以太坊是一个开源的公共区块链网络，与比特币类似，但它引入了一些关键技术，尤其是智能合约和图灵完备的虚拟机。这些技术的结合，使以太坊成为一个强大的平台，可以以去中心化和无许可的方式构建金融合约和其他应用。
这个平台设计简洁、通用和模块化，让来自世界各地的人们可以通过一种名为 Solidity 的本地编码语言进行交流。
什么是区块链？
区块链是一个加密账本，按顺序存储交易和时间戳等信息。新信息要加入账本，必须经过验证者的验证，并通过共识机制达成一致。这样，所有之前的数据在加入新数据前都被标记为真实的。
以太坊是如何开始的？
创始人
以太坊由 Vitalik Buterin 于 2013 年底首次提出。许多初始贡献者包括 Buterin、Anthony Di Lorio、Charles Hoskinson、Mihai Alisie 和 Amir Chetrit。随后在 2014 年初，Joseph Lubin、Gavin Wood 和 Jeffrey Wilke 也加入成为创始人。
以太坊的首次代币发行（ICO）
以太坊基金会在 2014 年 7 月至 8 月间举办了首次代币发行（ICO），据报道，出售了约 1830 万美元的 ETH，换取了 31,000 个 BTC。在官方白皮书中，Ether 的售价在每个 BTC 之间的 1000 至 2000 个 ETH 之间。在网络上线时，72M 以太币中的 60M 被售给了投资者。据称，最初的转换率低至每个 ETH 0.10 美元。
ICO 筹集的资金主要用于以太坊的开发。以太坊于 2015 年 7 月正式上线。
价值主张
比特币展示了加密货币的第一个用例，而以太坊旨在扩展去中心化公共区块链的功能。以太坊白皮书特别指出，比特币缺乏以下功能：
- 图灵完备性 —— 无法包含循环等功能
- 价值识别 —— 无法包含预言机
- 状态 —— 缺乏多阶段合约或保留额外信息的脚本
- 时间感知 —— 无法包含随机数、时间戳和之前的区块哈希
以太坊通过引入以太坊虚拟机（EVM）解决了这些问题。EVM 是一个用于执行合约字节码的沙盒虚拟栈。合约通常用高级语言（如 Solidity）编写，然后编译为 EVM 字节码。EVM 的集成允许智能合约逻辑与随机数、时间戳和之前的区块哈希一起编译。
ETH 现在的情况如何？
尽管以太坊为更加丰富的生态系统提供了基础，如去中心化应用（dApps）、可编程的同质 / 非同质代币（ERC20 & ERC721）和人性化的地址（以太坊名称服务），但目前它的交易处理能力有限，难以扩展。
简单来说，以太坊目前每秒只能处理大约 20 笔交易，因此在使用高峰期会出现严重的拥堵。
为了满足现实世界中每小时数百万笔交易的需求，以太坊需要扩展其处理能力。因此，以太坊即将升级到 ETH 2.0（也称为 Serenity），通过引入分片和权益证明（如下所述）来大幅提升吞吐量。
去中心化的重要性
以太坊的一个重要特征是去中心化。为了保持无许可和抗审查性，以太坊需要成千上万个节点分别维护一个更新的账本。
截至 2019 年 11 月，以太坊大约有 7200 个节点在线，而比特币有 9500 个节点。尽管比特币的节点更多，但以太坊仍然保持了相对较高的去中心化程度。
随着以太坊的发展，保持去中心化是至关重要的。没有任何个人或实体应该控制网络或直接影响网络的发展方向。这样，以太坊的安全性和不可变性得以提升。
随着更多节点的加入，网络的安全性也会提高，因为单个实体要控制大多数节点变得更加困难。
进一步说，随着以太坊的去中心化，它将更好地抵御主权国家和大机构的控制，同时保持其包容性和全球可访问性。
综上所述，以太坊的核心价值之一是构建一个全球包容的金融系统，使得金融产品的访问变得普遍。以太坊的去中心化通过创建一个真正无许可的系统来实现这一点，这意味着世界上任何有互联网连接的人都可以访问平台上的应用，而无需经过第三方。
以太坊的功能
像以太坊这样的公共区块链依赖多种操作和利益相关者来运行。虽然涉及的方面很多，但让我们聚焦于几个主要角色：
账户
数据的传输必须注册到唯一的账户。每个以太坊账户包括四个部分：
- Nonce（计数器）—— 用于跟踪交易处理顺序（如交易 #85 不能在交易 #81 处理之前发送）
- 余额——账户中持有的以太币数量
- 合约代码——如果账户是合约账户而非外部拥有的账户，那么它包含逻辑代码
- 存储 —— 账户的元数据或信息（如一个 ENS 名称）
一般来说，有外部拥有的账户（由私钥控制）和合约账户（由合约代码控制）。
外部拥有的账户没有代码，两个外部拥有的账户可以通过签署交易来传输数据。而合约账户在接收数据时执行代码，允许读取或写入内部存储、发送消息或创建新的合约账户。合约账户是自主的，执行特定代码并直接控制余额和变量。
交易
在以太坊中，数据以状态转换的形式在两个或多个账户之间交换。这些交易可以是点对点转账（如从钱包 A 发送 1 ETH 到钱包 B）、合约互动（如从钱包 A 发送 1 ETH 到合约账户）或签名（如签署消息并附加值以证明所有权）。这些交易形式各异，但都需要验证才能执行。（详见下文）
验证
验证是确认交易真实和授权的过程。目前，以太坊的验证由 “矿工” 通过挖矿来完成 —— 矿工提供计算资源来验证区块顺序和状态转换。验证使用以太坊的工作量证明（PoW）共识算法进行，验证者通过计算解决算法问题以获得区块奖励（以 ETH 形式）。
以太坊的工作量证明与比特币相似，但一个关键区别在于以太坊的 “叔块”。在比特币中，两个矿工几乎同时生成的区块中没有被添加到主链上的那些被称为孤儿块。以太坊称这些为 “叔块”，并且奖励矿工将叔块包含进来，以鼓励更多的小规模矿工参与。
矿工因包含叔块而获得奖励，这有助于减少大矿池在奖励分配中的优势，从而增加小矿工的机会。
叔块奖励通过补充主区块链上的工作来增强网络的安全性。一般来说，更快的区块时间（以太坊约为 15 秒，比特币约为 10 分钟）意味着同时产生多个有效区块的可能性更大。通过奖励叔块，以太坊可以奖励那些提供有效区块但计算量较少的矿工。
这一机制是以太坊安全性的一个关键因素。以太坊在任何时候的 “安全性” 直接与用于验证的计算能力相关。若想攻击网络，需要消耗超过 50% 的总计算能力，这将需要巨大的能源成本。
此外，以太坊的工作量证明是广泛分布的，矿工遍布全球各地。因此，要关闭网络几乎是不可能的，因为总有大量矿工在不同地区积极工作。
当以太坊切换到 2.0 版本后，网络将采用权益证明（PoS）共识，验证者通过提供以 ETH 形式的资本来验证交易并达成共识。与 PoW 类似，PoS 验证者也获得区块奖励，但恶意或不活跃的验证者可能会被 “削减” 其资本。因此，验证者被激励诚实行事，否则将失去他们的权益。
归档节点
归档节点是在本地设备上运行的程序，它们不仅保持区块链的最新状态，还存储整个区块链的历史记录。虽然这种操作主要是出于公益，但它允许操作员查看并利用以太坊区块链上的全部数据。最新的归档节点包含从以太坊创立到现在的所有交易记录和历史状态。
维护归档节点需要专业设备来处理以太坊区块链的海量数据（以 TB 为单位）。它们通常被用于区块浏览器（如 Etherscan.io）和其他需要访问历史数据的应用程序。
全节点
全节点与归档节点类似，但它们不存储历史数据。尽管缺少历史数据，全节点仍能提供与归档节点相同的安全保障。因此，全节点更易于公众使用，有助于更好地分布和保护以太坊区块链。
智能合约
智能合约由 Nick Szabo 首次提出，是一种比传统纸质合约更为复杂的数字合约。
“智能合约的基本思想是，许多合同条款（如留置权、保释、财产权界定等）可以嵌入我们处理的硬件和软件中。”
它们遵循 if-this-then-that 的逻辑，确保只有在满足合同中所有条件后才会执行最终结果。如果所有条件都满足，智能合约会调用预先定义的函数来完成预定操作。智能合约可以在无需中介的情况下，实现资金、财产等有价值物品的无信任、自动化交换。
在以太坊上，任何人都可以部署智能合约。虽然建议对智能合约进行审计以检查错误和漏洞，但只要代码正确，任何人都可以自由部署智能合约。我们已经看到智能合约在许多领域的应用，最常见的有：
- ERC20 代币：以太坊上的同质化代币，具有唯一的名称、供应量和功能
- ERC721 代币：具有独特特征的非同质化代币，可以代表游戏内物品或活动门票
- 去中心化金融（DeFi）dApp：如 Uniswap 和 MakerDAO，它们利用智能合约实现价值存储和交换，无需人工干预。
智能合约的独特之处在于其复杂程度的多样性。例如，Uniswap 的智能合约相对简单，提供创建不同代币流动性池的参数，以及匹配和交换任意两种资产的算法。
相比之下，MakerDAO 的智能合约更为复杂，其中存入的抵押品被托管，从而触发铸造新的 DAI（去中心化稳定币）的功能。抵押率始终被监控，以确保所有 DAI 贷款都有足够的担保。这些比例通过智能合约计算稳定费和储蓄率，用以跟踪特定地址的债务和利息。
调用智能合约需要支付费用，这些费用可以由用户或合约本身支付。智能合约还需要授权，这意味着用户必须签署交易，表示他们希望与合约互动。
以太坊的质押机制是怎样运作的？
什么是权益证明？
类似于工作量证明（PoW）依靠全球计算能力来保护网络安全，权益证明（PoS）通过利用全球资本来确保网络安全。
在以太坊 2.0 中，用户（即验证者）将锁定自己的资本（ETH）以确保网络安全并验证交易，从而获得区块奖励和交易费用。
转向权益证明（PoS）对于以太坊的长远发展至关重要。新共识算法不仅提升了网络的扩展性和交易处理能力，还减少了比特币和 PoW 模式饱受诟病的环境成本。
总体来说，PoS 被认为优于 PoW，因为它可以减少集中化风险，并增强网络对各种攻击的防御能力。
正如我们将在后文讨论的那样，以太坊 2.0 中的 PoS 机制还通过使 ETH 成为一种能产生收益的资产，提升了其价值。
信标链 (The Beacon Chain)
信标链是新型的以太坊区块链，它利用权益证明共识和其他设计特性来实现分片。可以将信标链视为以太坊 2.0 的基础，未来的所有升级都会在这条链上进行。
完整的以太坊路线图将在后面的部分详细介绍。
2020 年，以太坊 2.0 的第一个阶段将在主网上启动迁移合约，信标链将开始运作。截至 2019 年 12 月，多个客户端团队正在测试他们的实现，并开始互相协作以创建一个统一的网络。
如果你对信标链的活动感兴趣，可以通过 Etherscan 查看连接到 Prysm 测试网的浏览器。
验证者规格
在运行以太坊 2.0 软件时，有三种不同类型的参与者：
- 仅运行信标节点
- 信标节点 + 小规模验证者客户端
- 信标节点 + 大规模验证者客户端
信标节点本质上是验证者的枢纽，验证者客户端与其关联的信标节点通信并签署区块。换句话说，信标节点 + 验证者客户端的设置是任何希望获得奖励的人所必需的。用户可以拥有多个验证者客户端，每个客户端需要 32 ETH。
成为以太坊 2.0 验证者的最低要求包括：
- 至少 32 ETH
- 硬件配置足够的计算机（具体规格待定）
- 互联网连接
值得注意的是，尽管验证者需要质押 32 ETH，但质押池的出现将帮助更多用户参与网络。这意味着即使用户拥有少于 32 ETH，也能通过质押获得回报。
以太币作为一种投资
以太币的价格像所有资产一样，取决于市场上的供需关系。以下是一些影响以太坊市场动态的基本因素的简要分析。
需求
在需求方面，矿工的发行量会形成持续的卖压，因为矿工需要卖出以太币来支付每月的电费和设备费用，以及获取利润。因此，矿工经常卖出以太币来支付这些成本。虽然矿工发行量是主要的卖压来源之一，但历史上一些市场事件也影响了供应的动态。
2017 年，数百万的以太币被用来通过 ICO（首次代币发行）众筹项目。很多尚未成熟的项目筹集了大量资金，创始人们兑现了他们的收益。这些项目也需要支付业务费用来开发平台（尽管很多项目最终没有产品），例如雇佣开发团队和进行市场推广，这些都需要大量资金。最终，ICO 热潮在过去两年中形成了大量卖压，因为这些项目为了维持运营套现了大量以太币。
另一方面，有多种因素推动了以太币的买压。最明显的因素是支付交易费用，以便进行价值转移或为智能合约和其他去中心化应用提供燃料。随着价值转移量和在以太坊上运行的应用数量的增加，买压自然会增加。
虽然 ICO 热潮的余波在过去两年中形成了大量卖压，但 2017 年的大幅上涨主要是由于这波热潮的前期。全球投资者大量买入以太币，因为它是参与这些高利润代币销售中最常用的资产。虽然自 2017/18 年以来 ICO 热潮已经大大减弱，但这表明特定的市场热点如何能够大幅增加需求，类似于比特币的 “数字黄金” 概念。
在 2019 年，我们看到了去中心化金融（DeFi）的兴起。简而言之，DeFi 利用以太坊创建无需许可的全球金融产品，任何有智能手机和互联网连接的人都可以使用。这些应用不仅依赖以太币来运行智能合约，还作为新的金融产品的无信任抵押品。因此，DeFi 已经锁定了大量的以太币，使其无法在市场上流通。
随着 DeFi 的叙述不断发展，全球用户开始利用这些应用的优势，ETH 的需求也会随之增加。最终，DeFi 的普及可能会成为以太坊发展的下一阶段，推动新一轮的金融和技术创新。
供应
虽然比特币有固定的供应量和编程发行计划，但以太坊采用了一种更灵活的货币政策，目标是创造最小必要的发行量以成功保障网络安全。
自以太坊诞生以来，发行率一直在下降。
ETH供应量和发行率变化图
以太坊货币政策的一个有趣特点是没有供应上限。这是为了通过通胀补贴来保障网络安全。然而，随着以太坊 2.0 和多个升级的引入，流通中的以太币数量超过 1.2 亿的可能性极低。
以太坊 2.0 引入了两个新概念，将影响发行率。
权益证明（PoS）
根据当前的以太坊 2.0 规格，通过 PoS 发行率大幅降低到小于 1%。这是由于权益证明相比工作量证明成本较低。权益证明允许基于质押的以太币数量来编程确定发行率和验证者回报。
以下是基于质押 ETH 数量的发行率表。更多细节可以在 Collin Myers 与 Vitalik Buterin 共同创建的 ETH 2.0 经济电子表格中找到。
EIP 1559
EIP 1559 的引入完成了两件事：
- 建立区块包含的市场价格
- 燃烧交易费用中的大部分 ETH
EIP 1559 的实施为以太币的发行政策引入了通缩机制，同时由于燃烧 ETH 而使所有持有者受益。此外，这一提案被认为减轻了与当前 “拍卖式” 燃气费系统相关的经济低效问题。EIP 1559 将使燃气费用更加清晰和易于预测。
波动性
综合这些概念来看，以太坊和其他加密资产总体上是高度波动的资产类别。这主要是因为它是一种新兴技术，信息不对称且流动性相对较低。此外，该行业在评估加密资产方面尚未建立起通用做法。相比之下，股票市场有一套完善的估值模型（如 DCF 模型、可比公司分析和前期交易分析），并且市场更为人所熟知。
有人认为，随着加密资产领域的成熟，相关的波动性将逐渐减少，趋近于公开股票和其他传统市场的波动性。
以太坊的未来
以太坊是为构建开放、无需信任的金融系统而生的数字基础设施。这种新经济需要一种无需信任的资产来驱动它。David Hoffman 在他的文章中提到，以太币正逐渐成为一种全新的货币模型，被称为 “三重点” 资产。
根据 Robert Greer 在他 1997 年的论文《到底什么是资产类别》中提出的观点，目前存在三种主要的资产类型：
- 资本资产：这些资产具有生产性，通常会产生现金流。例如，股票、债券、可租赁房地产等。
- 可转化 / 消耗资产：这些资产可以被消耗或转化为其他资产，其消费会带来经济收益。例如，石油、大宗商品等。
- 价值储存资产：由于其稀缺性和不可消耗性，这类资产的价值能够长期保持。例如，黄金、货币、房地产和比特币。
有些资产可能具备多个类别的特征，但迄今为止，没有一种资产能够同时拥有所有三种特征。以太币是个例外。假设以太坊 2.0 成功推出，以太币将结合所有三种资产类别的特征，成为一种无需许可的全球资产。
- 质押的以太币 = 资本资产
- 由以太币衍生的稳定币（如 DAI）= 可消耗 / 可转化资产
- 锁定在 DeFi 中的以太币 = 价值储存资产
最终，作为全球包容性和无需信任的金融系统的主要储备资产，以太币作为世界上第一个 “三重点” 资产，拥有无限的潜力。
以太坊 2.0
以太坊 2.0（也称为 Serenity 或 ETH 2.0）是对网络进行的一系列升级和改进，旨在解决 “可扩展性三难困境”。可扩展性三难困境是指在没有显著权衡的情况下，不可能实现一个可扩展、安全和去中心化的区块链。尽管如此，以太坊 2.0 试图通过两个主要组件来解决这个三难困境：分片和权益证明。
什么是分片？
在传统区块链架构中，网络中的每个节点都必须验证和处理每笔交易。如果网络中有数千个节点，而每个节点都必须验证每笔交易，这种冗余加强了整个网络的安全性。尽管这种架构具有高度安全性，但它也会产生延迟问题，导致无法扩展交易吞吐量。
因此，分片将网络处理分成更小的部分，称为“分片”。分片代表网络中的一条链，每个分片由一组节点（或验证者）组成。因此，节点只负责处理和验证其各自分片内的交易。通过允许网络中的节点处理和验证更小的一部分交易，这创建了一种更容易消化的机制来扩展交易吞吐量。
什么是 Casper（权益证明）？
与以太坊 1.0 或比特币不同，以太坊 2.0 将利用权益证明（PoS）来实现共识。与 PoW 不同，PoW 要求用户（称为矿工）提供计算能力来保障网络安全，而 PoS 要求用户（称为验证者）提供财富来保障网络安全。在实际操作中，Casper 将要求用户质押 32 个以太币以成为验证者，并以以太币（ETH）的形式获得回报。
以太坊 2.0 的高级路线图
以太坊 2.0 预计将在未来几年内逐步推出。推出将分为三个主要阶段：阶段 0、1 和 2，其中不同的分片和 PoS 组件将以迭代方式进行测试和实施。当前的预期路线图如下：
- 阶段 0，信标链：初始 PoS 和分片的基础功能。验证者将能够赚取奖励，但不会在这条链上执行真实交易。
- 阶段 1，基本分片：网络将被分割成分片，可能会处理一些交易，但不会有状态执行（智能合约）。
- 阶段 2，带 EVM/EWASM 的分片：这一阶段引入账户余额、智能合约执行和其他抽象。
需要注意的是，尽管这个过渡在技术上很复杂，理想情况下，过渡对终端用户来说是无缝的。这意味着大多数 ETH 持有者不必担心将他们的 ETH 从 1.0 链迁移到 2.0 链，只需继续正常持有和使用 ETH 即可。
