什麼是以太坊?
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什麼是以太坊?

什麼是以太坊?

初階
發佈時間 Mar 18, 2020更新時間 Aug 23, 2023
12m

章節

  1. 以太坊基本面
  2. 以太幣從哪裡誕生?
  3. 開始使用以太坊
  4. 以太坊的可擴展性、ETH 2.0 及期貨
  5. 以太坊和去中心化金融 (DeFi)
  6. 加入以太坊網路


第 1 章 - 以太坊基本面

目錄


什麼是以太坊?

以太坊是去中心化的計算平台。您可以想成是筆記型電腦或個人電腦,但不會在單一裝置上運行。而是在全球數千部機器上同時運行,意味著並沒有所有者。

以太坊就像比特幣及其他加密貨幣,讓您可以轉移數位貨幣。但其實功能不只這些 – 您可以部署專屬程式碼,並與其他用戶建立的應用程式互動。基於如此靈活的特性,每一種複雜的程式皆可在以太坊上推出。

簡而言之,以太坊背後的主要概念就是開發人員可以建立並推出程式碼,並在中心化伺服器以外的分散式網路之間運行。這意味著在理論上,這些應用程式無法關閉或受到審查。


以太坊和以太幣 (ETH) 有什麼差異?

這可能不夠直觀,但以太坊採用的貨幣單位並不叫以太坊。以太坊本身是一項協定,但賦予功能的貨幣為以太幣(ETH)。


什麼讓以太坊很有價值?

我們簡單提到了以太坊可在分散式系統之間運行程式碼的概念。因此,外部人士無法篡改程式。它們會新增至以太坊的資料庫(即區塊鏈),經程式化後即無法編輯程式碼。此外,每個人都看得到資料庫,因此用戶在與其互動前可以稽核程式碼。
這意味著任何人、任何地方皆可推出無法離線取得的應用程式。更有趣的是,由於其原生單位以太幣會儲存價值,因此這些應用程式可以設定價值轉移方式的條件。我們將構成應用程式的程式稱為智能合約。在大多數情況下,可將它們設定為操作時不需人工介入。

這非常合乎情理,「程式化貨幣」的概念確實讓全球用戶、開發人員及企業為之著迷。


立即追蹤以太坊 (ETH) 的最新價格。


什麼是區塊鏈?

區塊鏈位於以太坊的核心,這是持有協定所使用資訊的資料庫。如果您已閱讀我們的「什麼是比特幣?」一文,即會對「區塊鏈運作方式」有基本了解。在區塊鏈方面,雖然以太坊和比特幣儲存的資料及儲存方式有所差異,但兩者的情況類似。
您可以將以太坊的區塊鏈當作可持續新增頁面的書籍。每個書頁稱為一個區塊,其中包含交易的相關資訊。當我們想新增頁面時,就需要在頁面上方加入一個特殊值。這個值必須讓任何人都看得到上一頁之後新增了頁面,而不只是在書中隨機插入。
事實上,這有點像參考上一頁的頁數。只要看一下新的頁面,我們就能確定該頁數遵循上一頁的順序。因此,我們可以使用稱為雜湊的流程。
雜湊會取得資料片段(在此情況下,就是我們頁面上的所有內容),也會回傳唯一識別碼(我們的雜湊)。兩段資料向我們提供相同雜湊的機率非常之低。這也是一個單向流程:您可以輕鬆計算雜湊,但幾乎不可能逆轉雜湊來取得用於建立的資訊。在稍後章節中,我們會深入探討為什麼這對挖礦非常重要。

現在,我們具備以正確順序連結頁面的機制。如果您嘗試變更順序或移除頁面,我們的書本就會明顯遭到篡改。

想進一步了解區塊鏈?務必查看我們的「區塊鏈技術入門指南」。


以太坊和比特幣 – 差異在哪裡?

比特幣必須仰賴區塊鏈技術和金錢誘因,才能建立起全球數位現金系統。這引入了幾項關鍵創新,可在不需要中心參與者的情況下實現全球用戶協調。當每位參與者在他們的電腦上執行程式時,比特幣可讓用戶在去信任化、去中心化的環境中同意財務資料庫的狀態。
比特幣通常稱為第一代區塊鏈。這並非極度複雜的系統,且在安全性方面是一項優勢。其會刻意維持靈活性,以便在底層優先處理安全性。實際上,比特幣智能合約語言極度受限,且無法妥善容納交易外部的應用程式。
相較之下,第二代區塊鏈的功能更豐富。除了金融交易之外,這些平台可實現大幅度的程式化。以太坊讓開發人員能夠更自由地實驗專屬程式碼,並建立所謂的去中心化應用程式 (DApps)。

以太坊是首波第二代區塊鏈,也是到目前為止最常見的一種。其類似比特幣,也可以執行很多相同的功能。事實上,兩者大相逕庭,但皆彼此具備獨特的優勢。


以太坊如何運作?

我們可以將以太坊定義為狀態機。這全都意味著在任何指定時間內,您可以針對目前的現狀,獲得帳戶餘額和智能合約的快照。特定動作會產生狀態更新,意味著所有節點皆會更新他們專屬的快照來反映變更。

以太坊狀態中的轉移。


交易會觸發在以太坊運行的智能合約(用戶或其他合約)。當用戶將交易發送至合約,每個網路節點就會執行合約的節點並記錄輸出內容。運作時會使用以太虛擬機 (EVM),並將智能合約轉換為電腦可讀取的指示。
若要更新狀態,則會使用稱為挖礦的特殊機制(目前)。挖礦會以工作量證明演算法完成,這與比特幣相當類似。我們很快就會深入探討這些內容。


什麼是智能合約?

智能合約就是程式碼。在傳統認知中,該程式碼既非智能,也不是合約。但我們在名稱中提到智能的原因是:其會在特定條件下執行,並可視為強化各方協議的合約。

電腦科學家 Nick Szabo 於 1990 年代後期提出此概念,可說是功不可沒。他解釋時以販賣機為例,並認為此概念可視為現代智能合約的先驅。如果是販賣機的話,其會執行簡單的合約。用戶插入代幣後,販賣機即會提供他們選擇的產品。

智能合約會在數位環境中套用這種邏輯。您可以在程式碼中指定簡單的指令,像是向此合約發送兩個以太幣時,即會回傳「您好,全世界!」。


在以太坊中,開發人員進行編碼,EVM 稍後即可讀取。然後,他們會將其發送至註冊合約的專用地址,然後加以發布。這時,任何人皆可使用。而且該合約無法刪除,除非開發人員寫入時指定了條件。

現在,合約具有一個地址。若要與之互動,用戶只要向該地址發送 2 個 ETH 即可。這會觸發合約的程式碼 – 網路上所有電腦會運作該程式碼、確認該合約已付款,並記錄其輸出內容(「您好,全世界!)。

上述內容可能是最基本的以太坊功能範例。大多數連接許多合約的複雜應用程式皆可構建或構建完畢。


誰建立了以太坊?

2008 年,一位真實身分不詳的開發人員(或一組開發人員)化名為中本聰發布了比特幣白皮書。這永久改變了數位貨幣的發展前景。幾年後,年輕的程式開發師 Vitalik Buterin 預見了進一步採用此概念的方式,並將其套用至各種應用程式。此概念最後充實了以太坊的內容。
以太坊由 Buterin 在 2013 年的部落格文章【以太坊:終極智能合約和去中心化應用程式平台】中提出。他在文章中提到了圖靈完備區塊鏈的概念 – 只要有足夠的時間和資源,去中心化電腦即可執行任何應用程式。
可在區塊鏈及時部署應用程式的種類,但會侷限於開發人員的想像。以太坊旨在深入了解區塊鏈技術是否可有效應用於比特幣的國際設計限制之外。


以太幣會以何種方式發放?

以太坊在 2015 年推出,首次供應 7200 萬個以太幣。超過 5,000 萬個代幣分配至稱為公開代幣銷售的首次代幣發行 (ICO),希望參與者可在比特幣或法幣的交易所買入以太代幣。


什麼是 DAO 和以太坊經典?

有了以太坊,即可採用透過網際網路進行開放式協作的全新方式。以 DAO(分佈式自治組織)為例,這些機構由類似於電腦程式的電腦程式碼所管理。
這類組織最早期且雄心最大的嘗試為「DAO」。組成內容為在以太坊上方執行的複雜智能合約,可同時作為自治創業資金。ICO 分配了 DAO 代幣,並向代幣持有者提供具備投票權的所有者權益。

但自推出後不久,惡意行為人利用漏洞並耗盡 DAO 三分之一的資金。值得牢記的是,當時 DAO 鎖定了 14% 的整體以太幣供給量。當然,這對尚在起步階段的以太坊網路是極具破壞力的事件。

經過一番深思熟慮,該區塊鏈在兩個區塊鏈中產生了硬分叉。在其中一個區塊鏈中,會有效「逆轉」惡意交易來恢復資金,此區塊鏈就是現在的以太坊區塊鏈。而並未逆轉這些交易且維持有不可篡改性的原始區塊鏈現在稱為以太坊經典。
該事件已作為此技術風險的雜湊提醒,且具備大量財富的委託自治程式碼會產生反效果。而且,有趣的是,在開放環境下達集體決策時,會帶來重大挑戰。不過,只要忽視安全漏洞,DAO 還是能完美顯示智能合約的潛力,同時在網際網路上啟用大規模的去信任化協作。



第 2 章 - 以太幣從哪裡誕生?

目錄


新的以太幣如何建立?

我們稍早簡單提到了挖礦。如果您熟悉比特幣,就會知道挖礦流程對保障及更新區塊鏈是不可或缺的一部分。以太坊則適用相同原則:若要獎勵挖礦用戶(成本高昂),該協定會送出獎勵的以太幣。


有多少以太幣?

截至 2020 年 2 月,以太幣的總供給量約為 1.1 億。
有別於比特幣,以太坊並非在推出時刻意決定代幣發放時間表。比特幣會限制其供給量以開始保留價值,並逐漸減少新代幣的產生量。另一方面,以太坊旨在為去中心化應用程式 (DApp) 提供基礎。由於不確定最適用哪種代幣發放時間表,因此問題仍然存在。


以太坊挖礦如何運作?

對網路安全來說,挖礦相當重要。其確保區塊鏈可進行一定程度的更新,並允許網路在單一決策者的情況下運作。在挖礦中,節點的子集(巧妙地稱為礦工)會投入計算能力來解決加密難題。

實際上,他們會進行待處理交易及一些其他資料的雜湊作業。若為有效區塊,雜湊必須低於由協定列出的值。如果結果不成功,他們可以修改部分資料,然後再試一次。

若要與其他人競爭,礦工就必須盡快進行雜湊,我們會以雜湊率衡量他們的能力。網路上出現的雜湊率越高,就更難解決難題。僅有礦工必須找到實際的解決方案。找到後,所有其他參與者即可輕鬆確認其有效性。
您可以想像,持續以高速進行雜湊作業的成本高昂。為了激勵礦工保障網路安全,他們可賺取獎勵。這是由區塊中所有交易手續費組成。他們也會收到新鮮出爐的以太幣 – 撰稿期間為 2 個以太幣 (ETH)。


什麼是以太坊燃料?

記得我們早前說過的「您好,全世界!」合約嗎?這是一個執行起來極為方便的程式,且計算成本一點也不高。但是,您不只會在個人電腦上執行,還會要求以太坊生態系中的每個人執行。
接下來,我們必須面對下列問題:當幾萬人都在執行複雜的合約時,會發生什麼事情?如果某個人將他們的合約設為繼續透過相同程式碼產生迴圈,每個節點就必須無限期執行。那會對資源造成過多壓力,且系統最後可能會分崩離析。
幸好,以太坊引入了燃料概念來減低這項風險。就像是您的汽車沒有汽油就無法發動,執行合約時也必須要有燃料。合約設有燃料量,且用戶必須支付燃料費才能順利運行。如果燃料不足,合約即會停止運作。

事實上,這是一種手續費機制。相同概念可延伸至交易:礦工的主要動力源自利潤,因此他們可以忽略較低手續費的交易。

請注意,以太幣和燃料並不相同。燃料的平均價格會有所波動,且主要由礦工決定。當您進行交易時,您會以比太幣 (ETH) 支付燃料費。這個方面就像是比特幣的手續費 – 如果網路擁塞,且許多用戶都在試圖交易,則燃料的平均價格有可能會上漲。相反地,活動量不多時會下跌。
雖然燃料價格有所變化,但每次操作都有必要的固定燃料量。這意味著複雜合約與簡單交易相較之下,前者的消耗量非常大。因此,燃料就是計算能力的衡量標準。其確保系統可根據用戶使用以太坊資源的情況,提供適當的手續費。
一般來說,燃料會收取一部分的以太幣。因此,我們會使用較小的計價單位 (Gwei)。一個 Gwei 等同於十億分之一個以太幣。
長話短說的話,您可以執行長時間產生迴圈的程式。但對您來說,這在實際操作時很快就會變得太過昂貴。正因如此,以太坊網路上的節點可減少垃圾郵件。
隨著時間推移而產生的平均燃料價格 (Gwei)。資料來源:etherscan.io


燃料和燃料限制

假設 Alice 正在進行一項合約交易。她會計算出預期耗費的燃料費(例如使用 ETH 燃料站 (ETH Gas Station))。她可能會設定較高價格,以便激勵礦工盡快納入她的交易。
但是,她也會設定可保障自身安全的燃料限制。合約可能會發生問題,導致其耗費掉計劃之外的燃料費。但只要設定了燃料限制,即可確保用光多少倍燃料後停止操作。合約最後會失敗,但 Alice 只要支付最初同意的費用即可。

一開始,這項概念可能令人難以理解。不用擔心 – 您可以設定自己願意支付的燃料費(和燃料限制),但大多數錢包都會包辦這一切。簡單來說,燃料價格會定義礦工擷取您交易的速度,而燃料限制則會定義您需要支付的費用上限。


以太坊區塊挖礦需要多少時間?

將區塊新增至區塊鏈的平均時間會落在 12 至 19 秒。網路轉移至權益證明後就很有可能產生變化,且目標為實現更快的區塊時間。如果您想深入了解相關內容,請查看「以太坊 Casper 詳解」。


什麼是以太坊代幣?

就以太坊來說,大部分申訴皆與用戶建立專屬鏈上資產的能力有關,且與以太幣的儲存及轉移功能相同。智能合約會列出治理它們的規則,同時讓開發人員得以設定與其代幣相關的特定參數。這些包括發放數量、發放方式、是否可分割、每項是否為同質化等其他參數。在以太坊建立代幣時最常見的技術標準稱為 ERC-20,因此代幣一般稱為 ERC-20 代幣。

代幣功能為創新者提供廣大的操作空間,讓他們可以實驗最先進財務和技術的應用程式。從發放作為應用程式內貨幣的無差異代幣,到發行實際資產支持的唯一代幣,以上情況皆具備絕佳的設計靈活性。建立輕鬆和簡化代幣時,用戶非常有可能還不了解其中的一些最佳用例。



第 3 章 - 開始使用以太坊

目錄


我要如何購買 ETH?

如何使用信用卡/簽帳卡購買 ETH

幣安可讓您透過瀏覽器無縫買入 ETH。若要這麼做:


  1. 前往買入及出售加密貨幣入口網站。 
  2. 選擇您想買入的加密貨幣 (ETH),以及希望用於付款的貨幣。
  3. 登入幣安,如果沒有帳戶的話,請先註冊。
  4. 選擇您的付款方式。
  5. 系統提示的話,輸入您的卡片詳細資料並完成身分驗證流程。
  6. 就是這麼簡單!您的 ETH 即會存入幣安帳戶。


如何在點對點市場上購買 ETH

您也可以在點對點市場買入和出售 ETH。這可讓您直接透過幣安行動應用程式來購買其他使用者的代幣。若要這麼做:


  1. 啟動應用程式,然後登入或註冊。
  2. 選擇一鍵買賣,然後點選介面左上角的 [買入] 標籤。
  3. 系統會提示您多種不同優惠 – 在希望使用的優惠上輕觸 [買入]。
  4. 您可以使用其他加密貨幣支付 ([透過加密貨幣] 標籤) 或法幣 ([透過法幣]標籤)。 
  5. 您必須在下方提供付款方式。選擇適合您的方式即可。
  6. 選擇 [買入 ETH]。
  7. 現在,您必須付款。完成後輕觸 [標示為已支付] 和 [確認]。
  8. 賣方向您發送代幣後,交易即會完成。


我可以使用以太幣 (ETH) 購買什麼?

不同於比特幣,以太坊並不局限於加密貨幣網路的用途。這是一個用於建立去中心化應用程式的平台,還可以作為代幣交易,以太坊也是此生態系的燃料。因此,就主要的以太坊用例來說,一定是該幣種在以太坊網路所提供的實用性。

話雖如此,以太坊在使用上類似於傳統貨幣,意味著您可以像使用其他貨幣一樣使用 ETH 買入商品和服務。

接受以太坊作為付款方式的零售商熱圖。來源:cryptwerk.com/coinmap


以太坊的用途為何?

人們可以將以太坊的原生貨幣 ETH 作為數位貨幣或抵押品。很多人也認為這與比特幣類似,可以儲存價值。但與比特幣不同的是,以太坊區塊鏈的可程式化程度更高,因此 ETH 的功能更多。這也是下列項目的命脈:去中心化金融應用程式、去中心化市場、交易所、遊戲等豐富內容。 


如果我遺失 ETH 的話,該怎麼辦?

由於並沒有任何銀行參與其中,因此您必須對自己的資金負責。您可以將代幣儲存在交易所,或是自己的錢包。請務必記住,如果使用自己的錢包,一定要保管好助記詞。如果您無法存取錢包時,就需要它來恢復資金,因此請確保安全無虞。


我可以逆轉以太坊交易嗎?

一旦資料已新增至以太坊區塊鏈,就不太可能更改或移除。這意味著當您交易時,就差不多成定局了。因此,您必須再三確認要向其發送資金的位址是否正確。如果您即將發送大筆金額,建議先發送小筆金額來確認發送位址正確無誤。
話雖如此,由於智能合約遭駭,以太坊在 2016 年產生了硬分叉,並有效地「撤銷」了惡意交易。但這是特殊事件的非常手段,並非一般規範。


以太坊交易是不是私人交易?

不是。所有新增至以太坊區塊鏈的交易皆可供大眾查看。雖然以太坊位址並未顯示您的真實姓名,但觀察者還是可以透過其他方法關聯到您的身分。


我可以使用以太坊賺錢嗎?

因為它是流動性資產,因此您可以使用 ETH 賺錢,不過也可能會虧錢。有些人可能會長期持有以太坊,並推測網路將變成可程式化的全球結算層。其他人則選擇以其他 BTC 之外主流數位貨幣交易。儘管如此,這些類型的加密貨幣還是有自身的財務風險。
由於它是去中心化金融 (DeFi) 活動的主要支柱,因此 ETH 也可用於借貸、作為貸款抵押品、鑄造合成資產,以及在 – 未來某個時候 – 進行權益質押。
有些投資者可能只會持有比特幣的長期倉位,且不會在他們的投資組合中加入其他數位資產。相比之下,其他人也可能在投資組合中持有 ETH,以及其他 BTC 之外主流數位貨幣,或是在較短期間的交易配置一定百分比的貨幣(例如日間交易或波段交易)。在市場上並沒有一勞永逸的賺錢方法,且每位投資者都必須根據自身狀況和環境,自行決定最恰當的策略。


我要如何儲存 ETH?

儲存代幣有很多選項,也都有獨特的優點和缺點。與任何涉及風險的物品一樣,在各種可用選項中,您的最佳選擇可能會相當多元化。
一般來說,儲存解決方案包括託管或非託管的類型。託管解決方案意味著將代幣委託給第三方 (像是交易所)。在此情況下,您必須登入託管人平台來使用加密資產交易。
非託管解決方案則為相反情況 – 使用加密貨幣錢包時,自己掌控資金。使用錢包持有代幣的情況與實體錢包不同 – 前者會持有加密金鑰,可讓您存取區塊鏈上的資產。再次提醒:使用非託管錢包時,請務必備份您的助記詞!


如何將 ETH 充值至幣安

如果您手邊有以太坊並想在幣安充值,只要遵循這些快速步驟即可:

  1. 登入幣安,如果沒有帳戶的話,請先註冊。
  2. 前往您的現貨錢包,然後選擇 [充值]。
  3. 從代幣清單中選擇 ETH。
  4. 選擇網路並向相應位址發送您的 ETH。
  5. 就是這麼簡單!交易確認後,您的以太坊即會存入幣安帳戶。


如何在幣安儲存 ETH

如果您想使用以太坊積極交易,則必須將其儲存至幣安帳戶。您可以輕鬆安全地在幣安儲存 ETH。您還可以透過借貸、質押、空頭促銷活動及大放送,輕鬆獲得幣安生態系的好處。


如何從幣安提現 ETH

如果您手邊有以太坊並想從幣安提現,只要遵循這些快速步驟即可:

  1. 登入幣安。
  2. 前往您的現貨錢包,然後選擇 [提現]。
  3. 從代幣清單中選擇 ETH。
  4. 選擇網路
  5. 輸入收款人位址和金額。
  6. 透過電子郵件確認該流程。
  7. 就是這麼簡單!交易確認後,ETH 即會存入您提供的位址。


如何在以太坊錢包中儲存 ETH

如果您想將 ETH 儲存在自己的錢包中,則有兩個選項:熱錢包和冷錢包。


熱錢包(Hot Wallets)

以特定方法連接至網際網路的加密貨幣錢包稱為熱錢包。一般是行動或桌面應用程式,可供您查看餘額及發送或接收代幣。由於熱錢包是在網路上執行,因此通常易於遭到攻擊,但對日常付款來說更加方便。以 Trust Wallet 為例,這是易於使用且支援多種代幣的行動錢包。

冷錢包(Cold Wallets)

冷錢包為還沒有在網際網路上公開的加密貨幣錢包。由於缺乏網路攻擊媒介,整體的攻擊機會較低。而且與熱錢包相較之下,冷錢包在使用上不那麼直觀。冷錢包範例包括硬體錢包或紙錢包,但通常不建議使用紙錢包,因為很多人認為此類型已過時,並具有使用上的風險。
如需錢包類型的解析,請查看【加密貨幣錢包類型說明】。


什麼是以太坊標誌和幣種?

Vitalik Buterin 設計了最初期的以太坊徽章。它包含兩個旋轉後的求和符號 Σ (此符號源於希臘字母)。最終的標誌設計 (以此徽章為基礎) 由所謂的菱形八面體組成,並圍繞有四個三角形。類似於其他貨幣,如果以太坊需要採用標準的 Unicode 符號時,不但方便,還可供應用程式和網站輕鬆顯示以太坊的數值。雖然不像表示 USD 的 $ 如此廣泛使用,但以太坊常用的符號為 Ξ。



第 4 章 - 以太坊的可擴展性、ETH 2.0 及未來

目錄


什麼是可擴展性?

簡單說明的話,可擴展性就是系統成長能力的衡量標準。例如在計算方面,網路或伺服器可在擴展後透過不同方法來處理更多需求。

在加密貨幣方面,可擴展性指的是區塊鏈成長後可容納更多使用者的程度。更多使用者則意味著區塊鏈上有更多操作和交易「競爭」加入的資格。


為什麼以太坊需要擴展?

以太坊支持者相信平台會造就下一次的網際網路迭代。所謂的 Web 3.0 會帶來去中心化拓樸,特性為沒有中間機構、專注於隱私權,以及轉變為真正的個人資料所有權。系統會以智能合約和分散式儲存/通訊協定的形式,使用分散式計算來建立此基礎。
若要達成此目的,以太坊必須大幅增加交易處理數,且不能損害網路的去中心化狀態。不同於比特幣,以太坊目前並未透過限制區塊大小來設定交易量上限。但會有區塊燃料限制 – 只有特定的燃料量可以融入區塊中。

例如,如果您有 100,000 Gwei 的區塊燃料限制,並想加入每筆燃料限制為 10,000 Gwei 的十筆交易,這樣就沒問題了。兩筆 50,000 Gwei 的交易也可以。若有任何一起提交的其他交易,則需要等候下一個區塊產生。 

這並不適合每個人都在使用的系統。如果待處理交易比區塊可用空間還多,最後的待完成量也會很多。燃料價格會上漲,且使用者的出價金額必須高於其他人,才能先將交易加入。根據網路的忙碌程度,特定用例的操作費用會太過昂貴。

謎戀貓越來越受歡迎,這就是以太坊限制在此方面的絕佳範例。在 2017 年,這款基於以太坊的遊戲吸引了許多使用者進行交易,並參與養育專屬數位貓的活動 (非同質化代幣)。由於變得太受歡迎,因此待處理交易數飆升,導致網路有一陣子極度堵塞。


區塊鏈可擴展性三難困境

似乎只要提升區塊燃料限制,即可減輕所有可擴展性的問題。上限越高,指定時間範圍內可處理的交易量就越多,對吧?

遺憾的是,若要完成操作,就不得不犧牲以太坊的金鑰屬性。Vitalik Buterin 提出了區塊鏈三難困境 (見下文所示),藉此解釋區塊鏈必須達到的微妙平衡。

區塊鏈三難困境為:可擴展性 (1)、安全性 (2) 及去中心化 (3)。


選擇上述三項特性其中兩項進行最佳化,就會忽略第三項。以太坊和比特幣等區塊鏈會優先處理安全性和去中心化。兩者的共識演算法確保了由數千個節點組成之網路的安全性,也導致可擴展性不佳。有了這麼多接收及驗證交易的節點,該系統會比中心化替代方案更加緩慢。
換一種解決方法,可以取消區塊燃料限制,這樣一來網路可達到安全性和可擴展性的要求,但無法去中心化。 

這是因為區塊中的交易越多,區塊就會越大。儘管如此,網路上的節點必須定期下載並擴散區塊。而且,此流程將佔用大量硬體。放寬區塊燃料限制後,節點就更難以驗證、儲存及推播區塊。

因此,您會希望跟不上的節點退出網路。長此以往,就只會剩下一部分高效能節點能夠參與 – 導致更佳中心化。您最後可能會獲得安全又可擴展的區塊鏈,但無法去中心化。

最後,我們來推想一下專注於去中心化和可擴展性的區塊鏈。若要兼顧快速和去中心化,那就必須犧牲共識演算法,從而導致安全性削弱。


以太坊可以處理多少筆交易?

近年來,以太坊的每秒交易數 (TPS) 很少超過十筆。對於旨在成為「世界電腦」的平台來說,這個數字出乎意料地低。
但是,擴展解決方案早就是以太坊路線圖的一部分了。以太坊等離子體 (Plasma) 是一項擴展解決方案的範例。它的目標是提升以太坊的效率,該技術也可以套用至其他區塊鏈網路。


什麼是以太坊 2.0?

就以太坊的所有潛力來說,目前的確存在大量限制。我們已經討論了可擴展性的問題。簡單來說,如果以太坊旨在成為新金融系統的重要支柱,就必須能夠每秒處理大量交易。考慮到網路具有分散式特性,這是非常難以解決的問題,以太坊開發人員已經花心思研究多年。

首先,若要讓網路充分去中心化,就必須強制執行限制。操作節點的要求越高,參與者的數量就越少,網路會變得更中心化。因此,增加以太坊能夠處理的交易數後會威脅到系統整合性,原因在於節點的負擔變得更重。

另一項對以太坊 (及其他工作量證明加密貨幣) 的批評就是極度佔用資源。若要成功將區塊附加至區塊鏈,就必須挖礦。但是,以此方法建立區塊時,必須快速執行會耗費大量電力的計算程序。

為了解決上述限制,目前提出了一系列主要升級,總稱為以太坊 2.0 (或 ETH 2.0)。一旦全面實施,ETH 2.0 應該就能大幅改良網路的效能。


什麼是以太坊分片?

如上所述,每個節點會儲存整個區塊鏈的副本。一旦擴展,每個節點皆必須升級,過程中也會耗費頻寬和可用記憶體。

只要使用分片等方法,可能就不再需要升級。該名稱指的是將網路分割成節點子集 – 這就是分片。這些分片會處理自己的交易和合約,但還是可視需求與更廣泛的網路通訊。由於每個分片都會獨立驗證,因此不再需要儲存其他分片的資料。

2020 年 3 月的網路與實行分片的網路。


分片是最為複雜的擴展方法之一,需要大量的設計和實行工作。但如果成功實行,這也是最有效率的方法,可大幅提升網路的吞吐能力。


什麼是以太坊等離子體 (Plasma)?

以太坊等離子體 (Plasma) 即所謂的鏈下可擴展性解決方案 – 也就是說,目標是將交易推送至區塊鏈的鏈下,藉此提升交易吞吐量。就這一點來說,它與側鏈和付款管道有相似之處。

有了以太坊等離子體 (Plasma),次要區塊鏈已錨定在主要的以太坊區塊鏈,但會維持最低限度的通訊。雖然使用者仍會仰賴主區塊鏈處理爭議,或是「完成」次要區塊鏈上的活動,但它們幾乎可獨立運行。

若要成功在以太坊上擴展,請務必減少節點必須儲存的資料量。以太坊等離子體 (Plasma) 方法可讓開發人員在主區塊鏈上概述智能合約中「子」區塊鏈的功能。接著,他們可隨意建立具有資訊或流程但在主區塊鏈上儲存/執行費用太過昂貴的應用程式。

有關 Plasma 的完整介紹,請參閱【什麼是以太坊 Plasma?】


什麼是以太坊 Rollup?

Rollup 與 Plasma 相類似,旨在透過將交易移出主區塊鏈來擴展以太坊。它們以何種方式運作?
主鏈上的單一合約會持有次要鏈上的所有資金,並保留此鏈目前狀態的加密證明。此次要鏈的營運者會在主網合約中放入債券,確保僅會將有效狀態的轉移投入至主網合約。這裡的構想就是,由於此狀態是在鏈外維持,無需將數據儲存於區塊鏈之上。但 Rollup 與 Plasma 的主要區別在於將交易提交至主鏈的方式。藉由特殊的交易類型,可將大量交易「匯總」(統合)至稱為Rollup 區塊的特殊區塊中。
Rollup 有兩種類型:Optimistic Rollup 及 ZK Rollup。二者都能以不同方式保證狀態轉移的準確性。
ZK Rollup 使用零知識證明加密驗證方法提交交易。更具體地說,是 簡明非交互零知識證明 (Zk-Snarks) 方法。我們不會在此詳述其運作方式,但會講述如何將其應用至 Rollup。不同參與方可藉由此方式相互證明他們擁有特定的資訊,而無需透露具體的資訊內容。

若為 ZK Rollup,此資訊為已提交至主鏈的狀態轉移。此舉的優勢在於,此過程幾乎可以即時發生,幾乎不會出現提交損壞狀態的情況。

Optimistic Rollup 具有更大的靈活性,但部分可擴展性受到影響。透過使用一種稱為 Optimistic 虛擬機 (OVM) 的虛擬機,可在這些次要鏈上執行智能合約。另一方面,提交至主鏈的狀態轉移加密證明並不準確。為緩解此問題,會出現輕微延遲,可讓用戶挑戰及拒絕提交至主鏈的無效區塊。


什麼是以太坊權益證明 (PoS)?

權益證明 (PoS) 是一種工作量證明的替代方法,可用來驗證區塊。在權益證明系統中,並不是開採區塊,而是鑄造區塊(有時稱為鍛造)。這裡並非礦工與算力競爭,而是定期隨機選擇一個節點(或驗證人)來驗證候選人區塊。如果操作正確,他們會獲得此區塊的全部交易手續費,依據協定,可能會獲得區塊獎勵。

由於不涉及挖礦,因而權益證明被視為對環境的危害較小。驗證人消耗的能源幾乎沒有礦工那麼多,並且可在消費級硬體上鑄造區塊。

以太坊計劃透過 Casper 升級從工作量證明轉向權益證明,作為以太坊 2.0 的一部分。雖然尚未敲定確切日期,但首次迭代可能會於 2020 年推出。


什麼是以太坊質押?

在工作量證明協定中,網路安全性由礦工保證。礦工們不會作弊,因為這會浪費電力,導致他們喪失潛在的獎勵。在權益證明中,這樣的博弈論並不存在,并已採取不同的加密經濟措施來保障網路安全。
防止不誠實行為的並非浪費風險,而是損失資金的風險。驗證人必須拿出權益(意為代幣持有量)才有資格進行驗證。如果節點試圖作弊,會丟失一定數量的以太幣;如果節點無響應或離線,則會慢慢耗盡。但是,如果驗證人執行額外的節點,他們會獲得更多獎勵。


在以太坊上質押需要多少 ETH?

以太坊的預計最低權益為每個驗證人 32 枚 ETH。這個值設得非常高,使得試圖實施 51% 攻擊的代價相當高。


在以太坊上透過質押可以賺取多少 ETH?

這個問題並不簡單。當然,這會以您的權益為依據,但亦取決於在網路上質押的 ETH 總額及通貨膨脹率。據粗略估計,目前的計算預計產生約 6% 的年回報率。請記住,這只是估計數字,未來可能會發生變化。


質押時會鎖定我的 ETH 多久?

會有一個隊列,供您從驗證人處提取 ETH。如果沒有隊列,最短提現時間為 18 小時,但會依據給定時間的提現驗證人數量進行動態調整。


質押 ETH 時有沒有風險?

由於您是在網路上負責維護網路安全的驗證人,因而需要考量一些風險。如果您的驗證人節點長時間離線,可能會損失很大一部分充值。此外,如果您的充值於任何時候降至 16 枚 ETH 以下,會將您從驗證人集移除。

還需要考量一個更具系統性的風險因素。之前並未如此大規模地實施過權益證明,因此,我們不能篤定其不會以某種方式失敗。軟體總會出現一些錯誤和漏洞,這可能會產生破壞性極大的影響,質押價值數十億美元的資產時,這種情況更加突出。



第 5 章 - 以太坊及去中心化金融 (DeFi)

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什麼是去中心化金融 (DeFi)?

去中心化金融(簡稱為 DeFi)運動旨在實現金融應用程序的去中心化。DeFi 建置於公共開源區塊鏈上,任何擁有網際網路連線的人士均可免費存取(非許可制)。這是數十億人可能加入這個新全球金融體系的關鍵因素。
在不斷成長的 DeFi 生態系中,用戶透過點對點 (C2C) 網路及去中心化應用程式 (DApp) 與智能合約互動,以及彼此互動。DeFi 的巨大優勢在於,在實現所有這些的同時,用戶仍然能始終對其資金享有所有權。

簡單來說,去中心化金融 (DeFi) 運動旨在構建一個新金融體系,不受目前金融體系的限制。說來也巧,由於其去中心化程度相對較高,開發人員群體龐大,目前大部分 DeFi 皆建置於以太坊之上。


去中心化金融 (DeFi) 的用處何在?

您或許早已知曉,但比特幣的一大優勢是不需要任何中間方來協調網路運作。但是,如果我們將此作為核心構想,並在這個基礎上開發可編程應用程式呢?DeFi 應用程式的潛力就在於此。沒有中間協調者或中介機構,也不會發生單點故障。

如上所述,DeFi 的一大優勢是開放存取。全球有數十億人無法順利存取任何類型的金融服務。不妨推想一下,在您的財務毫無確定性的情況下,您如何打理好日常事務?有數十億人過著這樣的生活,最終,他們都是 DeFi 嘗試服務的人群。


去中心化金融 (DeFi) 會達到主流水平嗎?

這些聽起來很精彩,所以,DeFi 為何還未影響到整個世界呢?目前,大多數 DeFi 應用程式都複雜難用、缺乏靈活性、頻繁中斷且具有高度實驗性。事實證明,就連為這個生態系設計框架都極為困難,特別是在分佈式開發環境中。

解決構建 DeFi 生態系的所有挑戰對於軟體工程師、博弈論專家、機制設計師及其他人士來說是一個漫長的歷程。為此,DeFi 應用程式能否成為主流,仍需拭目以待。


去中心化金融 (DeFi) 應用程式有哪些?

其中一個最熱門的去中心化金融 (DeFi) 用例是穩定幣。從本質上講,這些都是區塊鏈上的代幣,其價值與現實世界的資產掛鉤,例如法定貨幣。比如說,BUSD 與美元的價值掛鉤。這些代幣位於區塊鏈上,非常容易進行儲存及傳輸,因此,使用起來非常便利。
另一種熱門的應用程式類型是貸款。有很多點對點 (C2C) 服務可讓您將資金借予他人,並收取利息作為回報。事實上,最簡單的方法之一是使用幣安寶。您只需將資金轉移至借貸錢包,隔天就可以開始賺取利息了!
不過,可以說 DeFi 最令人興奮的部分是難以對應用程式分類。這些可能包括各種點對點的去中心化市場,用戶可在此交換獨特的加密收藏品及其他數位物品。它們還支持構建合成資產,任何人皆可為幾乎任何有價值事物建立市場。其他用途可能包括預測市場、衍生品等。


以太坊上的去中心化交易所 (DEX)

去中心化交易所 (DEX) 是一個允許直接在用戶錢包之間進行交易的場所。在幣安這個中心化交易所進行交易時,您將資金發送至幣安,並透過其內部系統進行交易。
去中心化交易所則有所不同。藉由神奇的智能合約,您可以直接透過加密貨幣錢包進行交易,消弭可能存在的交易所駭客行為及其他風險。
去中心化交易所一個極好的例子就是幣安 DEX。還有一些值得關注的例子建置於以太坊之上,分別是 Uniswap、Kyber Network 及 IDEX。許多應用程式甚至可讓您透過硬體錢包進行交易,以最大限度提高安全性。

中心化與去中心化交易所。


我們在上文中已經說明中心化交易所與去中心化交易所之間的區別。在左側,我們可以看到,幣安處在用戶交易的中間位置。因此,如果 Alice 想用代幣 A 交換 Bob 的代幣 B,他們必須先將各自的資產存入交易所。交易完成後,幣安會對他們的餘額相應作出重新分配。

但是,右側是一個去中心化交易所。您會發現,並沒有第三方參與交易。Alice 的代幣透過使用智能合約直接交換為 Bob 的代幣。藉由這種方式,任何參與方均不需要信任某個中介機構,因為他們的合約條款會自動執行。

截至 2020 年 2 月,DEX 開始成為以太坊區塊鏈上最常用的應用程式。但是,較之中心化交易所,交易量仍然很小。儘管如此,如果 DEX 開發人員及設計者帶來更充實的用戶體驗,積聚更多人氣,DEX 將來可與中心化交易所爭鋒。



第 6 章 - 加入以太坊網路

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什麼是以太坊節點?

「以太坊節點」一詞可用於描述透過某種方式與以太坊網路交互的程式。以太坊節點可以是任何物品,包括簡單的手機錢包應用程式、儲存區塊鏈完整副本的電腦等。

所有節點均可透過某種方式充當通訊點,但以太坊網路上有多種不同的節點。


以太坊節點如何運作?

有別於比特幣,以太坊並無單一程式作為其參考實作。比特幣生態系將比特幣核心作為主要節點軟體,而以太坊有一系列基於其黃皮書的獨立(但相容)程式。熱門選項有 Geth 和 Parity。


以太坊完整節點

若要以允許您獨立驗證區塊鏈數據的方式與以太坊網路配合使用,您需要使用與上述軟體相若的軟體執行完整節點。

軟體將從其他節點下載區塊,並驗證所包含的交易是否正確。此外,軟體還將執行已調用的所有智能合約,確保您收到與其他用戶群相同的資訊。如果一切都按預期作業,我們預計可以看到其機器上的每個節點皆有相同的區塊鏈副本。

完整節點對於以太坊的運作十分重要。如果沒有多個節點分布於全球,網路將喪失其抗審查性及去中心化特性。


以太坊輕節點

透過執行完整節點,您可以直接為網路的健全及安全貢獻力量。但是,完整節點通常需要單獨的機器才能運行以及偶爾維護。對於無法執行完整節點(或根本不願意這麼做)的用戶,輕節點可能是更好的選項。

顧名思義,輕節點屬於輕量型,它們使用的資源較少,占用的空間極小。因此,它們可在手機或膝上型電腦等技術規格較低的裝置上執行。但開銷低亦會付出一些代價:輕節點不能完全自給自足。它們並不會完全同步區塊鏈,因此需要完整節點為其提供相關資訊。

輕節點在商戶、服務及用戶當中極受歡迎。在認為完整節點沒有必要且執行成本太高的情況下,會廣泛使用輕節點來發送及接收付款。

以太坊挖礦節點

挖礦節點可以是全用戶端或輕用戶端。「挖礦節點」一詞並未像比特幣生態系中那樣真正投入使用,但仍然值得識別這些參與者。

欲進行以太坊挖礦,用戶需要額外的軟體。一種常見做法就是建造礦機。藉由這些,用戶可將多個 GPU(圖形處理器)連接起來,以極快的速度雜湊數據。
礦工有兩個選項:單機挖礦或礦池挖礦。單機挖礦指礦工單獨作業來建立區塊。若他們挖礦成功,不會與任何人分享他們的挖礦收益。他們也可以加入礦池,將自己的算力與其他用戶的算力結合起來。這樣他們找到區塊的勝算更大,但也需要與礦池成員分享他們的獎勵。


如何執行以太坊節點

區塊鏈的其中一個優勢是開放存取。這就是說,任何人皆可執行以太坊節點,並透過驗證交易及區塊來增強網路。

與比特幣相似,有許多企業提供隨插即用型以太坊節點。如果您只想啟動並執行一個節點,這可能是最佳選擇,不過,為方便起見,請做好支付額外費用的準備。
如前所述,以太坊有多個不同的節點軟體實作,例如 Geth 或 Parity。如果您想執行自己的節點,需要熟悉您選擇執行之實作的設定過程。
除非您想執行稱為封存節點的特殊節點,否則消費級膝上型電腦必須有能力執行以太坊完整節點。同時,最好不要選擇您日常使用的機器,因為其會大幅減緩執行速度。

執行自己的節點時,最適合的是隨時在線上的裝置。如果您的節點離線,重新上線時即有可能花費大量時間,才能完成網路同步。因此,最佳解決方案就是構建成本低廉且易於維護的裝置。例如,您甚至可以在 Raspberry Pi 執行輕節點。


如何在以太坊上挖礦

由於網路很快就會轉移至權益證明,因此在以太坊挖礦並非最安全的長期押注。轉移完畢後,以太坊礦工可能會將其挖礦設備指向其他網路,或是將其完全出售。
即使如此,如果您想參與以太坊挖礦,那就需要 GPU 或 ASIC 等專用硬體。如果您正在尋找合理收益,很有可能會需要自訂礦機,並存取費用低廉的電力。此外,您還需要設定以太坊錢包,以及配置使用時的挖礦軟體。這全都需要投資大量時間和金錢,因此請謹慎考慮是否準備接受這項挑戰。


什麼是以太坊 ProgPoW?

ProgPoW 代表可編程的工作量證明。此為以太坊挖礦演算法提議的擴充套件 Ethash,在設計上可讓 GPU 更能與 ASIC 競爭。
近年來在比特幣和以太坊社區上,抵制 ASIC 已是熱烈討論的主題。就比特幣的情況來說,ASIC 成為了網路上主導的挖礦勢力。

但在以太坊上還會出現 ASIC,只是運用時並不突出,絕大部分的礦工仍會使用 GPU。不過,此情況可能很快就會改變,因為越來越多公司在市場上導入了以太坊 ASIC 礦工。但是,為什麼 ASIC 會造成問題呢?

首先,ASIC 可大幅減少網路去中心化。如果 GPU 礦工無法獲利且必須關閉他們的挖礦作業,則雜湊率只會集中在少數礦工手中。再來,發展 ASIC 晶片的成本高昂,且只有幾家公司擁有執行面的能力和資源。這讓少數企業潛在地讓以太坊挖礦產業保有中心化,因此在製造方面出現壟斷的威脅情況。
自 2018 年以來,ProgPow 整合一直是爭議很大的主題。有些人認為這對以太坊生態系是健康的狀況,其他人則因可能造成硬分叉的情況持有反對意見。由於即將轉移至權益證明,因此可視為網路上曾經實行 ProgPow。


誰開發了以太坊軟體?

就像是比特幣,以太坊為開源平台。任何人皆可隨意參與協定本身的開發,或是在其上構建應用程式。事實上,以太坊目前在區塊鏈領域擁有規模最大的開發人員社區。
相關資源包括 Andreas Antonopoulos 和 Gavin Wood 的精通以太坊,以及 Ethereum.org 的開發人員資源,非常建議希望參與其中的開發人員運用這些資源開始學習。


什麼是 Solidity?

智能合約一開始在 1990 年代登場,但若想在區塊鏈上加以啟用,則為全新的挑戰。Gavin Wood 在 2014 年提出了 Solidity,且自當時以來成為在以太坊上開發智能合約時的主要編程語言。就句法來說,其類似於 Java、JavaScript 及 C++。
本質上,Solidity 讓開發人員能夠編寫代碼,且該代碼可細分成以太虛擬機 (EVM) 得以理解的指示。如果您想進一步了解其運作方式,Solidity GitHub 是開始學習的好地方。
請務必注意,Solidity 並非唯一可供以太坊開發人員使用的語言。另一個熱門選項為 Vyper,在句法上與 Python 更為類似。
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