以太坊是一个去中心化的开源 区块链 网络,由 以太币 (ETH) 代币提供支持,使用户能够进行交易、通过 质押 赚取持有资产的利息、使用和存储 非同质化代币 (NFT)、交易 加密货币、玩游戏、使用社交媒体等等。[1]
2013 年末,Vitalik Buterin 发表了他的白皮书,概述了以太坊的想法。2014 年 1 月,以太坊在迈阿密举行的北美比特币会议上首次宣布。到 2014 年底,以太坊进行了首次众筹,通过出售原生代币以太币筹集了超过 1800 万美元。
以太坊于 2015 年上线,并使其 区块链 上构建的 智能合约 和应用程序能够在没有任何第三方干预的情况下运行。以太坊的开发分几个主要阶段发布。
每个阶段都代表了网络必要的系统范围升级,此时不再支持旧版本。2022 年 9 月 15 日,以太坊在一个名为“合并”的升级过程中,将其共识机制从 工作量证明 (PoW) 过渡到 权益证明 (PoS)。合并后,以太坊的能源消耗率降低了约 99.95%,并且升级不需要以太坊用户的任何操作。
截至 2022 年 4 月,ETH 是最受欢迎的 加密货币 之一,仅次于 比特币,排名第二。
以太坊由 Vitalik Buterin, Gavin Wood, Charles Hoskinson, Amir Chetrit, Anthony Di Iorio, Jeffrey Wilcke, Joseph Lubin, 和 Mihai Alisie 于 2015 年推出。
以太坊不受任何单一实体的控制。它完全通过社区的去中心化参与和合作而存在。
以太坊利用由志愿者运行的节点(包含以太坊区块链数据副本的计算机)来取代主要互联网提供商和服务拥有的单个服务器和云系统。
这些由世界各地的个人和企业运行的分布式节点为以太坊网络基础设施提供了弹性。因此,它更不易受到黑客攻击或关闭。自 2015 年推出以来,以太坊从未出现停机。有数千个独立节点运行以太坊网络。[2]
以太坊在 2014 年初开始受到关注,当时 Buterin 在佛罗里达州迈阿密的比特币大会上公开了 区块链 项目的概念。介绍性论文于 2014 年发布,早于 2015 年的项目启动。2014 年 4 月,由 Gavin Wood 博士 撰写的以太坊协议技术定义黄皮书发布。[3]
该项目通过 首次代币发行 (ICO) 筹集资金,出售价值数百万美元的 ETH 代币,以换取用于项目开发的资金。以太币于 2014 年 7 月 22 日正式开始销售。销售持续了 42 天。以太币的价格最初设定为每个 BTC 2000 ETH 的折扣价,并保持了 14 天,然后线性下降到每个 BTC 1337 ETH 的最终价格。总共,资产销售额超过 1800 万美元的 ETH,以 比特币 支付。[4][6]
尽管 ETH 代币在 2014 年可以购买,但以太坊 区块链 直到 2015 年 7 月 30 日才真正上线,这意味着 ETH 买家必须等待 区块链 启动后才能移动或使用他们的 ETH。
Frontier 是以太坊项目的简陋实现,在成功的奥林匹克测试阶段后上线。它专为技术用户,特别是开发人员而设计。截至 2015 年 9 月 15 日,ETH 价格为 1.24 美元。[6]
一个于2016年启动的项目,DAO 作为一个基于以太坊的去中心化自治组织基金。感兴趣的各方将ETH发送到DAO内的资金池,并获得DAO代币作为回报。当时,这些代币可用于投票决定DAO如何分配其资金。DAO在2016年吸引了价值约1.5亿美元的ETH,以当时的ETH美元价格计算。[7]
然而,在2016年,DAO遭受了一次黑客攻击,从DAO的资产池中窃取了超过360万个ETH。以太坊社区因此分裂成两部分。大多数以太坊社区同意修改区块链以应对黑客攻击,从而导致了网络的硬分叉。硬分叉导致了两个独立的区块链和两个独立的链上原生资产。
以太坊区块链分叉是为了重新获得因黑客攻击而损失的资产。由此产生的分叉资产和区块链就是现在持有以太坊名称的区块链。现在被称为以太坊经典 (ETC)的是以太坊区块链的原始版本。
2017年2月,来自世界各地的区块链领导者、采用者和创新者成立了企业以太坊联盟 (EEA),该组织支持和支持以太坊及相关发展和倡议。
企业以太坊联盟轮值董事会的创始成员包括埃森哲、桑坦德银行、BlockApps、纽约梅隆银行、芝加哥商业交易所集团、ConsenSys、IC3、英特尔、摩根大通、微软和 Nuco。
其他创始成员包括 AMIS、Andui、BBVA、brainbot technologies、BP、Chronicled、瑞士信贷、Cryptape、富邦金融、ING、The Institutes、Monax、String Labs、Telindus、Tendermint、Thomson Reuters、瑞银、VidRoll 和 Wipro 等。 2017 年 7 月,EEA 新增了 34 名成员,因此 EEA 拥有超过 150 名成员。[9][10]
2017 年,以太坊货币上涨了超过 13,000%。[8]
自以太坊最初推出以来,区块链已经进行了许多其他更新,作为其进展的一部分,例如称为拜占庭、君士坦丁堡和信标链的更新。每次更新都改变了区块链的某些方面。例如,信标链启动了以太坊区块链向以太坊 2.0 (Eth2) 的过渡,这是从工作量证明 (PoW)到权益证明 (PoS) 共识机制的转变。
拜占庭和君士坦丁堡各自为以太坊区块链带来了一些变化,包括将挖矿支出从 5 ETH 减少到 3 ETH(在拜占庭之后,并在君士坦丁堡期间为 PoS 过渡做准备)。[7]
2021 年 3 月,Visa 开始在以太坊上以 USDC 与加密货币合作伙伴结算交易。 Visa 已经与 35 个数字货币平台合作,包括 Coinbase、Crypto.com、BlockFi 和 Bitpanda。[11]
2021 年 8 月,伦敦更新上线。它包括以太坊改进提案 (“EIP”) 1559,旨在改变交易费用或“gas 费”的估算方式。以前,用户必须竞标他们愿意支付多少费用才能让矿工收取他们的以太币交易,这有时可能代价高昂。
在 EIP-1559 下,此过程由自动投标系统处理,该系统具有基于网络拥塞程度而波动的设定费用金额。 EIP-1559 下的另一个主要变化是,每笔交易费用的一部分被烧毁或从流通中移除,这减少了以太币的供应量,并可能提高其价格。[12][22]
在 2020 年和 2021 年,以太坊面临两个主要挑战:拥堵的网络每秒只能处理有限数量的交易,并且快速交易的 gas 费增加,以及 工作量证明机制带来的大量能源消耗。
为了提高链的可扩展性,减少其环境影响并引入新功能,以太坊背后的开发人员开始为合并做准备,这是以太坊 区块链 的一项重大升级。[7][23]
Ethereum联合创始人Vitalik Buterin通过发布透明的视觉效果图,概述了协议的开发路径,从而齐心协力地向更广泛的web3社区普及相关知识。Vitalik于2020年3月在Twitter上发布了第一个视觉路线图。最新的视觉路线图于2022年11月4日分享。[40]
最初被称为以太坊 2.0 的 The Merge 是以太坊区块链的升级版本,它使用权益证明共识机制通过质押来验证交易。
以太坊的质押机制取代了工作量证明模型,在该模型中,加密货币矿工使用高性能计算机来完成复杂的数学函数,即哈希。
在公共区块链上记录以太坊交易之前,挖掘过程需要不断增加的电力来验证这些交易。在使用工作量证明的情况下,以太坊的年耗电量大致相当于芬兰,产生的碳足迹与瑞士相似。合并后,以太坊的碳足迹减少了高达 99.95%,解决了对加密货币的主要批评之一。[13]
2020 年 12 月,以太坊开始在两条平行的区块链上运行,一条是使用工作量证明的传统区块链(以太坊主网),另一条是用于权益证明的新链(信标链)。
合并将以太坊的主网和信标链合并为一个统一的区块链,该区块链在权益证明协议上运行。以太坊主网和信标链最初分别被称为 ETH1 和 ETH2。它们最终的合并预计将被称为以太坊 2.0。[13]
2022 年 1 月,以太坊基金会弃用了以太坊 2.0 这个术语。
他们认为以太坊 2.0 听起来太像一个不同的操作系统,但这根本不是合并想要实现的目标。合并于 2022 年 9 月 15 日进行,整合了以太坊生态系统中两个现有的独立链:执行层和共识层(信标链)。[14]
以太坊的 Shapella 升级计划于 2023 年 4 月 12 日 22:27:35 UTC 在 主网 上线,目标 epoch 为 194048。上海升级结合了执行层(上海)、共识层(Capella)和引擎 API 的变更。[32]
执行层的升级遵循 Devcon 城市名称,而共识层的升级遵循星名。“Shapella” 是 Devcon 2 举办地上海和御夫座中最亮的星星 Capella 的组合。[32]
上海硬分叉将实施 EIP-4895,该提案允许 验证者 提取自 2020 年 12 月以来质押的 ETH。值得注意的是,该分叉不包括 EIP-4844,该提案旨在促进以太坊区块链“分片”成多个链,以提高可扩展性。
构成此次升级的六项提案包括:
正如以太坊基金会的官方博客文章中提到的,Capella升级使得能够提取以太坊共识层上“锁定”的ETH(即验证者余额),并将其记入执行层上的以太坊地址。[32]
连接两层的引擎 API 的变更包括引入了 WithdrawalV1 结构,并对相关结构和方法进行了补充。[32]
合并后,以太坊生态系统中不再存在两条区块链。它只有一个在PoS共识机制上运行的以太坊主网。因此,以太坊挖矿不再发生,因为网络会奖励用户新的ETH,以质押他们现有的ETH代币。这种方法使以太坊的功耗降低了惊人的99.95%。
然而,合并升级后,以太坊的交易吞吐量并没有显著提高。
这次升级对以太坊交易的唯一相关影响是,以太坊的平均区块时间从13-14秒降至12秒,这意味着需要更多的升级来提高其交易速度。[34][36][38]
The Surge升级旨在解决审查阻力、中心化问题和协议风险。[34]
最初,以太坊开发者决定通过一种称为“执行分片”的过程来扩展它,该过程会将网络划分为64个分片链。
然而,在分析了layer-2 roll-ups的能力后,他们得出结论,layer-2 rollups和Danksharding可以在不实施分片链的情况下扩展网络。因此,他们从路线图中删除了分片链。[35]
L2 Rollups 是构建在以太坊区块链上的常规智能合约的第二层扩展解决方案。它们充当主链和第二层区块链之间的中继,以减少以太坊的负载。
在它们的帮助下,可以在第二层上执行交易。它们将交易分组为批次,链下执行,并将每个交易的少量数据存储在主链上。[34]
Dencun 升级是以太坊“The Surge”时代的一部分,旨在提高网络的可扩展性和易用性。
Dencun 升级计划于 2024 年 3 月 13 日推出,标志着一次重要的硬分叉更新,旨在提高以太坊网络的可扩展性、安全性和用户友好性。作为以太坊“The Surge”路线图计划的一部分,此次升级是可扩展性增强的关键一步。
以太坊 Dencun(坎昆-Deneb)升级,坎昆完善了执行层(EL),Deneb 增强了共识层(CL),其中包含了一套对网络发展至关重要的 以太坊改进提案 (EIP)。
这些 EIP 是升级目标不可或缺的一部分,例如提高数据存储能力和降低 区块链 上的运营成本。 [33]
The Scourge升级涉及通过Rollups和数据共享来提升以太坊区块链的可扩展性,解决以太坊2.0的审查和中心化问题。其目标是确保去中心化,并通过建立一个对任何一方都没有偏见的 нейтральный 共识层来消除一些关键的协议风险。
Scourge还将解决与以太坊相关的MEV问题。MEV是矿工通过不正当手段从区块生产中提取的最大额外价值,超过了标准的区块奖励和gas费.[34]
目前,验证者必须运行一个完整的节点,这需要非常高的专用存储和CPU,对于存储空间和资金有限的以太坊区块验证者来说是不可行的。以太坊开发者提出了“轻客户端”来解决这个问题。
The Verge将消除验证者维护以太坊完整交易历史的需求,并旨在简化验证者的复杂且资源密集型的区块验证过程。它不仅将帮助现有的验证者,还将为新的参与者打开大门。
提供者使用他们的资源和连接为轻客户端收集所需的数据。一旦轻节点从提供者那里收到数据,它只需要验证它。轻客户端节点的“轻量级”将根据其资源和存储空间而变化。
The Verge升级还将引入Verkle树,这是对Merkle证明的升级,需要更小的证明大小。即使Merkle证明增强了区块链安全性,它也占用了大量空间,这在扩展中证明是有问题的。
Verkle证明将是Merkle证明的改进版本,并且需要更少的空间。Verkle证明还将使以太坊能够使用更好的零知识证明技术,如SNARKs和STARKs。 [34]
The Purge将是以太坊的第五个里程碑事件,因为它将引入历史记录过期机制,以减少节点运营商的硬盘需求。The Purge升级将引入EIP-4444,所有节点运营商将不再需要存储先前区块的数据。节点将停止提供超过一年的历史区块数据。
一旦节点与区块链完全同步,它就不再需要超过365天的历史数据来验证新区块,并且记录的数据只有在有人请求或节点需要与区块链同步时才可用。
新的节点将在升级时获得新的同步机制。这种新的机制可能是“检查点同步”,这将从最近确定的检查点区块同步链,而不是从创世区块同步。此步骤将减少网络拥塞和验证者的存储入口点。
Buterin表示,EIP-4444可以大大提高以太坊的节点去中心化。[34][39]
“潜在地,如果每个节点默认存储一小部分历史记录,我们甚至可以像今天一样,在网络上存储每个特定历史记录的副本数量大致相同。”
The Purge升级的目标是简化以太坊的工作方式,并减少运行以太坊节点所需的计算机资源。[37]
The Splurge 是最后一次升级,是将以太坊区块链所需的所有较小升级组合在一起,以修复上述五个升级中出现的所有问题。它还将合并不适合其他升级的改进提案。
Vitalik 将此阶段描述为
“一旦所有先前的阶段都已合并,就可以享受的东西”。
由于路线图会随着时间的推移而变化,以符合以太坊及其用户的最佳利益,因此到达到 Splurge 时,它可能包含许多升级和改进。[41]
以太坊账户是一个拥有以太币(ETH)余额的实体,可以在以太坊上发送交易。账户可以由用户控制(由拥有私钥的任何人控制),也可以部署为智能合约(由代码控制)。
两种账户类型都能够接收、持有和发送 ETH 和代币,并与已部署的智能合约进行交互。[17]
2023年3月1日,在丹佛举行的WalletCon大会上,以太坊基金会的安全研究员Yoav Weiss宣布,ERC-4337(区块链开发者通常称之为“账户抽象”)的主要合约已经过Open Zeppelin的审计,并批准在所有以太坊虚拟机(EVM)兼容网络上使用,包括Polygon、Optimism、Arbitrum、BNB Smart Chain、Avalanche和Gnosis Chain。[30]
账户抽象,也称为ERC-4337(以前称为EIP-4337),是账户恢复和群组访问钱包等多种功能的基础。其潜在应用包括通过捆绑和赞助交易来降低交易费用。[31]
此外,它还允许将加密密钥存储在标准智能手机安全模块上,有效地将其变成硬件钱包。这使得平台能够提供加密货币服务,而无需用户创建传统的钱包并手动保存其助记词或私钥。通过账户抽象,密钥保存在用户硬件安全模块(HSM)本地,而不是服务提供商处。因此,它与自我托管的加密货币钱包一样安全。[31]
“下一个十亿用户不会在一张纸上写下12个单词。正常人不会这样做,”他说。“我们需要给他们更好的可用性,他们不应该考虑加密密钥。” - Yoav Weiss,以太坊基金会的安全研究员
最后,智能账户还提供额外的功能,如双因素身份验证、每月消费限额、区块链游戏会话密钥,以及通过可信赖的朋友或商业服务进行的时间锁定社交恢复。[31]
区块是包含一批交易的数据块,其中包含链中前一个区块的哈希值。这使得区块相互连接(形成链),因为哈希值是通过密码学从区块数据中派生出来的。这可以防止欺诈,因为对历史中任何一个区块的更改都会使所有后续区块失效,因为所有后续哈希值都会更改,并且运行区块链的每个人都会注意到。
为了保存交易历史,区块被严格排序(每个新创建的区块都包含对其父区块的引用),并且区块内的交易也被严格排序。除了极少数情况外,在任何给定时间,网络上的所有参与者都对区块的确切数量和历史达成一致,并且正在努力将当前的实时交易请求批处理到下一个区块中。
一旦网络上的某个验证者将一个区块组合在一起,它就会传播到网络的其余部分;所有节点都将此区块添加到其区块链的末尾,并选择一个新的验证者来创建下一个区块。确切的区块组装过程和提交/共识过程目前由以太坊的“权益证明”协议指定。[18]
Gas对于以太坊网络至关重要。它就像汽车需要汽油才能运行一样,是以太坊网络运行的燃料。Gas是指衡量在以太坊网络上执行特定操作所需的计算量的单位。
由于每个以太坊交易都需要计算资源来执行,因此每个交易都需要支付费用。Gas是指在以太坊上成功进行交易所需的费用。[19]
Gas费用以以太坊的原生货币以太币(ETH)支付。Gas价格以gwei表示,gwei本身是以太币的一个单位——每个gwei等于0.000000001 ETH(10-9 ETH)。例如,与其说gas成本为0.000000001以太币,不如说gas成本为1 gwei。“gwei”本身的意思是“giga-wei”,等于1,000,000,000 wei。Wei本身是以太币的最小单位。 [19]
除此之外,每个区块都有一个作为保留价格的基本费用。要符合包含在区块中的资格,每单位gas的报价必须至少等于基本费用。基本费用是独立于当前区块计算的,而是由之前的区块决定的——这使得用户的交易费用更可预测。当区块被挖掘时,这个基本费用会被“烧毁”,从流通中移除。
以太坊是由运行软件的计算机(称为节点)组成的分布式网络,这些软件可以验证区块和交易数据。“节点”是连接到其他也运行以太坊软件的计算机的以太坊客户端软件的任何实例,从而形成网络。
客户端是以太坊的一种实现,它根据协议规则验证数据并保持网络安全。
合并后的以太坊由两部分组成:执行层和共识层:
在合并之前,共识层和执行层是独立的网络,以太坊上的所有交易和用户活动都发生在现在的执行层。
一种客户端软件提供执行环境和矿工产生的区块的共识验证。共识层信标链自 2020 年 12 月以来一直在独立运行。它引入了权益证明并根据以太坊网络的数据协调验证器网络。通过合并,以太坊通过连接这些网络过渡到权益证明。执行和共识客户端协同工作以验证以太坊的状态。[20]
网络是不同的以太坊环境,可以访问这些环境以进行开发、测试或生产用例。由于以太坊是一种协议,因此可以存在多个独立的“网络”,这些网络符合该协议,但彼此不交互。
公共网络是指任何有互联网连接的人都可以访问的网络。任何人都可以读取或创建公共区块链上的交易,并验证正在执行的交易。
主网是主要的公共以太坊生产区块链,实际价值的交易发生在分布式账本上。
除了主网之外,还有公共测试网。这些网络供协议开发者或智能合约开发者在部署到主网之前,在类似生产环境的环境中测试协议升级和潜在的智能合约。
以太坊测试网现在是权益证明,就像以太坊主网一样。测试网上的ETH没有实际价值;因此,没有测试网ETH的市场。由于需要ETH才能实际与以太坊交互,大多数人从水龙头获取测试网ETH。
大多数水龙头是Web应用程序,可以在其中输入地址,然后请求将ETH发送到该地址。[21]
Layer 2 (L2) 是一个集合术语,用于描述一组特定的以太坊扩展解决方案。Layer 2 是一个独立的区块链,它扩展了以太坊并继承了以太坊的安全保证。Layer 2 测试网通常与公共以太坊测试网紧密相连。
以太坊网络如果其节点未连接到公共网络(即主网或测试网),则为私有网络。在此上下文中,私有仅表示保留或隔离,而不是受保护或安全。
要开发以太坊应用程序,开发者需要在部署前在私有网络上运行它,以便查看其工作方式。 这样做可以比公共测试网更快地进行迭代。
共识过程由一组预定义的受信任节点控制。例如,一个由已知学术机构组成的私有网络,每个机构管理一个节点,并且区块由网络内达到阈值的签名者验证。如果公共以太坊网络像公共互联网,那么联盟网络就像一个私有互联网。[21]
ERC-20 引入了同质化代币的标准,换句话说,它们具有一种属性,使得每个代币在类型和价值上与另一个代币完全相同。 例如,ERC-20 代币的行为就像 ETH 一样,这意味着 1 个代币现在和将来始终等于所有其他代币。[24]
ERC-20(以太坊征求意见稿 20)由 Fabian Vogelsteller 于 2015 年 11 月提出,是一种代币标准,它为智能合约中的代币实现了一个 API。
ERC-20 的功能包括将代币从一个帐户转移到另一个帐户,获取帐户的当前代币余额,获取网络上可用的代币总供应量,以及批准第三方帐户是否可以花费某个帐户的代币。[24]
ERC-721 引入了 NFT(非同质化代币)的标准。这种类型的代币是独一无二的,并且由于其年龄、稀有性、视觉特征或任何其他特征,可能与来自同一智能合约的其他代币具有不同的价值。
ERC-721(以太坊征求意见稿 721)由 William Entriken、Dieter Shirley、Jacob Evans 和 Nastassia Sachs 于 2018 年 1 月提出。
它提供了诸如将代币从一个帐户转移到另一个帐户、获取帐户的当前代币余额、获取特定代币的所有者以及网络上可用的代币总供应量等功能。
除此之外,它还具有其他一些功能,例如批准某个帐户中的一定数量的代币可以由第三方帐户移动。[25]
预言机是将以太坊连接到链下真实世界信息的数据馈送,以便用户可以在其智能合约中查询数据。这可以是任何东西,从价格信息到天气报告。预言机也可以是双向的,用于将数据“发送”到现实世界。
预言机通常由一个智能合约和一些链下组件组成,这些组件可以查询 API,然后定期发送交易以更新智能合约的数据。[26]
以太坊社区有多个利益相关者,他们在治理过程中发挥着各自的作用。这些利益相关者包括:
将变更引入以太坊协议的正式流程如下:
以太坊区块链所有主要里程碑、分叉和更新的时间线。
一项名为隐私池的新隐私工具于 2025 年 3 月在以太坊区块链上启动,旨在让用户能够匿名进行交易,同时证明他们的资金与非法活动无关。
该平台由 0xbow.io 团队开发,允许半许可访问,初始存款上限为一个以太币。
以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 是首批使用该平台的人之一,据报道,他在 2025 年 3 月 31 日推出后不久就进行了存款。该倡议采用了一种名为“关联集”的功能,该功能将交易聚合到匿名池中。该机制包括筛选过程,以过滤掉与非法行为者(如黑客和诈骗者)相关的交易。 [42]
0xbow.io 表示,这些关联集是动态的,允许删除被识别为非法的存款,而不会影响其他贡献。存款被取消资格的用户可以使用“ragequit”功能来取回他们的资金。 [42]
Ethereum Pectra 升级于2025年5月7日UTC时间上午10:00左右,在以太坊主网epoch 364032开始时启动。 [43]
此次升级主要包括三个以太坊改进提案(EIP):
"Pectra已在以太坊主网上线!智能账户钱包的用户体验功能现已激活。L2扩展的数据存储blob增加了2倍。验证器的用户体验改进已上线。社区成员将在未来24小时内继续监控是否存在任何问题。" - 以太坊官方推特 [44]