以太坊知识库：从起源到核心机制全面解析

以太坊作为比特币技术的进一步发展，已成为全球最受欢迎的智能合约平台。其设计目标是为开发者提供更友好、更易创新的区块链环境，这也是以太坊生态繁荣的关键原因。开发者无需深厚的区块链专业知识，即可在以太坊上编写智能合约并构建去中心化应用。

以太坊的诞生是区块链技术发展的重要里程碑，使区块链在非金融领域的广泛应用成为可能，并标志着区块链2.0时代的到来。

以太坊的起源与发展

创始背景

以太坊最初由Vitalik Buterin于2013年提出。他原是比特币社区的程序员，曾建议比特币核心开发团队添加脚本语言以支持应用开发，但未获同意。因此，他转而提议开发一个支持通用编程语言的新平台。

2013年末，19岁的Vitalik将白皮书分享给好友，阐述了一种基于通用编程语言的新型比特币，可用于创建社交、交易、游戏等多种应用。这一想法迅速在比特币社区传播，并获得广泛好评。

Vitalik利用获得的10万美元Thiel奖学金（由PayPal创始人Peter Thiel设立，用于鼓励20岁以下年轻人创业）启动了以太坊的开发。2014年，团队通过ICO（首次代币发行）方式公开募资，以比特币换取以太币。开发工作最初由瑞士公司Ethereum Switzerland GmbH负责，后移交至非营利机构“以太坊基金会”。

开发计划与里程碑

以太坊的开发经历了多个关键阶段：

1. 边境（Frontier）：2015年7月30日启动，采用工作量证明（PoW）算法，支持基本挖矿和实验，吸引了大量开发者参与。
2. 家园（Homestead）：2016年3月14日发布，是第一个正式稳定版本，100%采用PoW挖矿，并引入难度炸弹（Difficulty Bomb）以督促未来向权益证明（PoS）转变。
3. 君士坦丁堡硬分叉：2019年实施，旨在刺激共识机制从PoW转向PoS。难度炸弹使出块难度逐渐增加，最终强制转换。
4. 宁静（Serenity）：预计在2019年实现，全面采用PoS共识，提升交易速度，是以太坊开发的最终里程碑。

重要时间表

• 2013年：Vitalik设计以太坊协议架构。
• 2014年1月25日：在北美比特币会议上正式宣布以太坊概念。
• 2014年4月：发布以太坊黄皮书，完成系统原型设计。
• 2014年7月：结束以太币预售，筹集到31,529.36369551比特币，售出60,102,216以太币。
• 2014年11月：在柏林举办Devcon-0活动，讨论技术主题和开发计划。
• 2015年4月：启动ÐΞVgrants计划，资助贡献者。
• 2015年7月：Frontier发布，开发者开始部署智能合约和去中心化应用。
• 2015年11月：Devcon-1在伦敦举行，吸引大公司如瑞银、IBM和微软参与。
• 2016年3月：Homestead版本发布，改进网络性能。
• 2016年5月：The DAO项目众筹破纪录的1.5亿美元。
• 2016年6月：The DAO遭黑客攻击，引发社区争议。
• 2016年7月：硬分叉成功，网络分离为以太坊（ETH）和以太坊经典（ETC）。
• 2017年2月：企业以太坊联盟成立，推动区块链技术应用。
• 2017年5月：以太坊价格首次突破100美元。
• 2017年10月16日：发布Metropolis Part 1: Byzantium。
• 2018年1月14日：以太币价格达1,418美元，市值1,350亿美元。
• 2018年4月6日：以太币价格低于400美元。
• 2018年12月7日：核心开发者就君士坦丁堡硬分叉时间达成一致。

以太坊的核心价值

区块链技术最初在2008年中本聪的白皮书中被描述为比特币的底层技术。比特币通过点对点网络和PoW共识算法解决双花问题，实现无需信任中介的金融活动。

以太坊在比特币基础上进行创新，添加新功能。Vitalik Buterin与Gavin Wood、Jeffrey Wilcke于2014年完成平台设计，通过图灵完备的语言实现可编程的智能合约平台。

智能合约概念由Nick Szabo于1994年首次提出，是一种以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。区块链技术使智能合约成为现实，以太坊引入智能合约，实现经济活动的可编程化和去中介化，衍生出Token经济，推动区块链进入智能合约时代。

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以太坊的工作原理

以太坊融合了比特币的技术特点，并进行创新。比特币系统是纯粹的交易列表，而以太坊基于账户模型，通过交易改变账户状态，实现资产和信息转移。

用户需对交易签名并支付手续费，矿工将交易打包到区块中。更多细节可参考以太坊交易流程部分。

以太坊虚拟机（EVM）

以太坊是可编程的区块链，用户可自定义操作以满足业务需求，从而部署各种去中心化应用。以太坊虚拟机（EVM）是以太坊内置的子系统，在沙盒环境中执行智能合约指令，是图灵完备的。

开发者可使用熟悉编程语言编写运行在EVM上的应用。所有交易在分布式网络中各节点上以相同指令执行，确保一致性和安全性。

常见问题

什么是以太坊？

以太坊是一个去中心化的智能合约平台，允许开发者构建和部署去中心化应用（DApps）。它扩展了比特币的功能，支持更复杂的编程逻辑和金融活动。

以太坊与比特币有何不同？

比特币主要用于数字货币转移，而以太坊支持智能合约和去中心化应用开发。以太坊采用账户模型，而比特币使用UTXO模型。此外，以太坊计划从PoW转向PoS共识机制。

智能合约是什么？

智能合约是自动执行的计算机协议，在满足预定条件时触发操作。它消除了第三方中介，使交易更高效、透明和可靠。

如何参与以太坊开发？

开发者可通过编写智能合约、构建DApps或贡献代码参与以太坊生态。以太坊提供多种开发工具和文档，支持多种编程语言，如Solidity。

以太坊的未来发展方向是什么？

以太坊计划全面转向PoS共识，提升可扩展性和交易速度。未来升级包括分片技术和Layer2解决方案，以支持更大规模的应用。

以太坊的安全性如何？

以太坊通过密码学技术、共识机制和去中心化网络保障安全。智能合约需经过审计和测试，以防止漏洞和攻击。