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📄️ 前言

简而言之,以太坊就是一台世界计算机。你可能会愉快地使用以太坊多年,却从未真正理解它的含义。实际上,这就是今天无数人使用它的方式,而这最终也是我们的目标。在未来,以太坊这台世界计算机应该像互联网一样无形存在。我们都使用互联网,但你能真正解释它是什么吗?没关系,只要它能正常工作。这个理念是人们使用所谓的去中心化应用(dApps),而无需深究背后的技术支撑 —— 那就是以太坊。不幸的是,我们中的一些人却不得不了解事物的工作原理。这本书是为那些想要了解他们的外部所有者账户与合约账户、世界状态与信标状态、可替代与不可替代代币之间区别的人准备的。如果你是一个除了以太坊这个名字之外几乎一无所知的新手,这本书会适合你。如果你对围绕以太坊的日常动态相当熟悉,但还还没有深入了解其技术细节,并且感到因此错过了什么,那么这本书也适合你。对于更高级的读者来说发现作者为了囊括以太坊的核心要点而不得不省略的内容,可能会是一种乐趣。

📄️ 第一章 介绍以太坊

以太坊不仅是一个去中心化应用的计算平台,它更是被誉为“世界计算机”的创新杰作,就像你的笔记本电脑能够让你打游戏或书写文章一样,以太坊作为一个平台激发了无数应用的诞生,开发者在这个平台上构建应用程序,而普通用户则与之互动,享受去中心化技术带来的便利。与众不同的是,以太坊并非由某个企业巨头如谷歌或亚马逊所控制,相反它是由全球范围内的志愿者共同维护的。这些志愿者共同维护着以太坊的当前状态,并随着每一次技术革新而不断进化。这一切得益于以太坊的核心技术 —— 以太坊虚拟机(EVM)和信标链,它们共同构成了以太坊的“数字心脏”和“安全盾牌”,确保了全球用户之间的协调与共识。以太坊的诞生,是开源社区集体智慧的结晶,它自2015年7月31日问世以来,已经在组织管理、金融创新和创意表达等多个领域催生了革命性的应用。

📄️ 第二章 以太坊:执行层 (EL)

以太坊,一台去中心化的全球超级计算机,其使命是为去中心化应用(dApps)提供一个强大的计算平台。它的独特魅力在于,它不受任何单一可信第三方的控制,而是由遍布全球的全节点用户网络共同维护。这些全节点用户就像是一群无私的守护者,共同协作推动着这台计算机从一个状态跃迁到另一个状态。想象一下,这就像是一片云端上的共享计算资源,不是由谷歌或亚马逊等巨头所掌控,而是由成千上万的分布式志愿者共同运营。全节点,就是用户运行的以太坊软件客户端,这些客户端不仅执行交易,还保存着这台超级计算机的历史记录——也就是我们熟知的区块链。要成为这样一个全节点,用户需要运行两个关键的软件组件:一个是执行客户端,另一个是共识客户端。在本章,我们将深入探讨以太坊的执行层(Execution Layer 简称 EL),这是以太坊协议中负责处理交易执行和世界状态存储的部分,我们将以全节点的身份贯穿本章的讨论,因为这样能够让我们获得对以太坊最全面和深入的理解。

📄️ 第三章 以太坊:共识层 (CL)

由于以太坊的去中心化特性,不存在中央机构来决定这个世界计算机,也就是世界状态的当前情况。世界状态记录了用户控制的外部账户(EOAs)和智能合约控制的合约账户的地址。以太坊利用区块链技术来跟踪这一状态,这是一种保障安全、促进不相识或不互信用户间协调的系统。以太坊的区块链称为信标链,它维护着信标状态,也需要经历转变。在没有可信第三方的情况下,区块链依靠共识机制来处理状态转换。共识机制是区块链通过激励协议达成一致状态的方法。在以太坊中,这一机制是权益证明(PoS),也就是质押。简而言之,质押就是验证者锁定32个 ETH 作为参与共识的资格。每隔12秒一位验证者被选出,提出一个包含状态转换的区块。随后一组验证者对区块的合法性进行投票确认,验证者因其质押参与而获得奖励,但任何不当行为都会导致其质押的 ETH 被罚没,这样的机制既激励验证者诚实地维护以太坊网络,又遏制了他们进行不诚实行为的动机。在正常情况下,每个时段都会产生一个区块,记录在区块链的数据结构中。一旦区块确定,它就成为以太坊区块链不可篡改的历史的一部分。

📄️ 第四章 以太坊治理和文化

区块链治理是一套确保区块链各参与方能做出有效决策的协调机制。它通常被划分为链上治理和链下治理两大类。在以太坊的体系中,链上治理直接关联到以太坊协议本身,包括定义了哪些交易是有效的、区块如何被添加到链上,以及验证者如何获得奖励等技术运作规则。而链下治理则涵盖了对以太坊协议的持续管理和维护工作,这通常通过一系列开放源代码的流程来进行,如开发者和研究者的会议、GitHub 仓库,以及以太坊改进提案(EIPs)。这些流程为用户提供了一个平台,他们可以在此提出并实施对以太坊协议的改进建议。

📄️ 第五章 去中心化自治组织 (DAO)

去中心化自治组织(DAOs)利用区块链技术实现自我组织和管理,这些组织不局限于单一用途,可以为各种目标而建立。通常 DAOs 包含三个主要部分,尽管具体情况可能有所不同。首先,DAOs 采用一系列治理工具来处理内部事务,这通常包括一个用于决策的治理代币和自定义的投票工具,如 Snapshot 或 Governor。由于这些投票活动在以太坊区块链上进行,区块链本身也构成了治理工具的一部分。其次,DAOs 拥有社交层面,通过在线平台如 Discord 服务器、Telegram 频道和治理论坛等,为成员提供交流和讨论的空间。重要的是,尽管 DAOs 追求治理自动化,但它们本质上仍是由人组成的社区,因此需要一定程度的人为参与。此外,大多数 DAOs 都有一个明确的使命或目标,如 Gitcoin DAO 旨在资助公共产品,Lido DAO 提供去中心化质押服务,Forefront DAO 管理媒体内容,而 Friends With Benefits 则是一个创意和知识共享的社区。这些使命和治理结构通常会以宪法、治理章程或宣言等形式,详细记录在 DAO 的网站或治理论坛上。最后,DAOs 包含财务层面,最常见的是社区共同管理的国库,资金可能存放在多签名钱包中,由社区信任的成员控制,或者通过智能合约实现自动化管理。国库的资金可以用于多种目的,包括资助团队预算、支持社区项目、进行市场营销,或实现 DAO 决定的任何其他目标。

📄️ 第六章 去中心化金融 (DeFi)

去中心化金融(DeFi)是一个由协议构成的生态系统,它促进了无需许可和高度透明的金融活动。DeFi 的目标是消除传统金融和加密资产中心化交易所的中介角色,通过构建与传统金融服务相仿的去中心化版本来实现。DeFi 的核心产品与服务涵盖了稳定币、去中心化交易所(DEXs)、自动做市商(AMMs)、流动性池(LPs)、借贷协议、预言机和桥接技术。这个生态系统由众多智能合约协议构成,它们定义了基础的金融逻辑,如代币交换、流动性提供或跨链资产转移。大多数 DeFi 协议都配备了用户友好的前端界面,用户可以通过如 MetaMask 等钱包软件与之交互,将这些协议转变为去中心化应用(dApps)。在 DeFi 领域,常见的金融资产包括以太坊的货币 ETH 以及基于以太坊的大量 ERC-20 标准代币。ERC-20 是创建以太坊区块链上货币或代币的标准,由于这些资产遵循统一的 ERC-20 标准,DeFi 协议之间展现出了强大的互操作性,这种特性被称为可组合性,或“金钱乐高”。对于用户而言,这意味着在不同协议间转移资产时享有更大的自由度和流畅性,无需通过中心化金融中介机构。

📄️ 第七章 非同质化代币 (NFT)

非同质化代币(NFTs)是数字代币,它们在区块链上代表独一无二的资产。在区块链领域,NFTs 用来确认特定外部账户(EOA),也就是以太坊用户账户对某个物品的所有权。NFTs 可以是单独的项目,也可以是某个系列中的独特项目。控制 NFT 系列的商业规则被编码在智能合约中,开发者将 NFT 系列部署到以太坊区块链上,使其成为任何 EOA 都能与之互动的合约账户。在实际操作中, NFT 通常是一个带有编号的代币,附带一个指向元数据的链接或指针,这些元数据可能是一张图片或一系列属性,由于以太坊区块链的存储成本较高,这些元数据通常不存储在链上。虽然理论上 NFT 可以代表任何事物,但在实践中它们主要用于一些特定的应用场景,具体如下:

📄️ 第八章 以太坊 Layer2 及其路线图

在以太坊的发展历程中,研究者们探索了多种方法来提升网络的扩展性,比如状态通道和等离子体链。不过,他们最终将目光集中在了 rollup 技术上,这是一种普遍认可的解决方案。rollup 技术主要分为两大类:乐观型和零知识型。这两种技术的基本思路都是将交易处理转移到第二层网络,然后将处理结果记录在以太坊的主链,也就是第一层网络上。虽然 rollup 技术曾被视为未来的解决方案,但现在已有一些平台投入运行,更多平台也在紧锣密鼓地准备上线。像我这样的许多用户现在更多地在第二层网络上活动,而不是拥挤的第一层网络,预计未来这种趋势将变得更加普遍。除了以 rollup 技术为核心的发展愿景,我们还有以太坊的路线图。这份路线图展示了以太坊开发者和研究者的长远规划,它不是一成不变的,而是一个动态的目标集合,随着时间推移可能会有所调整。人们期待在实现主要目标后,以太坊将达到一个成熟阶段,届时以太坊协议将稳定下来,成为支撑众多创新去中心化应用(dApps)的坚实基础。在本章中,我假设读者已经对我们之前讨论的内容有所了解,因为这些话题相当深入,如果没有以太坊的基础知识,可能难以完全理解。