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什麼是以太幣？全面解析以太幣2.0、技術詳解與去中心化金融（DeFi）應用！

什麼是以太幣？以太幣（Ethereum）是一種開源區塊鏈平台，主要用於支援智能合約和去中心化應用（DApps）。其原生加密貨幣被稱為以太幣（ETH）。

什麼是以太幣？
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以太幣發展歷程

以太幣的歷史可以追溯到2013年，當時加拿大開發者Vitalik Buterin提出了以太坊平台的概念。2014年，以太坊通過網路眾籌籌集資金，投資者用比特幣購買以太幣。2015年7月30日，以太坊公共區塊鏈正式啟動，最初版本稱為”邊境”（Frontier），採用工作量證明（proof-of-work）共識機制。

2016年春季，以太坊進行了第二次分叉，發布了第一個穩定版本”家園”（Homestead）。同年6月，以太坊遭遇了重大危機，一個名為The DAO的分散式自治組織被駭客攻擊，造成約5000萬美元的以太幣被盜。為了應對這一事件，以太坊在2016年7月20日進行了一次硬分叉，將被盜資金歸還給原所有者。這次分叉導致以太坊分裂為兩個區塊鏈：以太坊（ETH）和以太坊經典（ETC）。

在接下來的幾年裡，以太坊經歷了多次重要升級。2022年9月15日，以太坊完成了被稱為”合併”（The Merge）的重大升級，將共識機制從工作量證明轉變為權益證明（proof-of-stake），大幅降低了能源消耗。2023年4月13日，以太坊又進行了一次重要升級，允許提取權益證明中抵押的以太幣。

從價格表現來看，以太幣經歷了多次顯著波動。2023年初，以太幣價格為1195美元，距離歷史高點4721美元跌去了逾70%的市值。經過一年的修復，2023年底以太幣價格反彈到2240美元，全年升幅接近90%。

以太坊的發展歷程體現了其作為一個創新平台的不斷進化，從最初的概念到如今的成熟生態系統，以太坊已成為區塊鏈技術和去中心化應用的重要基礎設施。

以太坊創始團隊

以太坊的創立涉及多位聯合創始人,但最終只有一人留下繼續開發。以下是關於以太坊創始人的主要信息:

  • 維塔利克·布特林(Vitalik Buterin)是以太坊的主要創始人和靈魂人物。他於2013年首次提出以太坊的概念,並撰寫了以太坊白皮書。
  • 最初的5位創始人包括:
    1. Vitalik Buterin
    2. Anthony Di Iorio
    3. Charles Hoskinson
    4. Mihai Alisie
    5. Amir Chetrit

 

  • 2014年,另外3位加入成為聯合創始人:
    6. Joseph Lubin
    7. Gavin Wood
    8. Jeffrey Wilcke
  • 在8位創始人中,只有Vitalik Buterin(V神)仍在為以太坊工作。
  • 創始團隊分裂的主要原因是對以太坊應該成為營利性公司還是保持非營利性質產生了分歧。
  • Charles Hoskinson是最初5位創始人之一,出生於夏威夷。他原本希望成為數學家,但發現比特幣更有吸引力,因此投身區塊鏈行業。
  • 雖然早期創始人紛紛離開創立新事業,但以太坊的生態系統已經形成,開發者社區不斷壯大。
  • 許多當前市值排名靠前的公鏈和項目創始人都來自前以太坊社區,他們都在積極推動Web3的發展。

以太幣功能應用

以太幣作為以太坊生態系統的原生加密貨幣，具有多種用途。以下是以太幣的主要用途：

  • 支付交易手續費（Gas費）：在以太坊網絡上進行任何交易或執行智能合約時，都需要支付以太幣作為手續費。
  • 智能合約執行：開發者需要支付以太幣來運行智能合約和去中心化應用（DApps）。
  • 礦工/驗證者獎勵：在工作量證明機制下，礦工獲得以太幣作為挖礦獎勵；轉為權益證明後，驗證者獲得以太幣作為質押獎勵。
  • 交易媒介：可用於點對點支付或作為價值儲存手段。
  • 參與去中心化金融（DeFi）：用戶可以使用以太幣參與借貸、流動性挖礦等DeFi活動。
  • 創建和交易非同質化代幣（NFTs）：以太坊是最大的NFT平台，用戶需要以太幣來鑄造和交易NFTs。
  • 質押：用戶可以質押以太幣來參與網絡的安全維護，並獲得獎勵。
  • 治理參與：某些基於以太坊的項目允許以太幣持有者參與決策過程。
  • 作為其他代幣的基礎：許多基於ERC-20標準的代幣都建立在以太坊區塊鏈上。
  • 投資和投機：作為一種加密資產，以太幣也被用於投資和交易目的。

這些多樣化的用途使得以太幣成為了區塊鏈和去中心化應用生態系統中不可或缺的一部分。

以太幣2.0升級革新

以太幣2.0（也稱為Ethereum 2.0或ETH2）是以太坊區塊鏈的一系列重大升級，旨在提高網絡的可擴展性、安全性和可持續性。以下是關於以太幣2.0的主要特點和影響：

  • 共識機制轉變：
    • 從工作量證明(PoW)轉向權益證明(PoS)
    • PoS更加節能環保，提高了網絡安全性

 

  • 分片鏈技術：
    • 將網絡分割成多個並行運行的子鏈
    • 大幅提升交易處理能力和網絡吞吐量

 

  • 信標鏈：
    • 作為新網絡的協調機制
    • 負責創建新區塊、驗證區塊有效性，並獎勵驗證者

 

  • 升級階段：
    • 階段0（信標鏈）：已於2020年12月1日啟動
    • 階段1（合併）：將以太坊主網與信標鏈合併，完成向PoS的過渡
    • 階段2：實現分片，進一步提高可擴展性

 

  • 對開發者和用戶的影響：
    • 智能合約需要適應新的分片結構
    • DApp開發者需要更新技術以適應新系統

 

  • 經濟模型變化：
    • 引入質押機制，持有32個以太幣即可成為驗證者
    • 可能影響以太幣的供需關係和價格

 

  • 並行運行期：
    • ETH1和ETH2網絡將並行運行一段時間
    • 最初只能將ETH1代幣轉換為ETH2，反向轉換暫不支持

 

  • 潛在挑戰：
    • 系統複雜度高，可能面臨延期或技術問題
    • 生態系統遷移需要時間，可能持續數年

 

  • 長期影響：
    • 有望推動更多去中心化應用的發展
    • 可能改變支付和跨境交易方式
    • 為物聯網、電子投票等領域提供新的可能性

 

以太幣2.0的升級是一個雄心勃勃的項目，雖然面臨挑戰，但如果成功實施，將為以太坊網絡帶來革命性的改變，並可能重塑整個區塊鏈行業的格局。

以太幣技術基礎

以太幣作為以太坊區塊鏈的原生加密貨幣，其技術基礎建立在以太坊的創新區塊鏈架構之上。以下是以太幣相關的主要技術特點：

  • 智能合約：以太坊最具革命性的特徵，允許開發者創建和部署自動執行的程式碼
  • 以太坊虛擬機（EVM）：執行智能合約的分散式虛擬機，確保所有節點達成一致的執行結果
  • 燃料（Gas）機制：
    • 用於計算智能合約執行和交易的成本
    • 防止網絡濫用，確保資源合理分配

 

  • 帳戶系統：
    • 外部帳戶（EOA）：由用戶控制的帳戶
    • 合約帳戶：由智能合約代碼控制的帳戶

 

  • 共識機制：
    • 原始採用工作量證明（PoW）
    • 2022年9月轉向權益證明（PoS），大幅降低能源消耗

 

  • 代幣標準：
    • ERC-20：可替代代幣標準
    • ERC-721：非同質化代幣（NFT）標準

 

  • 分片技術：計劃中的擴展解決方案，旨在提高網絡吞吐量
  • 原丹克分片（Proto-Danksharding）：在部分節點上暫存數據以提升效率（尚未實作）
  • 以太坊改進提案（EIP）：社區驅動的協議升級機制
  • 加密算法：使用Keccak-256（一種SHA-3變體）作為哈希函數
  • 區塊時間：約每15秒生成一個新區塊
  • 可編程性：支持多種編程語言開發智能合約，如Solidity、Vyper等

這些技術特性使以太坊成為一個高度靈活和可擴展的區塊鏈平台，為以太幣提供了強大的技術支持，也為去中心化應用（DApps）和去中心化金融（DeFi）的發展奠定了基礎。

發行機制與供應量

以太幣的發行量和供應機制是其經濟模型的重要組成部分。以下是關於以太幣發行量與供應的主要信息：

  • 初始發行：
    • 2014年眾籌期間發行了約6000萬個以太幣
    • 其中60%分配給眾籌投資者，12%分配給早期貢獻者和開發基金會

 

  • 動態供應：
    • 與比特幣不同，以太幣沒有固定的最大供應量上限
    • 新的以太幣通過區塊獎勵持續產生

 

  • 區塊獎勵：
    • 最初每個區塊獎勵5個以太幣
    • 2017年10月降至3個以太幣
    • 2019年2月進一步降至2個以太幣
  • 通脹率：
    • 以太幣的年通脹率約為4%
    • 轉向權益證明後，預計通脹率將大幅下降

 

  • 權益證明影響：
    • 轉向PoS後，新以太幣的發行速度預計降低約90%
    • 質押獎勵成為新的以太幣發行來源

 

  • 燃燒機制：
    • EIP-1559提案引入基礎費用燃燒機制
    • 部分交易費用被永久銷毀，可能導致通縮

 

  • 流通供應量：
    • 截至2023年，流通中的以太幣約為1.2億枚
    • 實際數量會因持續發行和燃燒而變動

 

  • 質押鎖定：
    • PoS機制下，大量以太幣被鎖定用於質押
    • 這部分以太幣暫時退出流通，影響有效供應量

 

  • 供應彈性：
    • 以太坊的供應模型允許根據網絡需求進行調整
    • 這種靈活性有助於維持網絡的長期可持續性

 

以太幣的供應機制設計旨在平衡網絡安全、經濟激勵和長期可持續性。隨著以太坊技術的不斷演進，其供應模型也在持續優化，以適應網絡的發展需求。

以太幣帳戶類型

以太坊區塊鏈支持兩種主要的帳戶類型,每種類型都有其獨特的特徵和用途。以下是對這兩種帳戶類型的詳細說明:

  • 外部擁有帳戶(Externally Owned Accounts, EOA):
    • 由用戶通過私鑰控制
    • 可以發起交易和轉移ETH
    • 沒有相關的代碼
    • 可以接收、持有和發送ETH和代幣

 

  • 合約帳戶(Contract Accounts):
    • 由智能合約代碼控制
    • 包含可執行的代碼
    • 只能在收到交易時執行代碼
    • 也可以接收、持有和發送ETH和代幣

 

  • 兩種帳戶的共同特點:
    • 都有一個以太坊地址
    • 都可以參與區塊鏈上的交易
    • 都可以持有ETH餘額

 

  • 主要區別:
    • EOA由用戶直接控制,而合約帳戶由代碼控制
    • EOA可以主動發起交易,合約帳戶只能被動響應交易
    • 合約帳戶包含可執行代碼,EOA沒有

 

  • 帳戶抽象(Account Abstraction)概念:
    • 以太坊正在探索將這兩種帳戶類型統一的可能性
    • 目標是創建一種包含所有相關方面的單一帳戶類型
    • 這可能會增加靈活性並簡化用戶體驗

 

這兩種帳戶類型的設計使以太坊能夠支持廣泛的應用場景,從簡單的價值轉移到複雜的智能合約執行,為去中心化應用(DApps)和去中心化金融(DeFi)的發展提供了基礎。

以太幣帳戶組成

以太坊帳戶由四個主要字段組成:

    1. nonce: 這是一個計數器，用來顯示帳戶發送的交易數量。對於外部擁有帳戶(EOA)，它記錄發送的交易數量；對於合約帳戶，它記錄創建的合約數量。nonce 用於防止重放攻擊，確保每筆交易只能執行一次。
    2. balance: 這表示帳戶擁有的 Wei 數量。Wei 是以太幣的最小計數單位，1 ETH = 1e+18 Wei。
    3. codeHash: 這是帳戶在以太坊虛擬機(EVM)上的代碼哈希。對於合約帳戶，它代表可執行的智能合約代碼。對於外部擁有帳戶，codeHash 是空字符串的哈希。
  1. storageRoot: 也稱為存儲哈希，它是 Merkle Patricia trie 的根節點的 256 位哈希，編碼了帳戶的存儲內容。

此外，以太坊帳戶分為兩種類型:

  1. 外部擁有帳戶(EOA): 由私鑰控制，可以發起交易，創建免費。
  2. 合約帳戶: 由智能合約代碼控制，創建需要支付費用，只能在接收到交易時發送交易。

這兩種帳戶都可以接收、持有和發送 ETH 和代幣，以及與已部署的智能合約進行交互。

以太幣出塊時間

以太坊的出塊時間（也稱為出塊速度）大約為12到15秒，具體如下：

  1. 以太坊的目標出塊時間約為每15秒生成一個新區塊。
  2. 實際平均出塊時間在12到14秒之間。
  3. 出塊時間並非固定不變，而是會根據網絡情況動態調整。

以太坊通過難度調整算法來維持穩定的出塊速度：

  • 如果出塊時間在1-8秒之間，系統會認為出塊時間過短，因此會增加難度。
  • 如果出塊時間在9-17秒之間，系統認為出塊時間可以接受，難度保持不變。
  • 如果出塊時間超過18秒，系統會認為出塊時間過長，因此會降低難度。

這種動態調整機制確保了以太坊網絡能夠維持相對穩定的出塊速度，即使在網絡負載變化或算力波動的情況下也能保持穩定。快速的出塊速度有助於提高交易處理效率，同時也使礦工能夠更頻繁地獲得獎勵。

需要注意的是，出塊時間會影響網絡的交易吞吐量。出塊時間越短，在其他條件不變的情況下，交易吞吐量就越大。然而，區塊大小也會影響出塊時間，過大的區塊可能導致出塊時間延長[4]。因此，以太坊需要在出塊時間、區塊大小和網絡效率之間取得平衡。

以太幣應用範圍

以太坊的應用範圍非常廣泛，遠超過單純的加密貨幣交易。以下是以太坊主要的應用領域：

  1. 去中心化金融（DeFi）：這是以太坊最顯著的應用領域，包括智能合約驅動的貸款、借貸、交易和其他金融活動。
  2. 智能合約：這是儲存在區塊鏈上的程式，可以自動執行協議條件，廣泛應用於各種場景。
  3. 代幣化：智能合約可以創造代幣供分散式應用程式使用，這些代幣可用於首次代幣發行（ICO）。
  4. 去中心化應用（DApps）：以太坊上的分散式應用程式具有不會停機、不能被關閉的特性。
  5. 非同質化代幣（NFT）：以太坊是許多NFT項目的基礎平台。
  6. 去中心化交易所：基於以太坊的去中心化交易平台。
  7. 穩定幣：許多穩定幣項目都建立在以太坊網絡上。
  8. 身份認證：以太坊可用於創建去中心化的身份認證系統。
  9. 供應鏈管理：利用以太坊的透明性和不可變性特性來優化供應鏈流程。
  10. 預測市場：利用以太坊技術創建去中心化平台來預測事件結果。
  11. 群眾募資：以太坊上的智能合約可用於建立去信任且安全的眾籌計畫。
  12. 去中心化網路服務：利用以太坊創造各種去中心化的網路服務。

這些應用充分利用了以太坊的去中心化、透明性、自動化和不可變性等特性，為傳統行業帶來創新和改變。以太坊作為一個開發平台，為開發者提供了豐富的工具和資源，使他們能夠建立各種基於區塊鏈的應用程式，從而推動了整個加密貨幣和區塊鏈生態系統的發展。

以太幣智能合約

以太坊智能合約是以太坊平台的核心功能之一,具有以下主要特點:

  1. 自動執行: 智能合約是存儲在以太坊區塊鏈上的程序,能夠自動執行預先設定的條件和規則,無需人工干預。
  2. 去中心化: 合約代碼運行在以太坊虛擬機(EVM)上,由網絡中的所有節點共同驗證和執行,不依賴中心化的第三方。
  3. 不可篡改: 一旦部署到區塊鏈上,合約代碼就無法被更改,確保了執行的可預測性和安全性。
  4. 支持複雜邏輯: 可以編寫包含複雜業務邏輯的合約代碼,實現各種應用場景。
  5. 使用以太幣: 合約執行需要消耗以太幣作為”gas”費用,防止惡意合約耗盡網絡資源。
  6. 可編程性: 開發者可以使用Solidity等語言編寫智能合約,實現自定義功能。
  7. 與外部交互: 智能合約可以接收外部輸入,也可以觸發外部事件,實現與現實世界的交互。
  8. 多方參與: 合約可以涉及多個參與方,自動執行各方約定的條款。
  9. 透明公開: 合約代碼和執行過程對所有人公開可見,增加了透明度。

智能合約為去中心化應用(DApps)、去中心化金融(DeFi)等創新應用提供了基礎,大大擴展了以太坊的應用場景,是以太坊生態系統的重要組成部分。

以太幣可擴展性

以太坊的可擴展性是一個重要的議題，目前正在通過多種方案來解決和改善。以下是以太坊可擴展性的主要方面：

  1. 分片（Sharding）：這是以太坊2.0計劃中的一個關鍵部分。分片將把網絡分割成多個並行運行的”分片鏈”，每個分片處理自己的交易和智能合約，從而大幅提高整體網絡的處理能力。
  2. 第二層解決方案（Layer 2 Solutions）：這些是建立在以太坊主鏈之上的協議，旨在處理大量交易，然後將最終結果提交到主鏈。常見的第二層解決方案包括：
    • Rollups（如Optimistic Rollups和ZK-Rollups）
    • 狀態通道（State Channels）
    • Plasma
  3. 以太坊2.0升級：這是一系列重大升級，旨在提高網絡的可擴展性、安全性和可持續性。其中包括從工作量證明（PoW）轉向權益證明（PoS）共識機制。
  4. 燃料費優化：通過實施EIP-1559等提案，以太坊正在優化其燃料費機制，以提高網絡效率並減少擁堵。
  5. 原丹克分片（Proto-Danksharding）：這是一種在部分節點上暫存數據的技術，旨在提升網絡效率。雖然尚未完全實施，但它代表了以太坊未來可擴展性改進的方向。

這些方案的實施將顯著提高以太坊的交易處理能力，從目前的每秒約15-30筆交易，潛在地提升到每秒數千甚至數萬筆交易。這將使以太坊能夠支持更多的用戶和應用，同時保持去中心化和安全性。實現這些改進是一個複雜的過程，需要時間和社區的共識。以太坊開發者和社區正在積極推進這些解決方案，以確保網絡能夠滿足日益增長的需求。

以太幣去中心化金融（DeFi）

以太坊是去中心化金融(DeFi)的主要平台，DeFi在以太坊生態系統中扮演著重要角色。以下是以太坊DeFi的主要特點和應用：

  1. 基於智能合約：DeFi應用利用以太坊的智能合約功能來自動執行金融交易和協議，無需中介機構參與。
  2. 開放性：任何人都可以參與DeFi項目，不受地域限制，只需要一個以太坊錢包即可。
  3. 透明度：所有交易和合約都記錄在以太坊區塊鏈上，可以公開查證。
  4. 互操作性：不同的DeFi協議可以相互集成，形成複雜的金融產品，被稱為”DeFi樂高”。
  5. 主要應用領域：
    • 去中心化交易所(DEX)
    • 借貸平台
    • 穩定幣
    • 衍生品交易
    • 資產管理
    • 保險
  6. 快速增長：DeFi領域發展迅速，鎖倉價值（TVL）從2019年的幾億美元增長到2021年的超過1500億美元。
  7. 創新金融模式：如流動性挖礦、閃電貸等新型金融模式在DeFi中得到廣泛應用。
  8. 風險與挑戰：雖然DeFi帶來了創新，但也面臨智能合約安全、監管不確定性等挑戰。
  9. 對以太坊的影響：DeFi的蓬勃發展推動了以太坊的使用和價值，同時也帶來了網絡擁堵和高燃料費等問題。

以太坊為DeFi提供了強大的基礎設施，而DeFi的發展也極大地推動了以太坊生態系統的擴張和創新。然而，使用者在參與DeFi項目時仍需謹慎，充分了解相關風險。

以太幣區塊鏈結構

以太坊的區塊鏈結構具有以下主要特點:

  1. 區塊時間: 以太坊的平均出塊時間約為12-15秒,比比特幣的10分鐘要快得多。這使得以太坊能夠更快地處理交易。
  2. 區塊大小: 以太坊不像比特幣那樣有固定的區塊大小限制。相反,它使用燃料(gas)限制來控制每個區塊可以包含的交易數量。
  3. 叔塊(Uncle Blocks): 以太坊引入了叔塊概念,這些是未被納入主鏈的有效區塊。叔塊可以獲得部分獎勵,這有助於提高網絡安全性和去中心化程度。
  4. 狀態樹: 以太坊使用一種稱為Merkle Patricia Trie的數據結構來存儲賬戶狀態。這使得驗證和更新賬戶信息更加高效。
  5. 交易收據: 每個交易執行後都會生成一個收據,包含燃料使用、日誌等信息,這有助於追蹤交易結果。
  6. 智能合約: 以太坊區塊不僅存儲交易數據,還包含智能合約代碼和執行結果。
  7. 共識機制: 以太坊已從工作量證明(PoW)轉向權益證明(PoS),這改變了區塊的生成和驗證方式。
  8. 燃料機制: 每個操作都有相應的燃料成本,這有助於防止網絡濫用並為驗證者提供激勵。

這種結構使以太坊能夠支持更複雜的應用和更快的交易處理,同時保持去中心化和安全性。它為智能合約和去中心化應用(DApps)提供了強大的基礎設施。

以太幣共識機制

以太坊的共識機制已經從最初的工作量證明(PoW)轉變為權益證明(PoS)。以下是關於以太坊共識機制的主要信息：

  1. 權益證明(PoS)：2022年9月15日，以太坊完成了被稱為”合併”(The Merge)的重大升級，正式從PoW轉向PoS共識機制。
  2. 運作方式：在PoS中，驗證者通過質押32個以太幣來參與網絡共識。系統隨機選擇驗證者來提議新區塊和驗證其他驗證者提議的區塊。
  3. 能源效率：相比PoW，PoS大幅降低了能源消耗，據估計減少了99.95%的能源使用。
  4. 安全性：PoS通過經濟激勵和懲罰機制來確保網絡安全。惡意行為可能導致質押的以太幣被罰沒。
  5. 去中心化：PoS降低了參與門檻，理論上可以提高網絡的去中心化程度。
  6. 通貨緊縮：PoS下以太幣的發行率降低，結合EIP-1559的燃料費燃燒機制，使以太幣呈現通貨緊縮趨勢。
  7. 擴展性：PoS為未來的擴展性改進（如分片）奠定了基礎。
  8. 驗證者獎勵：驗證者通過參與網絡共識獲得以太幣獎勵，替代了原先的挖礦獎勵。

這種轉變使以太坊在保持安全性和去中心化的同時，大幅提高了能源效率和可擴展性，為未來的發展奠定了基礎。

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