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什麼是以太坊?
2023-11-18 22:54 更新

章節

  1. 以太坊基礎
  2. 以太幣來自何處?
  3. 以太坊入門
  4. 可擴展性、以太坊2.0與以太坊的未來
  5. 以太坊與去中心化金融(DeFi)
  6. 走進以太坊網路


第1章- 以太坊基礎

目錄

  • 什麼是以太坊?
  • 以太幣和以太幣(ETH)有何不同?
  • 以太坊的價值源自於何處?
  • 什麼是區塊鏈?
  • 以太幣與比特幣有何不同?
  • 以太坊如何運作?
  • 什麼是智能合約?
  • 誰創造了以太坊?
  • 以太幣如何發放?
  • 什麼是“The DAO”與“以太坊經典”?


什麼是以太坊?

以太坊是一個去中心化運算平台。我們可以將其想像成一台並不在單一裝置中運作的電腦。也就是說,它可以同時在全球各地的數千台設備中運行,即不存在特定所有者。

與比特幣和其他數位貨幣一樣,以太坊也支援轉移數位資產。但它的功能更多,允許用戶配置專屬代碼並與其他用戶開發的應用程式互動。以太坊的靈活性極強,各種複雜程式均可在以太坊平台上建置。

簡而言之,以太坊背後的核心思想是:開發人員可以在分散式網路中建立並運行程式碼,無需使用中央伺服器。因此,這些應用程式在理論上不會被關停或受到審查。


以太幣和以太幣(ETH)有何不同?

以下說法可能聽起來有點繞:以太坊(Ethereum)使用的單位並不叫做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


以太坊的價值源自於何處?

之前我們提到,以太坊的程式碼在分散式系統中運作。因此,程式不會被外部人員竄改。當它們進入以太坊資料庫(即區塊鏈)後,可對其進行程式設計處理,讓其他人無法修改程式碼。此外,資料庫對所有人可見,使用者可以在互動前審查程式碼。

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式。更有趣的是,以太坊的原生單位以太幣能夠儲存價值,為這些應用程式實施價值轉移創造了條件。我們將構成應用程式的程式稱為智能合約。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,“可程式貨幣”概念吸引了眾多用戶、開發者以及企業。


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什麼是區塊鏈?

區塊鏈不僅是以太坊的核心,也是儲存協議所用資訊的資料庫。如果您閱讀過我們的文章《什麼是比特幣? 》,便會了解有關區塊鏈運作機制的基礎知識。以太坊區塊鏈與比特幣區塊鏈類似,只是資料儲存方式以及所儲存資料的內容存在差異。

以太坊區塊鏈好比一本可以持續增加新頁面的書。書中的每一頁稱為區塊)”,其中存儲著交易資訊。如果需要新增頁面時,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後有序添加的,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,有助於辨別新頁面(區塊)是否是按順序添加的。我們使用哈希運算來完成這個過程。  

雜湊運算取得一份資料(此時為區塊中的所有資料)並傳回唯一的識別碼(我們的雜湊值)。兩份資料輸出相同雜湊值的機率非常低,而且該過程也是單向的。因此,您可以輕鬆計算出雜湊值,但無法反向推算出建立雜湊值的資訊。在後續章節中,我們將分析為什麼這是影響挖礦的關鍵因素。

現在,我們找到了一個以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“我們的書已被篡改”這一事實無所遁形。

想要深入了解區塊鏈?請閱讀我們的區塊鏈技術初學者指南。


以太幣與比特幣有何不同?

比特幣透過區塊鏈技術和金融激勵措施來建立全球數位現金體系。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。比特幣支援所有參與者在個人電腦中運行程序,讓使用者能夠在去信任化、去中心化的環境中就金融資料庫的狀態達成一致意見。

比特幣通常被視為第一代區塊鏈。開發者不願將比特幣打造成過於複雜的系統,這令其在安全性上獨具優勢。其設計之所以顯得缺乏彈性,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式。

相較之下,第二代區塊鏈的功能更加豐富。除金融交易之外,此類平台還實現了更高程度的可程式性。以太坊賦予開發人員更高的自由度,允許其試驗個人程式碼,創造出各種去中心化應用程式(DApp)。

以太坊是第二代區塊鏈浪潮的先驅,至今仍佔據主導地位。它與比特幣有著許多相似之處,可以執行許多相同的功能。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餘額和智能合約目前狀態的快照。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。當使用者向合約發送交易時,網路中的所有節點都會運行合約程式碼並記錄輸出。該過程透過以太坊虛擬機實現,其將智慧合約轉換為可供電腦讀取的指令。

為了更新狀態,系統採用稱為挖礦的特殊機制。與比特幣類似,挖礦也是透過工作量證明完成的。稍後我們將進行深入探討。


什麼是智能合約?

智能合約的本質是代碼。但它既不智能,也不屬於傳統意義上的合約。取名“智能合約”的原因在於,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,電腦科學家Nick Szabo首次提出了智慧合約。他以自動販賣機為例解釋了這個理念,認為可以將其視為現代智能合約的先驅。自動販賣機執行一種簡單的合約。用戶投入硬幣後,機器會依其選擇提供產品。

智能合約則將此類邏輯應用於數位環境。您可以在程式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。隨後,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——網路中所有的電腦都會運行此操作,見證用戶已向合約付款,並將其輸出(“Hello, World!”)記錄下來。

以上可能是最基礎的以太坊功能範例之一。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複雜的應用程序,而這樣的程式已經問世。


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,徹底改變了數位貨幣的格局。數年後,一位名為Vitalik Buterin的年輕程式設計師希望將這種理念進一步推廣並應用於各類應用程式。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式平台》的部落格中,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式。

隨著技術日益進步,市場中將湧現出更多可在區塊鏈中部署的應用程式類型,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途。


以太幣如何發放?

以太坊問世於2015年,最初供應量為7,200萬枚以太幣。其中超5000萬枚代幣透過代幣銷售活動“首次代幣發行(ICO)”公開發售。參與者可在交易平台使用法定貨幣或比特幣購買以太幣。


什麼是“The DAO”與“以太坊經典”?

藉由以太坊,網路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)正是典型例子。此類實體與電腦程式類似,完全由電腦程式碼控制。

該組織最早實施且最具雄心的專案是“The DAO”。它由一些在以太坊中運行的複雜智能合約組成,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投票權。

然而,該計畫在上線後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%都鎖定在DAO之中。毫無疑問,羽翼未豐的以太坊網路因此遭受了災難性打擊。

經過磋商後,整個區塊鏈透過硬分叉方式分成兩條鏈。其中一條分叉的惡意交易被逆轉,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並且保持了不變性,現在被稱為以太坊經典

慘痛的教訓警告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託付給自治代碼可能適得其反。這項特殊的範例也說明了在開放環境中製定集體決策面臨巨大的挑戰。拋開安全漏洞不談,The DAO的確完美詮釋了智慧合約透過網路實現大規模去信任化協作的潛力。



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?
  • 什麼是以太坊燃料費?
  • 燃料費與燃料費限額
  • 開採一個以太坊區塊耗時多久?
  • 什麼是以太幣代幣?


新以太幣如何產生?

之前我們簡單提到“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,以太坊在推出時並未制定專屬代幣發行計畫。比特幣透過限制供應量並逐步降低新幣產量來維護自身價值。以太坊則透過代幣為去中心化應用程式(DApp)奠定基礎。由於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?

挖礦對於網路安全至關重要。它確保區塊鏈可以公平合理地更新,並支援網路在無單一決策者的情況下正常運作。在挖礦作業中,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資料進行哈希運算。為了使區塊有效,哈希值必須低於協議的設定值。如果操作失敗,礦工可以修改某些數據,然後再度嘗試。

由於存在競爭,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。網路中的哈希率越高,密碼學難題的破解難度越高。只有礦工需要找到有效的答案,該答案在網路中廣播後,其他參與者可以輕鬆驗證其有效性。

如您所料,不間斷的高速雜湊運算成本高昂。作為保護網路安全的激勵措施,礦工可以獲得獎勵。獎勵來自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。


什麼是以太坊燃料費?

還記得前文提到的“Hello, World!”合約麼?這款程式很容易運行,計算費用也不高。然而,您並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:當數萬人同時執行複雜合約時,會發生何種情形? 如果有人將合約設定為循環運行同一套程式碼,每個節點就需要無限期運行。這些過程會佔用大量資源,可能導致整個系統崩潰。

幸運的是,以太坊引進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用的情況下運行。為了保障合約正常運行,使用者必須支付一定數量的燃料費。若燃料費不足,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獲利,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取決於礦工。進行交易時,需要使用以太幣支付燃料費。收費機制與比特幣類似:如果網路擁擠並且許多用戶都在參與交易,燃料費的均價將會上漲。相反,如果網路中的活動很少,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用是固定的。也就是說,執行複雜合約消耗的燃料費高於簡單交易。因此,燃料費成為算力的度量標準。它可以確保系統根據使用者的以太坊資源佔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相當於以太幣的十億分之一。

簡而言之,您可以運行長時間循環的程序,但這項操作很快就會變得非常昂貴。因此,以太坊網路中的節點有利於減少垃圾資訊。

The average gas price in gwei over time

燃料費平均價格隨時間的變化(單位:gwei)。資料來源: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,透過ETH Gas Station)。也許她會設定一個較高的價格,激勵礦工盡快處理交易。

她也會設定燃料費限額,用於自我保護。合約出現問題後,消耗的燃料費將高於計畫值。燃料費限額的作用是當設定的燃料費x耗儘後,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,這表示燃料費用(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定。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願意為此交易支付的燃料費上限。


開採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。如果網路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,請閱讀《以太坊Casper解析》


什麼是以太幣代幣?

以太坊最大的魅力在於支援用戶在鏈上創建個人資產,並且可以像以太幣一樣儲存和轉移。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台,支援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/金融卡購買以太幣
    • 如何在P2P市場購買以太幣
  • 使用以太幣(ETH )可以購買什麼?
  • 以太坊有哪些用途?
  • 如果不慎遺失以太幣,該怎麼辦?
  • 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?
  • 如何儲存以太幣?
  • 如何將以太幣存入幣安
  • 如何在幣安儲存以太幣
  • 如何從幣安中提取以太幣
  • 如何在以太坊錢包中儲存以太幣
    • 熱錢包
    • 冷錢包
  • 以太坊的標誌和符號是什麼?


如何購買以太幣?

如何使用信用卡/金融卡購買以太幣

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:


  1. 登入數位貨幣買賣入口網站。
  2. 選擇需要購買的數位貨幣(ETH)以及用於付款的貨幣。
  3. 登入幣安帳戶。新用戶請先註冊。
  4. 選擇付款方式。
  5. 按照提示輸入卡片詳細資訊並完成身份驗證。
  6. 搞定!購買的以太幣將存入您的幣安帳戶。


如何在P2P市場購買以太幣

P2P市場也是買賣以太幣的平台。透過幣安移動App,您可以從其他用戶手中直接購買代幣。操作步驟:


  1. 開啟APP,然後登陸或註冊帳號。
  2. 選擇一鍵買賣,然後點選介面左上角的購買標籤。
  3. 在彈出的交易類型中選擇一種,然後點選購買
  4. 您可以使用其他數位貨幣(數位貨幣支付選項卡)或法幣支付(法幣支付選項卡)。  
  5. 接著,系統會要求選擇付款方式。您可以根據需要靈活挑選。
  6. 選擇購買以太幣
  7. 此時,需要完成付款。操作完畢後,點選標記為已付款,然後確認
  8. 賣方如期交付代幣後,交易即告完成。


使用以太幣(ETH)可以購買什麼?

與比特幣不同的是,以太坊的應用環境並不限於數位貨幣網路。它能夠為去中心化應用程式搭建開發平台,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,以太幣也可用於購買商品和服務,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。資料來源:cryptwerk.com/coinmap


以太坊有哪些用途?

以太坊的原生貨幣“以太幣”可用作數位貨幣或抵押品。也有許多人將其視為與比特幣類似的價值儲存手段。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式、去中心化市場、交易平台和遊戲等眾多應用的命脈。


如果不慎遺失以太幣,該怎麼辦?

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台,抑或存放於個人錢包。請注意,使用個人錢包儲存資金時,請務必妥善保管助記詞,以便在無法存取錢包時恢復資金。


以太坊交易能否恢復?

資料加入以太坊區塊鏈後,幾乎無法更改或刪除。這意味著,在進行交易時,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。

由於智能合約遭受一次駭客攻擊,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。即使以太坊地址並未顯示真實姓名,觀察者也可透過其他方法確定參與者身分。


以太坊能否創造收益?

以太幣是一種波動性較大的資產,收益機會與虧損風險並存。有些人選擇長期持有以太幣,並篤定該網路未來將成為全球性的可程式結算層。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著相應的金融風險。

作為去中心化金融(DeFi)的中流砥柱,以太幣還可用於借貸、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並將其作為投資組合中唯一的數位資產。相反,有些投資者更靈活,透過以太幣和其他山寨幣建立多元化投資組合,或分配一定比例的資金進行短期交易(例如日間交易或波段交易)。市場中根本沒有萬能的獲利方式,每位投資人均應量力而行,根據實際情況選擇最適合的策略。


如何儲存以太幣?

儲存代幣的方式很多,每種方式各有優缺點。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建立多元化組合。

一般來說,儲存解決方案分為託管非託管兩種。託管解決方案表示資金可以委託給第三方保管(例如交易平台)。此時,必須登入託管方平台才能交易數位貨幣資產。

非託管解決方案則剛好相反,用戶使用數位貨幣錢包自行管控資金。這類錢包不會像實體錢包那樣裝入硬幣,而是儲存區塊鏈內資產的存取憑證——加密金鑰。請謹記:使用非託管錢包時,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:

  1. 登入幣安帳戶。新用戶請先註冊。
  2. 進入現貨錢包並點選儲值。
  3. 勾選代幣清單中的“ETH”。
  4. 選擇網路並向對應地址發送以太幣。
  5. 搞定!交易確認後,購買的以太幣將存入您的幣安帳戶。


如何在幣安儲存以太幣

若要積極參與以太幣交易,則需將其存入幣安帳戶。在幣安儲存以太幣既簡單又安全。借助以太幣,用戶還可以透過貸款、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,請依下列步驟操作:

  1. 登入幣安帳號。
  2. 進入現貨錢包並點選提現。
  3. 勾選代幣清單中的“ETH”。
  4. 選擇網路
  5. 輸入接收方位址和金額。
  6. 通過電子郵件認證。
  7. 搞定!交易確認後,以太幣將存入您提供的地址。


如何在以太坊錢包中儲存以太幣

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位貨幣錢包稱為“熱錢包”。它通常是一種行動或桌面應用程序,用戶可透過其查看餘額或發送/接收代幣。熱錢包連入網絡,極易遭受攻擊,但日常支付更青睞這種便捷方式。 Trust Wallet正是一種方便快速的行動錢包,支援多種貨幣。

冷錢包

冷錢包則是一種離線工作的數位貨幣錢包。此類錢包遠離線上攻擊向量,顯著降低遭受攻擊的機率。然而,冷錢包的便利性一般不如熱錢包。硬體錢包和紙錢包都屬於冷錢包。後者技術過時且極具風險,逐漸淡出使用者的視野。

請閱讀《數位貨幣錢包類型解析》,詳細了解錢包分類。


以太坊的標誌和符號是什麼?

Vitalik Buterin設計了最初的以太坊標誌。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,周圍環繞著四個三角形。與其他數位貨幣類似,以太幣也有專屬的標準Unicode符號,App和網站可以輕鬆顯示其價值。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

  • 什麼是可擴充性?
  • 為什麼以太坊需要擴容?
  • 區塊鏈可擴展性的三元悖論
  • 以太坊可以處理多少筆交易?
  • 什麼是以太坊2.0?
  • 什麼是以太坊分片?
  • 什麼是以太坊等離子體(Plasma)?
  • 什麼是以太坊匯總?
  • 什麼是以太坊權益證明(PoS)?
  • 什麼是以太坊質押?
    • 在以太幣中需要質押多少以太幣?
    • 在以太坊中質押能賺多少以太幣?
    • 抵押以太幣的鎖倉時間是多久?
    • 質押以太坊是否有風險?


什麼是可擴充性?

簡而言之,可擴展性是衡量系統成長能力的指標。例如,計算中應用的網路或伺服器可透過不同方法擴容,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,以吸收更多用戶。用戶增加意味著區塊鏈將參與更多操作和交易競爭。


為什麼以太幣需要擴容?

以太坊的擁護者認為,網路的下一個迭代將立足於以太坊平台。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、更加註重隱私並轉變為真正擁有自己的資料。這些基礎屬性將透過形式為智慧合約的分散式運算與分散式儲存/通訊協定進行建置。

為了達成目標,以太坊必須大規模提升交易處理能力,同時避免網路的去中心化程度下降。目前,以太坊並未像比特幣一樣透過限制區塊大小來限定交易量,而只是為區塊設定了燃料費限額,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。

對於所有人廣泛使用的系統來說,這種情況並不理想。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,方可使個人交易優先處理。也就是說,繁忙的網路將導致特定用例的處理費用非常昂貴。

當初風靡一時的《謎貓》(CryptoKitties)遊戲正是以太坊網路限制的典型例證。 2017年,以以太坊為基礎的遊戲《謎團貓》(CryptoKitties)吸引了大量用戶。他們在網路中進行交易,飼養自己的數位貓咪(代表非同質化代幣)。這款遊戲迅速普及後,待處理交易數量呈現火箭式上升,最終導致網路極度擁擠。


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,網路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。


三大特性只能最佳化其二,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。它們的共識演算法保障網路安全性。然而,其網路由數千個節點組成,導致可擴展性欠佳。交易的接收與驗證均由眾多節點完成,速度遠遜於中心化方案。

另一種情況是取消區塊的燃料費限額,網路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。

原因在於,單一區塊中將包括更多交易,最後形成更大的區塊。而網路中的節點仍需定期下載和廣播區塊,對硬體提出了非常嚴苛的要求。區塊的燃料費限額提升後,節點對區塊進行驗證、儲存和廣播的難度都會增加。

最終,掉隊的節點將從網路中退出。如果繼續以這種方式運行,則只有少數效能強大的節點倖存下來,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。

最後一種情況是,區塊鏈聚焦去中心化與可擴展性。網路透過棄用共識演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。對於這個有志成為“世界電腦”的平台而言,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範例。此方案旨在提升以太坊的效率,其技術同樣適用於其他區塊鏈網路。


什麼是以太坊2.0?

以太坊雖然極具潛力,但目前的確有其限制。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,就必須大幅提升每秒處理的交易總數。鑑於該網路的分散式特性,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,為了確保網路的去中心化程度,必須實施一些限制。運行節點的要求越苛刻,參與者就越少,網路也將趨於中心化。因此,提升以太坊的交易處理能力會導致節點負擔增加,最終威脅系統的完整性。

以太幣(和其他工作量證明加密貨幣)的另一個缺點是,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)。全面實施後,ETH 2.0將有效提升此網路的效能。


什麼是以太坊分片?

如上所述,每個節點都會儲存整條區塊鏈的副本。這些節點也將隨區塊鏈的變化而更新,佔用龐大的寬頻和記憶體。

如果使用名為分片的方法,則可避免上述過程。顧名思義,這個過程將網路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,同時仍可依要求與其他分片網路進行通訊。每個分片獨立驗證,因此無需儲存其他分片的資料。

network without sharding vs the network with sharding

2020年3月的網絡與實施分片的網絡比較


“分片”是一種複雜的擴容方式,需要進行大量的設計與實施工作。然而,如果應用程式成功,它將成為最有效的方法之一,讓網路的吞吐量提升若干數量級。


什麼是以太坊等離子體(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,它與側鍊和支付管道有一定相似之處。

透過等離子體(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訊。雖然使用者依靠主鏈解決爭端,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於降低節點必須儲存的資料量。等離子(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。之後,資訊或進程在主鏈中儲存/運行成本過高的應用程式可以自由轉移到“子鏈”進行創建。

欲了解等離子體(Plasma)的詳細介紹,請閱讀《什麼是以太坊等離子體(Plasma)? 》


什麼是以太坊總結?

與等離子體(Plasma)類似,總結(Rollup)也是為了將交易從主鏈中脫離,實現以太坊擴容。那麼,後者如何運作呢?

答案是,主鏈中的單一合約持有二級鏈上的所有資金,並儲存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,並且只向其提交有效的狀態轉換。背後的理念是該狀態在鏈下維護,因此無需將資料儲存於區塊鏈。然而,匯總(Rollup)與等離子體(Plasma)的主要區別在於其將交易提交給主鏈的方式。透過特殊的交易類型,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

總結(Rollup)分為兩種不同類型:樂觀總結(Optimistic Rollup)零知識總結(ZK Rollup)。兩者均以不同方式保證狀態轉換正確無誤。

零知識總結(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,是採用一種稱為zk-SNARK的方法。對於具體運作細節,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。

就零知識總和(ZK Rollup)而言,資訊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,同時最大限度地降低提交損壞狀態的機率。

樂觀總結(Optimistic Rollup)透過犧牲一定的可擴展性來提升靈活性。透過“樂觀虛擬機(OVM)”,智慧合約可以在二級鏈中運作。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,過程中設定了短暫的延遲,讓用戶質疑並否定提交到主鏈的無效區塊。


什麼是以太坊權益證明(PoS)?

權益證明(PoS)是除了工作量證明之外的另一個區塊驗證方案。在權益證明系統中,獲得新區塊的方式並不是挖礦,而是鑄造(有時也稱為鍛造)。與礦工透過算力競爭不同,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,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,因而被認為較環保。驗證者消耗的能量不如礦工,因此可以在消費級硬體中鑄造區塊。

作為以太坊2.0的一部分,以太坊計畫透過名為Casper的升級作業從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。


什麼是以太坊質押?

在工作量證明協議中,礦工負責保障網路安全性。他們不會作弊,因為這種行為空耗電力並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,而是透過其他加密貨幣經濟學措施來保障網路安全。

不誠實行為之所以能夠得到遏制,並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)將會遺失;如果節點無回應或脫機,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。


在以太坊需要質押多少以太幣?

每位驗證者在以太坊的最低預估質押量為32枚以太幣。數值設定得如此之高,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?

這個問題比較複雜。這項指標不僅取決於代幣抵押數量,還會受到網路中以太幣質押總量以及通貨膨脹率的影響。粗略估算,該項目目前的年收益率約為6%。請記住,這個數字只是估計值,未來可能會改變。


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,則須加入提款隊列。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?

身為負責維護網路安全性的驗證者,您必須將各種風險納入考慮範圍。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,如果存款餘額低於16枚以太幣,您將被移出驗證者集合。

另一個系統性風險因子也不容忽視。權益證明從未如此大規模地應用,運行中可能出現故障。軟體難免有缺陷與漏洞,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- 以太坊與去中心化金融(DeFi)

目錄

  • 什麼是去中心化金融(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)應用程式?
  • 以太坊中的去中心化交易平台(DEX)


什麼是去中心化金融(DeFi)?

去中心化金融(簡稱“DeFi”)是一種對金融應用程式實施去中心化的活動。 DeFi建構於公共的開源區塊鏈,網路中的所有用戶均可免費存取(即無許可性)。這項關鍵特性可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生態系中,使用者可透過點對點(P2P)網路和去中心化應用程式(DApp)與其他使用者和智慧合約互動。 DeFi最大的優勢在於,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)活動旨在建構一種全新的金融體系,逐步打破目前體系的限制。 DeFi具有相對較高的去中心化程度和龐大的開發者基礎,因此大多數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,比特幣最大的優點在於其無需任何中央機構協調網路運作。如果我們以此為核心理念,開發可程式應用程式將會如何呢?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,“開放存取”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?這並非憑空想像,而是數十億人真實的生活寫照——DeFi的服務對象正是這類人群。


去中心化的金融(DeFi)能否邁入主流?

這些優點似乎極具吸引力,但DeFi為何仍未佔主流市場?目前,大多數DeFi應用程式仍處於試驗階段,便利性與靈活性亟待提高並且經常崩潰。事實證明,這種生態系的架構設計非常困難,分散式開發環境更是讓難度進一步增加。

對於軟體工程師、博弈理論家、機制設計師等開發者而言,建構DeFi生態系統挑戰重重,任重道遠。因此,DeFi應用程式能否邁入主流仍是未知數。


有哪些去中心化金融(DeFi)應用程式?

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,儲存和轉帳都非常方便。

另一種流行的應用程式是藉貸。點對點(P2P)服務很多,用戶將資金藉貸給他人,從中賺取利息。其實,幣安借貸就是最方便的平台之一。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幾乎可以應用於任何領域。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位貨幣收藏品以及其他數位化物品的平台。此類應用程式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性商品等領域。


以太坊中的去中心化交易平台(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台交易時,用戶首先需要將資金轉入平台,然後透過內部系統進行交易。

去中心化交易平台則有所不同。透過神奇的智能合約,您可以使用數位貨幣錢包直接完成交易,並避免交易平台遭受駭客攻擊等風險。

幣安DEX正是去中心化交易平台的典型代表。 Uniswap、Kyber Network、IDEX則是建構於以太坊的佼佼者。為了最大限度保障資金安全,部分交易平台甚至允許透過硬體錢包完成交易。

Centralized vs. decentralized exchanges

中心化與去中心化交易平台比較。


我們透過上圖比較了中心化與去中心化交易平台的差異。在左圖中,我們可以看到幣安處於交易雙方之間。因此,當Alice希望以代幣A交換Bob的代幣B時,兩人均須將資產存入交易平台。達成交易後,幣安將按資金比例重新分配二者的帳戶餘額。

右邊是去中心化交易平台。我們注意到,整個交易沒有第三方參與其中。 Alice的代幣透過智能合約直接轉換為Bob的代幣。透過這種方式,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式。然而,其成交量與中心化交易平台相比相差甚遠。儘管如此,如果開發者和設計者持續優化使用者體驗,DEX將逐漸贏得更多使用者的青睞。有朝一日,它一定能與中心化交易平台抗衡。



第6章- 走進以太坊網路

目錄

  • 什麼是以太坊節點?
  • 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
  • 如何運作以太坊節點
  • 如何在以太坊挖礦
  • 什麼是以太坊ProgPoW?
  • 以太坊軟體的開發者是誰?
  • 什麼是Solidity?


什麼是以太坊節點?

術語“以太坊節點”是指以某種方式與以太坊網路互動的程式。從簡單的手機錢包應用程式到儲存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訊點,但以太坊網路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式作為參考實施方案。在比特幣生態系統中,比特幣核心是主要節點軟體,以太坊黃皮書則提出了一系列獨立(但相容)的程式。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資料的方式連接以太坊網絡,則應使用之前提到的軟體運行全節點。

軟體將從其他節點下載區塊,並驗證其所含交易的正確性。軟體還將運行調用的所有智能合約,確保接收的資訊與其他節點相同。如果一切按計劃運行,我們可以認為所有節點設備均儲存相同的區塊鏈副本。

全節點對於以太坊的運作至關重要。如果沒有遍佈全球的眾多節點,網路將喪失其抗審查性與去中心化特性。


以太坊輕節點

透過運行全節點,您可以直接為網路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作和維護。對於無法(或單純不願)運行全節點的用戶,輕節點是更好的選擇。

顧名思義,輕節點均為輕量設備,可顯著降低資源和空間佔用率。手機或筆記型電腦等可攜式設備均可作為輕節點。然而,降低開銷也要付出代價:輕節點無法完全自給自足。它們無法與整個區塊鏈同步,需要全節點提供相關資訊。

輕節點備受商戶、服務供應商和使用者的青睞。在不必使用全節點並且運行成本過高的情況下,它們廣泛應用於支收付款。

以太坊挖礦節點

挖礦節點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,但仍應用於識別參與者。

如需參與以太坊挖礦,必須使用一些附加硬體。最常見的做法是建造礦機。用戶透過礦機將多個GPU(圖形處理器)連接起來,高速計算雜湊資料。

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。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是“開放訪問”。這表明任何人均可運行以太坊節點,並透過驗證交易和區塊來強化網路。

與比特幣相似,許多企業都提供即插即用的以太坊節點。如果只想啟動並運行單一節點,這種設備無疑是最佳選擇,缺點是必須為便利性額外付費。

如前文所述,以太坊中存在眾多不同類型的節點軟體實施方案,例如Geth和Parity。若要執行個人節點,必須掌握所選實施方案的安裝流程。

除非執行名為歸檔節點的特殊節點,否則消費級筆記型電腦足以支援以太坊全節點正常運作。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,再次連網時可能耗費大量的時間進行同步。因此,最好選擇造價低廉且易於維護的設備。您甚至可以透過Raspberry Pi運行輕節點。


如何在以太坊挖礦

隨著網路即將過渡到權益證明機制,以太坊挖礦場不再是最安全的長期投資方式。過渡成功後,以太坊礦工只能將挖礦設備轉入其他網路或直接出售。

鑑於過渡尚未完成,參與以太坊挖礦仍需使用特殊硬體(例如GPU或ASIC)。若要獲得可觀收益,則必須客製化礦機並尋找電價低廉的礦場。此外,還需創建以太坊錢包並配置相應的挖礦軟體。這一切都會耗費大量的時間和資金。在參與挖礦前,請認真考慮能否應付各種挑戰。


什麼是以太坊ProgPoW?

ProgPow代表程序化工作量證明。這是以太坊挖礦演算法Ethash的擴展方案,旨在提升GPU的競爭力,使其超越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。在比特幣網路中,ASIC已經成為主要的挖礦力量。

在以太坊中,ASIC並不是主流,相當一部分礦工仍使用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到底存在什麼問題呢?

一方面,ASIC明顯削弱網路的去中心化。如果GPU礦工無法獲利,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晶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,形成一定程度的產業壟斷。

自2018年以來,ProgPow的整合一直飽受爭議。有些人認為,它有益於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能否應用於網路仍有待觀察。


以太坊軟體的開發者是誰?

以太坊與比特幣是一樣,都是開源平台。所有人都可以參與協議開發,或基於協議構建應用程式。事實上,以太坊也是區塊鏈領域目前最大的開發者社群。

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。


什麼是Solidity?

智能合約的概念於1990年代首次提出。其在區塊鏈中的應用帶來了一系列全新挑戰。 2014年由Gavin Wood提出的Solidity已成為開發以太坊智能合約的主要程式語言,其語法與Java、JavaScript以及C++類似。

從本質上講,使用Solidity語言,開發者可以編寫在分解後可由以太坊虛擬機(EVM)解析的指令。您可以透過Solidity GitHub詳細了解其工作原理。

其實,Solidity語言並非以太坊開發者的唯一選擇。 Vyper也是一種熱門的開發語言,其語法更接近Python。