敗，礦工可以修改某些數據，然后再度嘗試。
由于存在競爭，礦工必須以最快速度完成哈希運算——哈希率因此成為礦工算力的衡量標準。網絡中的哈希率越高，密碼學難題的破解難度越大。只有礦工需要找到有效的答案，該答案在網絡中廣播后，其他參與者可以輕松驗證其有效性。
如您所料，不間斷的高速哈希運算成本高昂。作為保護網絡安全的激勵措施，礦工可以獲得獎勵。獎勵來源于區塊中的所有交易費用。他們還會收到新鮮出爐的以太幣，撰寫本文時為2枚以太幣。
什么是以太坊燃料費？
還記得前文提到的“Hello, World!”合約么？這款程序很容易運行，計算費用也不高。然而，您并不只是作為個人在計算機中運行該程序，而是在請求以太坊生態系統中的所有人一起運行。
這就引出了以下問題：當數萬人同時運行復雜合約時，會發生何種情形？如果有人將合約設定為循環運行同一套代碼，每個節點就都需要無限期運行。這些過程會占用大量資源，可能導致整個系統崩潰。
幸運的是，以太坊引入燃料費的概念來規避這種風險。如同汽車無法在燃料耗盡的情況下行駛，合約也不能在沒有燃料費的情況下運行。為了保障合約正常運行，用戶必須支付一定數量的燃料費。如果燃料費不足，合約將會終止。
從本質上講，這就是一種收費機制。我們將概念延伸到交易，即礦工的主要動機是盈利，可能忽略掉費用較低的交易。
請注意，以太幣與燃料費不同。燃料費平均價格的波動很大程度上取決于礦工。開展交易時，需要使用以太幣支付燃料費。收費機制與比特幣類似：如果網絡擁擠并且許多用戶都在參與交易，燃料費的均價將會上漲。相反，如果網絡中的活動很少，價格就會下降。
雖然燃料費的價格不斷變化，但每次操作所需的燃料費是固定的。也就是說，執行復雜合約消耗的燃料費高于簡單交易。因此，燃料費成為算力的度量標準。它可以確保系統根據用戶的以太坊資源占用率收取相應的費用。
燃料費通常只消耗一小部分以太幣，我們為其設定了更小的單位“gwei”。1 gwei相當于以太幣的十億分之一。
簡而言之，您可以運行一種長時間循環的程序，但這項操作很快會變得非常昂貴。因此，以太坊網絡中的節點有利于減少垃圾信息。
The average gas price in gwei over time
燃料費平均價格隨時間的變化情況（單位：gwei）。來源：etherscan.io
燃料費與燃料費限額
假設Alice正在進行合約交易。她計算出需要支付的燃料費（例如，通過ETH Gas Station）。也許她會設置一個較高的價格，激勵礦工盡快處理交易。
她還會設置燃料費限額，用于自我保護。合約出現問題后，消耗的燃料費將高于計劃值。燃料費限額的作用是當設置的燃料費x耗盡后，確保操作停止。相應合約隨即失效，Alice最終支付的金額不會超過初始設定值。
乍一看，這個概念似乎令人困惑。其實，這表明燃料費（及其限額）可以手動設定，而大多數錢包將會代替用戶完成設置。簡而言之，燃料費決定了礦工處理交易的速度，而燃料費限額則決定您愿意為此次交易支付的燃料費上限。
開采一個以太坊區塊耗時多久？
將新區塊加入以太坊區塊鏈的平均時間為12至19秒。如果網絡轉換為主要旨在縮短出塊時間的權益證明，則這種情況極有可能發生改變。如需了解詳情，敬請閱讀《以太坊Casper解析》。
什么是以太坊代幣？
以太坊最大的魅力在于支持用戶在鏈上創建個人資產，并且可以像以太幣一樣存儲和轉移。智能合約中規定了上述資產的治理規則，允許開發者自行設定代幣參數。其中包括代幣發行量、發行機制、可分割性以及互換性等諸多特性。在以太坊中創建代幣時可以遵循多種技術標準，最突出的稱為ERC-20 – 因此，這些代幣通常稱為“ERC 20代幣”。
這款代幣功能優異，為創新者提供了廣闊的試驗平臺，支持其在金融和技術等前沿領域展開更多嘗試。從發行統一代幣作為應用內貨幣，到生產以實體資產為基礎的獨特代幣，其設計均極為靈活。很可能還有各種精簡易行的絕佳代幣創建用例尚不為人知。
第3章 - 以太坊入門
目錄
如何購買以太幣？
如何使用信用卡/借記卡購買以太幣
如何在P2P市場購買以太幣
使用以太幣(ETH)可以購買什么？
以太坊有哪些用途？
如果不慎丟失以太幣，應該怎么辦？
以太坊交易能否恢復？
以太坊交易是私密的嗎？
以太坊能否創造收益？
如何存儲以太幣？
如何將以太幣存入幣安
如何在幣安存儲以太幣
如何從幣安提取以太幣
如何在以太坊錢包中存儲以太幣
熱錢包
冷錢包
以太坊的徽標和符號是什么？
如何購買以太幣？
如何使用信用卡/借記卡購買以太幣
幣安允許用戶通過瀏覽器順暢無阻地購買以太幣。操作步驟：
登錄數字貨幣買賣門戶。
選擇需要購買的數字貨幣(ETH)以及用于付款的貨幣。
登錄幣安賬戶。新用戶請先行注冊。
選擇支付方式。
按照提示輸入卡片詳細信息并完成身份驗證。
搞定！購買的以太幣將存入您的幣安賬戶。
如何在P2P市場購買以太幣
P2P市場也是買賣以太幣的平臺。通過幣安移動App，您可以從其他用戶手中直接購買代幣。操作步驟：
打開APP，然后登陸或注冊賬戶。
選擇一鍵買賣，然后點擊界面左上角的購買選項卡。
在彈出的交易類型中選擇一種，然后點擊購買。
您可以使用其他數字貨幣（數字貨幣支付選項卡）或法幣支付（法幣支付選項卡）。
接著，系統會要求選擇支付方式。您可以根據需要靈活挑選。
選擇購買以太幣。
此時，需要完成付款。操作完畢后，點擊標記為已付，然后確認。
賣方如期交付代幣后，交易即告完成。
使用以太幣(ETH)可以購買什么？
與比特幣不同的是，以太坊的應用環境并不局限于數字貨幣網絡。它能夠為去中心化應用程序搭建開發平臺，而以太幣作為可交易代幣，成為這種生態系統的“燃料”。因此，以太幣的主要作用是為以太坊提供效用性。
然而，以太幣也可用于購買商品和服務，扮演與其他傳統貨幣相似的角色。
Heatmap of retailers that accept ether as payment.
接受以太幣付款的零售商熱圖。來源：cryptwerk.com/coinmap
以太坊有哪些用途？
以太坊的原生貨幣“以太幣”可用作數字貨幣或抵押品。也有許多人將其視為與比特幣類似的價值存儲手段。然而，以太幣與比特幣不同，因為以太坊區塊鏈的高度可編程性賦予其更多效用。因此，以太幣成為去中心化金融應用程序、去中心化市場、交易平臺和游戲等眾多應用的命脈。
如果不慎丟失以太幣，應該怎么辦？
以太幣交易不涉及任何銀行，用戶必須對自己的資金負責。代幣可以存入交易平臺，抑或存放于個人錢包。請注意，使用個人錢包存儲資金時，務必妥善保管助記詞，以便在無法訪問錢包時恢復資金。
以太坊交易能否恢復？
數據加入以太坊區塊鏈后，幾乎無法更改或刪除。這意味著，在開展交易時，可以將其視為一成不變。因此，必須仔細檢查接收資金的目標地址是否正確。在轉移大額資金時，最好先向接收地址發送少量資金，核實其真實性。
由于智能合約遭受過一次黑客攻擊，以太坊被迫在2016年進行了硬分叉，從而有效逆轉了惡意交易。然而，這只是應對異常事件的極端措施，而非常態。
以太坊交易是私密的嗎？
所有加入以太坊區塊鏈的交易都是公開可見的。即使以太坊地址并未顯示真實姓名，觀察者也可通過其他方法確定參與者身份。
以太坊能否創造收益？
以太幣是一種波動性較大的資產，收益機遇與虧損風險并存。一些人選擇長期持有以太幣，并篤定該網絡未來將成為全球性的可編程結算層。另一些人則選擇使用以太幣與其他山寨幣進行交易。當然，這兩種策略也都存在相應的金融風險。
作為去中心化金融(DeFi)的中流砥柱，以太幣還可用于借貸、貸款抵押金、鑄造合成資產或在未來進行質押。
部分投資者可能選擇長期投資比特幣并將其作為投資組合中唯一的數字資產。相反，另一些投資者更加靈活，通過以太幣和其他山寨幣構建多元化投資組合，或者分配一定比例的資金開展短期交易（例如日間交易或波段交易）。市場中根本沒有萬能的盈利方式，每位投資者均應量力而行，根據實際情況選擇最合適的策略。
如何存儲以太幣？
存儲代幣的方式很多，每種方式各有利弊。正如其他面臨風險的事物一樣，最佳解決方案正是對眾多選項構建多元化組合。
一般來說，存儲解決方案分為托管和非托管兩種。托管解決方案表示資金可以委托給第三方保管（例如交易平臺）。此時，必須登錄托管方平臺才能交易數字貨幣資產。
非托管解決方案則恰好相反，用戶使用數字貨幣錢包自行管控資金。此類錢包不會像物理錢包那樣裝入硬幣，而是存儲區塊鏈內資產的訪問憑證——加密密鑰。請謹記：在使用非托管錢包時，務必妥善備份助記詞！
如何將以太幣存入幣安
如需將所持以太幣存入幣安，請按以下步驟操作：
登錄幣安賬戶。新用戶請先行注冊。
進入現貨錢包并點擊充值。
勾選代幣列表中的“ETH”。
選擇網絡并向相應地址中發送以太幣。
搞定！交易確認后，購買的以太幣將存入您的幣安賬戶。
如何在幣安存儲以太幣
若要積極地參與以太幣交易，則需將其存入幣安賬戶。在幣安存儲以太幣既簡單又安全。借助以太幣，用戶還可以通過貸款、質押、空投促銷以及幸運抽獎等方式享受幣安生態系統的各種福利。
如何從幣安提取以太幣
如需提取幣安帳戶中存入的以太幣，請按以下步驟操作：
登錄幣安帳戶。
進入現貨錢包并點擊提現。
勾選代幣列表中的“ETH”。
選擇網絡
輸入接收方地址和金額。
通過電子郵件認證。
搞定！交易確認后，以太幣將存入您提供的地址。
如何在以太坊錢包中存儲以太幣
如需將以太幣存入個人錢包，可選擇熱錢包或冷錢包。
熱錢包
以某種方式連入互聯網的數字貨幣錢包稱為“熱錢包”。它通常是一種移動或桌面應用程序，用戶可通過其查看余額或發送/接收代幣。熱錢包連入網絡，極易遭受攻擊，但日常支付更加青睞這種便捷方式。Trust Wallet正是一種方便快捷的移動錢包，支持多種貨幣。
冷錢包
冷錢包則是一種離線工作的數字貨幣錢包。此類錢包遠離在線攻擊向量，顯著降低遭受攻擊的概率。然而，冷錢包的便捷性一般不如熱錢包。硬件錢包和紙錢包均屬于冷錢包。后者技術過時并且極具風險，逐漸淡出用戶的視野。
敬請閱讀《數字貨幣錢包類型解析》，詳細了解錢包分類。
以太坊的徽標和符號是什么？
Vitalik Buterin設計了最初的以太坊徽標。它由兩個旋轉的求和符號“Σ”（希臘字母中的Sigma）組成。最終設計以此圖案為基礎，由稱為“八面體”的菱形組成，周圍環繞四個三角形。與其他數字貨幣類似，以太幣也有專屬的標準Unicode符號，App和網站可以輕松顯示其價值。正如美元使用“$”符號表示一樣，以太幣使用的符號為“Ξ”。
第4章 - 可擴展性、以太坊2.0與以太坊的未來
目錄
什么是可擴展性？
為什么以太坊需要擴容？
區塊鏈可擴展性的三元悖論
以太坊可以處理多少筆交易？
什么是以太坊2.0？
什么是以太坊分片？
什么是以太坊等離子體(Plasma)？
什么是以太坊匯總？
什么是以太坊權益證明(PoS)？
什么是以太坊質押？
在以太坊中需要質押多少以太幣？
在以太坊中質押能賺取多少以太幣？
抵押以太幣的鎖倉時間是多久？
質押以太坊是否有風險？
什么是可擴展性？
簡而言之，可擴展性是衡量系統增長能力的指標。例如，計算中應用的網絡或服務器可通過不同方法擴容，從而處理更多的需求。
加密貨幣中的可擴展性是指區塊鏈不斷發展，以吸納更多用戶。用戶增加意味著區塊鏈將參與更多操作和交易競爭。
為什么以太坊需要擴容？
以太坊的擁護者認為，互聯網的下一次迭代將立足于以太坊平臺。所謂的Web 3.0將帶來一種去中心化拓撲，能夠直接跳過中間機構、更加注重隱私并轉變為真正擁有自己的數據。這些基礎屬性將通過形式為智能合約的分布式計算與分布式存儲/通信協議進行構建。
為了實現目標，以太坊必須大規模提升交易處理能力，同時避免網絡的去中心化程度下降。目前，以太坊并未像比特幣一樣通過限制區塊大小來限定交易量，而只是為區塊設置了燃料費限額，即單一區塊可容納的燃料費上限。
例如，一個區塊的燃料費限額為10萬Gwei。您可以向該區塊提交10筆燃料費限額為1萬Gwei，或者2筆燃料費限額為5萬Gwei的交易。與之同時提交的其他任何交易均須等待下一個區塊。
對于所有人廣泛使用的系統來說，這種情況并不理想。如果未決交易超過區塊空間，很快就會出現積壓。此外，燃料費上漲意味著用戶必須支付更高的金額，方可使個人交易得到優先處理。也就是說，繁忙的網絡將導致特定用例的處理費用非常昂貴。
當初風靡一時的《謎戀貓》(CryptoKitties)游戲正是以太坊網絡局限性的典型例證。2017年，基于以太坊的游戲《謎戀貓》(CryptoKitties)吸引了大量用戶。他們在網絡中進行交易，飼養自己的數字貓咪（代表非同質化代幣）。這款游戲迅速普及后，待處理交易數量呈火箭式上升，最終導致網絡極度擁堵。
區塊鏈可擴展性的三元悖論
從表面上看，只要提高區塊的燃料費限額即可緩解所有可擴展性問題。換言之，上限越高，網絡在固定時間內處理的交易就越多，沒錯吧？
遺憾的是，除非犧牲以太坊的部分關鍵特性，否則這是不可行的。Vitalik Buterin提出了區塊鏈三元悖論（如下圖所示），解釋了區塊鏈必須達到的微妙平衡。
Blockchain Trilemma
區塊鏈三元悖論：(1)可擴展性、(2)安全性和(3)去中心化。
三大特性只能優化其二，無法面面俱到。以太坊和比特幣等區塊鏈都將安全性和去中心化放在首位。它們的共識算法保障網絡安全性。然而，其網絡由數千個節點組成，導致可擴展性欠佳。交易的接收和驗證均由眾多節點完成，速度遠遜于中心化方案。
另一種情況是取消區塊的燃料費限額，網絡可以同時獲得安全性與可擴展性，但去中心化程度嚴重下降。
原因在于，單一區塊中將包括更多交易，最后形成更大的區塊。而網絡中的節點仍需定期下載和廣播區塊，對硬件提出了非常嚴苛的要求。區塊的燃料費限額提升后，節點對區塊進行驗證、存儲和廣播的難度都會增加。
最終，掉隊的節點將從網絡中退出。如果繼續按這種方式運行，則只有少數性能強大的節點幸存下來，進一步加深系統的中心化程度。最終，區塊鏈將兼具安全性與可擴展性，但不再具備去中心化的特性。
最后一種情況是，區塊鏈聚焦去中心化與可擴展性。網絡通過棄用共識算法提升速度和去中心化程度，代價是安全性顯著降低。
以太坊可以處理多少筆交易？
近年來，以太坊的每秒交易量(TPS)很少超過10筆。對于這個有志成為“世界計算機”的平臺而言，這個數字令人失望。
擴容解決方案一直是以太坊路線圖的重要組成部分。等離子體(Plasma)正是擴容解決方案的典型示例。該方案旨在提升以太坊的效率，其技術同樣適用于其他區塊鏈網絡。
什么是以太坊2.0？
以太坊雖然極具潛力，但目前的確存在局限性。在上文中，我們已經討論過可擴展性的問題。簡而言之，如果以太坊希望成為新金融體系的中流砥柱，就必須顯著提升每秒處理的交易總數。鑒于該網絡的分布式特性，這一問題很難解決。多年來，以太坊的開發者也一直在尋找解決方案。
一方面，為了保證網絡的去中心化程度，必須實施一些限制。運行節點的要求越苛刻，參與者就越少，網絡也將趨于中心化。因此，提升以太坊的交易處理能力會導致節點負擔增加，最終威脅到系統的完整性。
以太坊（和其他工作量證明加密貨幣）的另一弊端是，資源消耗量極大。為了在區塊鏈中成功添加區塊，必須挖礦。然而，這種區塊創建方式必須快速執行運算，耗電量極大。
為了打破上述限制，開發者提出了一系列升級計劃，統稱為“以太坊2.0”（或ETH 2.0）。全面實施后，ETH 2.0將有效提升該網絡的性能。
什么是以太坊分片？
如上文所述，每個節點都會存儲整條區塊鏈的副本。這些節點也將隨區塊鏈的變化而更新，占用巨大的寬帶和內存。
如果使用名為分片的方法，則可避免上述過程。顧名思義，該過程將網絡劃分為不同節點子集，也就是所謂的分片。每個分片都會處理自己的交易與合約，同時仍可按要求與其他分片網絡進行通信。每個分片獨立驗證，因此無需存儲其他分片的數據。
network without sharding vs the network with sharding
2020年3月的網絡與實施分片的網絡對比
“分片”是一種復雜的擴容方式，需要開展大量的設計與實施工作。然而，如果應用成功，它將成為最有效的方法之一，讓網絡的吞吐量提升若干數量級。
什么是以太坊等離子體(Plasma)？
以太坊等離子體(Plasma)是一種鏈下可擴展性解決方案，其目的是讓交易脫離區塊鏈，從而提升交易吞吐量。在這方面，它與側鏈和支付渠道存在一定相似之處。
通過等離子體(Plasma)，二級鏈即可與以太坊區塊鏈的主鏈錨定，同時保持最低限度的通信。雖然用戶依靠主鏈解決爭端，而在二級鏈“完成”個人活動，但二者大體上是獨立運作的。
以太坊成功擴容的關鍵在于降低節點必須存儲的數據量。等離子體(Plasma)方案允許開發者在主鏈的智能合約中規定“子鏈”的一些規則。之后，信息或進程在主鏈中存儲/運行成本過高的應用程序可以自由轉移到“子鏈”進行創建。
欲了解等離子體(Plasma)的詳細介紹，敬請閱讀《什么是以太坊等離子體(Plasma)？》。
什么是以太坊匯總？
與等離子體(Plasma)類似，匯總(Rollup)也是為了將交易從主鏈中脫離，實現以太坊擴容。那么，后者如何運作呢？
答案是，主鏈中的單一合約持有二級鏈上的所有資金，并存儲該鏈當前狀態的密碼學證明。二級鏈運營商在主網合約中存入保證金，并且只向其提交有效的狀態轉換。其背后的理念是該狀態在鏈下維護，因此無需將數據存儲于區塊鏈。然而，匯總(Rollup)與等離子體(Plasma)的主要區別在于其將交易提交給主鏈的方式。通過特殊的交易類型，這種方式可以“匯總”海量交易，將其捆綁在一起成為特殊區塊，稱為匯總(Rollup)區塊。
匯總(Rollup)分為兩種不同類型：樂觀匯總(Optimistic Rollup)與零知識匯總(ZK Rollup)。兩者均通過不同方式保證狀態轉換正確無誤。
零知識匯總(ZK Rollup)使用一種名為零知識證明的密碼學驗證方法提交交易。具體而言，是采用一種稱為zk-SNARK的方法。對于具體運作細節，本文不作介紹，但我們可以這樣描述其在匯總(Rollup)的應用：通過這種方式，不同參與方可以互相證明自己擁有特定信息，但無需透露具體內容。
就零知識匯總(ZK Rollup)而言，該信息是提交至主鏈的狀態轉換。這個過程的一大優勢是幾乎可以在瞬間發生，同時最大限度降低提交損壞狀態的概率。
樂觀匯總(Optimistic Rollup)通過犧牲一定的可擴展性來提升靈活性。通過“樂觀虛擬機(OVM)”，智能合約可以在二級鏈中運行。另一方面，沒有任何密碼學證明可以證實提交給主鏈的狀態轉換是正確的。為了緩解這個問題，過程中設置了短暫的延遲，允許用戶質疑和否定提交到主鏈的無效區塊。
什么是以太坊權益證明(PoS)？
權益證明(PoS)是除了工作量證明之外的另一種區塊驗證方案。在權益證明系統中，獲得新區塊的方式并不是挖礦，而是鑄造（有時也稱為鍛造）。與礦工通過算力競爭不同，候選區塊現在由定期隨機選擇的節點（或驗證者）進行驗證。如果操作正確，其將獲得區塊的所有交易費用，也可能根據協議獲得區塊獎勵。
權益證明不涉及挖礦，因而被認為更加環保。驗證者消耗的能量不及礦工，因此可以在消費級硬件中鑄造區塊。
作為以太坊2.0的一部分，以太坊計劃通過名為Casper的升級操作從PoW過渡為PoS。雖然具體日期尚未正式確定，但第一次迭代可能在2020年啟動。
什么是以太坊質押？
在工作量證明協議中，礦工負責保障網絡安全性。他們不會作弊，因為這種行為空耗電力并會導致其喪失所有潛在獎勵。權益證明中不存在這種博弈理論，而是通過其他加密貨幣經濟學措施保障網絡安全。
不誠實行為之所以能夠得到遏制，并非是因為用戶擔心浪費能源，而是因為擔心損失資金。驗證者必須質押一定數量的代幣（成為代幣持有者）方可獲得驗證權。如果節點試圖作弊，其質押的代幣（一定數量的以太幣）將會丟失；如果節點無響應或脫機，這些代幣也將逐漸耗盡。然而，如果驗證者運行更多節點，就將獲得更多獎勵。
在以太坊中需要質押多少以太幣？
每位驗證者在以太坊中的最低預估質押量為32枚以太幣。數值設置得如此之高，導致實施51%攻擊的代價極大。
在以太坊中質押能賺取多少以太幣？
這個問題比較復雜。這項指標不僅取決于代幣抵押數量，還會受到網絡中以太幣質押總量以及通貨膨脹率的影響。粗略估算，該項目當前的年收益率大約為6%。請記住，這個數字只是估計值，未來可能發生變化。
抵押以太幣的鎖倉時間是多久？
如需從驗證者手中取回以太幣，則須加入取款隊列。如果不排隊，最短取款時間為18小時。具體時間會根據特定時段內取款的驗證者人數動態調整。
質押以太坊是否有風險？
作為負責維護網絡安全性的驗證者，您必須將各種風險納入考量范圍。如果驗證者節點長時間離線，則會損失相當一部分存款。此外，如果存款余額低于16枚以太幣，您將被移出驗證者集合。
另一項系統性風險因素也不容忽視。權益證明從未如此大規模地應用，運行中可能出現故障。軟件難免存在缺陷與漏洞，甚至可能造成毀滅性打擊——當質押價值高達數十億美元時，更是面臨重大風險。
第5章 - 以太坊和去中心化金融(DeFi)
目錄
什么是去中心化金融(DeFi)？
去中心化金融(DeFi)的用途
去中心化的金融(DeFi)能否邁入主流？
有哪些去中心化金融(DeFi)應用程序？
以太坊中的去中心化交易平臺(DEX)
什么是去中心化金融(DeFi)？
去中心化金融（簡稱“DeFi”）是一種對金融應用程序實施去中心化的活動。DeFi構建于公共的開源區塊鏈，互聯網中的所有用戶均可免費訪問（即無許可性）。這項關鍵特性有望吸引數十億人融入這個全新的全球金融體系。
在日趨成熟的DeFi生態系統中，用戶可通過點對點(P2P)網絡和去中心化應用程序(DApp)與其他用戶和智能合約進行交互。DeFi最大的優勢在于，它讓這一切成為現實，但用戶仍能掌握資金所有權。
簡而言之，去中心化金融(DeFi)活動旨在構建一種全新的金融體系，逐步打破當前體系的限制。DeFi具有相對較高的去中心化程度和龐大的開發者基礎，因此大部分DeFi目前都建立在以太坊之上。
去中心化金融(DeFi)的用途
您可能已經了解到，比特幣最大的優勢在于其無需任何中央機構協調網絡運作。如果我們以此為核心理念，開發可編程應用程序將會如何呢？這就是DeFi應用的潛力：擺脫中央“協調員”或中間機構，不會出現單點故障。
如前文所述，“開放訪問”是DeFi的最大優勢。全球有數十億人無法使用任何類型的金融服務。倘若脫離所有金融保障，我們又該如何管理自己的日常生活？這并非憑空想象，而是數十億人真實的生活寫照——DeFi的服務對象正是此類人群。
去中心化的金融(DeFi)能否邁入主流？
這些優勢似乎極具吸引力，但DeFi為何仍未占據主流市場？目前，大多數DeFi應用程序仍處于試驗階段，便捷性與靈活性亟待提高并且經常崩潰。事實證明，這種生態系統的架構設計非常困難，分布式開發環境更是讓難度進一步增加。
對于軟件工程師、博弈理論家、機制設計師等開發者而言，構建DeFi生態系統挑戰重重，任重而道遠。因此，DeFi應用程序能否邁入主流仍是未知數。
有哪些去中心化金融(DeFi)應用程序？
時下最熱門的去中心化金融(DeFi)用例當屬穩定幣。從本質上講，穩定幣是一種區塊鏈代幣，其價值與現實資產（例如法定貨幣）掛鉤。例如，BUSD的價值與美元(USD)掛鉤。此類代幣均在區塊鏈中應用，存儲和轉賬都非常方便。
另一種流行的應用程序是借貸。點對點(P2P)服務有很多，用戶將資金借貸給他人，從中賺取利息。其實，幣安借貸就是最便捷的平臺之一。操作方式非常簡單，只需將資金存入借貸錢包，第二天即可賺取利息！
然而，最令人興奮的是，DeFi幾乎可以應用于任何領域。它可以融入各類點對點(P2P)和去中心化市場，打造交易獨一無二的數字貨幣收藏品以及其他數字化物品的平臺。此類應用程序還可以創造合成資產，所有人均可為任何蘊含價值的物品創造市場。其他用武之地包括預測市場和衍生品等領域。
以太坊中的去中心化交易平臺(DEX)
去中心化交易所(DEX)允許不同用戶錢包直接進行交易。在幣安等中心化交易平臺交易時，用戶首先需要將資金轉入平臺，然后通過內部系統進行交易。
去中心化交易平臺則有所不同。通過神奇的智能合約，您可以使用數字貨幣錢包直接完成交易，規避交易平臺遭受黑客攻擊等風險。
幣安DEX正是去中心化交易平臺的典型代表。Uniswap、Kyber Network、IDEX則是構建于以太坊的佼佼者。為了最大限度保障資金安全，部分交易平臺甚至允許通過硬件錢包完成交易。
Centralized vs. decentralized exchanges
中心化與去中心化交易平臺對比。
我們通過上圖對比了中心化與去中心化交易平臺的區別。在左圖中，我們可以看到幣安處于交易雙方之間。因此，當Alice希望以代幣A交換Bob的代幣B時，二人均須將資產存入交易平臺。達成交易后，幣安將按資金比例重新分配二者的帳戶余額。
右邊是去中心化交易平臺。我們注意到，整個交易沒有第三方參與其中。Alice的代幣通過智能合約直接轉換為Bob的代幣。通過這種方式，雙方達成的合約將會自動執行，不必依賴任何中間機構。
截止2020年2月，DEX一直是以太坊區塊鏈中最常用的應用程序。然而，其成交量與中心化交易平臺相比相差甚遠。盡管如此，如果開發者和設計者持續優化用戶體驗，DEX將逐漸贏得更多用戶的青睞。有朝一日，它一定能與中心化交易平臺抗衡。
第6章 - 走進以太坊網絡
目錄
什么是以太坊節點？
以太坊節點如何運作？
以太坊全節點
以太坊輕節點
以太坊挖礦節點
如何運行以太坊節點
如何在以太坊挖礦
什么是以太坊ProgPoW？
以太坊軟件的開發者是誰？
什么是Solidity？
什么是以太坊節點？
術語“以太坊節點”是指以某種方式與以太坊網絡交互的程序。從簡單的手機錢包應用程序到存儲整個區塊鏈副本的計算機，任何設備均可扮演以太坊節點。
所有節點都以某種方式充當通信點，但以太坊網絡中的節點分為多種類型。
以太坊節點如何運作？
與比特幣不同，以太坊找不到任何程序作為參考實施方案。在比特幣生態系統中，比特幣核心是主要節點軟件，以太坊黃皮書則提出了一系列獨立（但兼容）的程序。目前最流行的是Geth和Parity。
以太坊全節點
若要以允許獨立驗證區塊鏈數據的方式連接以太坊網絡，則應使用之前提到的軟件運行全節點。
該軟件將從其他節點下載區塊，并驗證其所含交易的正確性。軟件還將運行調用的所有智能合約，確保接收的信息與其他節點相同。如果一切按計劃運行，我們可以認為所有節點設備均存儲相同的區塊鏈副本。
全節點對于以太坊的運行至關重要。如果沒有遍布全球的眾多節點，網絡將喪失其抗審查性與去中心化特性。
以太坊輕節點
通過運行全節點，您可以直接為網絡的健康和安全發展貢獻一份力量。然而，全節點通常需要使用獨立的機器完成運行和維護。對于無法（或單純不愿）運行全節點的用戶，輕節點是更好的選擇。
顧名思義，輕節點均為輕量級設備，可顯著降低資源和空間占用率。手機或筆記本電腦等便攜式設備均可作為輕節點。然而，降低開銷也要付出代價：輕節點無法完全實現自給自足。它們無法與整條區塊鏈同步，需要全節點提供相關信息。
輕節點備受商戶、服務供應商和用戶的青睞。在不必使用全節點并且運行成本過高的情況下，它們廣泛應用于支收付款。
以太坊挖礦節點
挖礦節點既可以是全節點客戶端，也可以是輕節點客戶端。“挖礦節點”這個術語的使用方式與比特幣生態系統不同，但依然應用于識別參與者。
如需參與以太坊挖礦，必須使用一些附加硬件。最常見的做法是構建礦機。用戶通過礦機將多個GPU（圖形處理器）連接起來，高速計算哈希數據。
礦工可以選擇兩種挖礦方案：單獨挖礦或加入礦池。單獨挖礦表示礦工獨自創建區塊。如果成功，則獨享挖礦獎勵。如果加入礦池，眾多礦工的哈希算力會結合起來。出塊速度得以提升，但挖礦獎勵將由眾多礦工共享。
如何運行以太坊節點
區塊鏈最重要的特性之一就是“開放訪問”。這表明任何人均可運行以太坊節點，并通過驗證交易和區塊強化網絡。
與比特幣相似，許多企業都提供即插即用的以太坊節點。如果只想啟動并運行單一節點，這種設備無疑是最佳選擇，缺點是必須為便捷性額外付費。
如前文所述，以太坊中存在眾多不同類型的節點軟件實施方案，例如Geth和Parity。若要運行個人節點，必須掌握所選實施方案的安裝流程。
除非運行名為歸檔節點的特殊節點，否則消費級筆記本電腦足以支持以太坊全節點正常運行。不過，最好不要使用日常工作設備，因為節點會嚴重拖慢運行速度。
運行個人節點時，建議設備始終在線。倘若節點離線，再次聯網時可能耗費大量的時間進行同步。因此，最好選擇造價低廉并且易于維護的設備。您甚至可以通過Raspberry Pi運行輕節點。
如何在以太坊挖礦
隨著網絡即將過渡到權益證明機制，以太坊挖礦不再是最安全的長期投資方式。過渡成功后，以太坊礦工只能將挖礦設備轉入其他網絡或直接變賣。
鑒于過渡尚未完成，參與以太坊挖礦仍需使用特殊硬件（例如GPU或ASIC）。若要獲得可觀收益，則必須定制礦機并尋找電價低廉的礦場。此外，還需創建以太坊錢包并配置相應的挖礦軟件。這一切都會耗費大量的時間和資金。在參與挖礦前，請認真考量自己能否應對各種挑戰。
什么是以太坊ProgPoW？
ProgPow代表程序化工作量證明。這是以太坊挖礦算法Ethash的擴展方案，旨在提升GPU的競爭力，使其超過ASIC。
在比特幣和以太坊社區，抗ASIC多年來一直是飽受爭議的話題。在比特幣網絡中，ASIC已經成為主要的挖礦力量。
在以太坊中，ASIC并不是主流，相當一部分礦工仍然使用GPU。然而，隨著越來越多的公司將以太坊ASIC礦機引入市場，這種情況很快就會改變。然而，ASIC到底存在什么問題呢？
一方面，ASIC明顯削弱網絡的去中心化。如果GPU礦工無法盈利，不得不停止挖礦，哈希率最終就會集中在少數礦工手中。此外，ASIC芯片的開發成本相當昂貴，坐擁開發能力與資源的公司屈指可數。這種現狀有可能導致以太坊挖礦產業集中在少數公司手中，形成一定程度的行業壟斷。
自2018年以來，ProgPow的集成一直飽受爭議。有些人認為，它有益于以太坊生態系統的健康發展。另一些人則持反對態度，認為它可能導致硬分叉。隨著權益證明機制的到來，ProgPoW能否應用于網絡仍然有待觀察。
以太坊軟件的開發者是誰？
以太坊與比特幣是一樣，均為開源平臺。所有人都可以參與協議開發，或基于協議構建應用程序。事實上，以太坊也是區塊鏈領域目前最大的開發者社區。
Andreas Antonopoulos和Gavin Wood出品的Mastering Ethereum，以及Ethereum.org推出的開發者資源等都是新晉開發者理想的入門之選。
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