假設你設定 Gas Limit 為 150 000，Gas Price 為 100 Gwei，總費用就是 0.015 ETH。如果實際消耗 120 000 Gas，剩餘 30 000 Gas × 100 Gwei = 0.003 ETH 會退還給你。
以太坊概覽
以太坊（Ethereum）被稱為“區塊鏈 2.0”，它不僅是一種加密貨幣（以太幣 ETH），更是一臺支援智能合約的“全球共享計算機”。透過程式碼自動執行規則，開發者可以在區塊鏈上構建去中心化金融（DeFi）、數字藝術品（NFT）和去中心化自治組織（DAO）等創新應用，無需依賴銀行或中心化平臺。2022 年完成從“挖礦”（PoW）到更環保的“權益證明”（PoS）的升級（The Merge），並藉助分片和 Layer 2 技術提升效率與擴充套件性。以太坊不僅是技術協議，更承載著去中心化的文化理念——用程式碼和社群協作重塑信任與價值分配，成為 Web3 時代的數字基礎設施。
一. 以太坊的介紹
以太坊（Ethereum）是一個開源的去中心化區塊鏈平臺，透過其原生加密貨幣以太幣（Ether，簡稱 ETH）提供去中心化的以太虛擬機器（EVM）來處理點對點合約。它由程式設計師 維塔利克·布特林（Vitalik Buterin） 於 2013-2014 年間提出，目標是構建“下一代加密貨幣與去中心化應用平臺”。2014 年，以太坊正式啟動，成為繼比特幣之後最重要的區塊鏈專案之一。
以太坊的核心創新在於 智能合約（Smart Contracts） 。智能合約是儲存在區塊鏈上的可執行程式碼，能夠在滿足預設條件時自動執行操作，無需人工干預。這一特性使得以太坊不僅是數字貨幣的載體，更是構建去中心化應用（Dapps）、去中心化金融（DeFi）、非同質化代幣（NFT）等生態系統的基礎設施。截至 2025 年，以太幣（ETH）仍是全球市值排名第二的加密貨幣，僅次於比特幣。自 The Merge 後，ETH 呈現輕微通縮趨勢，年通脹率約為 0.2%-0.8%。
以太坊的定位是“區塊鏈 2.0”的代表。如果說比特幣是區塊鏈 1.0 的象徵（專注於貨幣屬性），那麼以太坊則透過智能合約和可程式設計性，推動區塊鏈技術向更廣泛的應用場景拓展。其目標是成為全球範圍內的“世界計算機” ，為開發者提供構建複雜應用的工具和環境。
以太幣（ETH）是以太坊的原生代幣
在以太坊上進行的任何操作或交易，都需要使用以太幣（ETH）來支付相關費用。
由於區塊鏈是去中心化的，因此在區塊鏈上的操作都需要支付手續費給網路服務提供商。這個手續費通常稱為燃料費（Gas Fee），正如你開車到達目的地時需要消耗汽油一樣。
二、Ethereum 與 Bitcoin 的差異
儘管以太坊和比特幣均基於區塊鏈技術，但兩者的設計目標、功能和技術路線存在顯著差異：
| 維度 | 比特幣（Bitcoin） | 以太坊（Ethereum） |
|---|---|---|
| 目標與定位 | 去中心化的數字貨幣，強調安全、穩定和稀缺性（總量 2100 萬枚） | 去中心化平臺，支援智能合約和 Dapps，定位為“區塊鏈 2.0” |
| 程式設計能力 | 指令碼語言有限，僅支援簡單的交易驗證邏輯 | 圖靈完備的程式語言（如 Solidity），可開發複雜智能合約 |
| 共識機制 | 工作量證明（PoW），礦工透過算力競爭記賬權 | 從 PoW 轉向權益證明（PoS），透過 The Merge 實現能源效率最佳化 |
| 交易速度 | 每 10 分鐘生成一個區塊，交易確認較慢 | 區塊時間約 12 秒，交易確認更快，適合高頻應用 |
| 經濟模型 | 總量固定，強調抗通脹屬性 | 供應靈活，透過 EIP-1559 等機制可能呈現通縮趨勢 |
以太坊的靈活性使其能夠支援更多應用場景，例如 DeFi（借貸、交易）、NFT（數字藝術品）、DAO（去中心化自治組織）等，而比特幣則更專注於作為“數字黃金”儲存價值。
三. 以太坊的定位與演進
以太坊是一個基於區塊鏈的 去中心化計算平臺 ，它的目標是成為“全球計算機”，讓任何人無需依賴第三方即可進行交易、管理資料或執行應用。為了實現這一目標，以太坊經歷了多次重大升級，其中最關鍵的是從 工作量證明（PoW）轉向權益證明（PoS） ，以及被稱為 The Merge（合併） 的里程碑事件。
1. 以太坊 1.0（PoW 階段）
以太坊最初像比特幣一樣，使用 PoW（工作量證明） 機制來維護網路安全。簡單來說：
- 礦工透過計算機算力“挖礦”，爭奪打包交易的權利。
- 礦工需要消耗大量電力資源，競爭激烈。
- 成功打包區塊的礦工會獲得新生成的 ETH 獎勵。
問題：
- 能耗高：全球以太坊礦工的電力消耗相當於一個小國家的用電量。
- 擴充套件性差：每秒只能處理約 30 筆交易（TPS），速度慢、費用高。
為了解決這些問題，以太坊啟動了多次升級（如 Homestead、Metropolis），逐步最佳化網路效能和安全性，但核心的 PoW 機制仍未改變。
2. 以太坊 2.0 與 The Merge：從雙鏈並行到完美合併
The Merge 完整故事：
2020 年 12 月：信標鏈啟動
以太坊團隊首先建立了一條全新的信標鏈（Beacon Chain），專門執行 PoS 共識機制。此時：
- 以太坊主網繼續使用 PoW 挖礦
- 信標鏈獨立執行 PoS 驗證
- 兩條鏈並行存在，互不干擾
2022 年 9 月：歷史性合併
2022 年 9 月 15 日，The Merge 發生：
- 以太坊主網“關閉”了 PoW 挖礦引擎
- 將共識機制“插接”到信標鏈的 PoS 系統
- 從此，以太坊主網由信標鏈保護安全
合併後的新架構
現在的以太坊實際上是兩層結構：
- 執行層：處理交易、智能合約（原主網）
- 共識層：管理驗證者、確定區塊順序（信標鏈）
PoS 機制詳解
驗證者如何工作：
- 准入門檻：質押 32 ETH 成為驗證者
- 工作方式：系統隨機選擇驗證者來提議和驗證區塊
- 獎勵機制：驗證者獲得新發行的 ETH + 交易費用
- 懲罰機制：作惡者質押的 ETH 被銷燬（Slashing）
相比 PoW 的優勢：
- 能耗降低 99.95%：無需大量電力和硬體
- 經濟安全性：攻擊成本約需控制全網 67% 的質押 ETH（價值數百億美元）
- 最終確定性：區塊確認更快、更可靠
3. 未來升級路線圖
The Merge 只是起點，以太坊的“進化”還在繼續！接下來的升級目標是：讓更多人用得起、用得快、用得安全。以下是重點方向：
分片技術演進——從執行分片到資料分片
原計劃 vs 新策略：
- 原計劃：將以太坊分成 64 條分片鏈，每條獨立處理交易
- 策略調整：專注於資料分片，配合 Layer 2 實現擴容
當前方案：
- 資料可用性分片：為 Rollup 提供更多、更便宜的資料儲存空間
- 配合 Layer 2：主網專注安全和資料可用性，Layer 2 負責大量交易處理
- EIP-4844 先行：透過 Blob 交易為分片技術做準備
預期效果：
- Layer 2 成本進一步降低 90%+
- 以太坊主網專注於做“結算層”和“資料可用性層”
時間表：全面分片預計 2025-2026 年 啟動，重點是 Proto-Danksharding
EIP-4844（Cancun 升級）——“省錢神器”
Layer 2 工作原理簡述：
- Layer 2 在鏈下批次處理大量交易
- 定期將交易資料“打包”提交到以太坊主網
- 主網驗證資料正確性，提供最終安全保障
EIP-4844 的突破：
- 問題：以前 L2 提交資料需要使用常規交易，成本高昂
- 解決方案：引入專門的“Blob 交易”型別，資料儲存成本大幅降低
- 技術細節：Blob 資料會在一定時間後自動刪除，不會永久佔用主網儲存
實際效果：
- L2 交易費用降低 70% - 90%
- Arbitrum、Optimism 等主流 L2 費用降至幾美分
- 狀態：已於 2024 年 3 月 13 日上線主網，執行穩定
ZK-Rollup 技術——“批次驗證，一步到位”
ZK-Rollup 簡單理解：
- 想象你是老師，需要檢查 1000 份作業
- 普通方法：一份份檢查（慢且耗時）
- ZK 方法：學生提交一個“證明”，證明所有作業都做對了
技術原理：
- 批次處理：在鏈下一次性處理數百筆交易
- 零知識證明：生成一個簡潔的“正確性證明”
- 主網驗證：以太坊只需驗證這個證明，無需重新執行所有交易
優勢：
- 速度快：主網只需驗證一個證明而非數百筆交易
- 成本低：多筆交易分攤驗證成本
- 安全性高：繼承以太坊主網的安全性
代表專案：zkSync Era、Polygon zkEVM、Scroll
其他重要升級方向
- EIP-1559 成果：已實現基礎費用機制，但 Gas 費仍受網路擁堵影響較大
- Verkle 樹技術：最佳化狀態儲存結構，減少節點同步所需的資料量
- 執行環境最佳化：提升 EVM 效能，支援更復雜的智能合約應用
以太坊升級里程碑
- The Merge（2022 年完成）：從高能耗 PoW → 低能耗 PoS
- EIP-4844（2024 年完成）：讓 L2 更便宜，普通人用得起
- 資料分片（2025-2026 年）：進一步降低 L2 成本，提升整體擴充套件性
四、以太坊生態概覽：L1、L2、Sidechains 等
以太坊的生態系統由多層架構組成，包括 L1（主網）、L2（二層擴充套件解決方案）、側鏈（Sidechains） 等，共同支援高吞吐量和低費用的交易處理。
- Layer 1（L1）
- 以太坊主網：核心區塊鏈，負責最終安全性與共識。
- EVM：以太坊虛擬機器，執行智能合約程式碼。
- 賬戶系統：外部賬戶（EOA）與合約賬戶（CA）共同構成網路基礎。
- Layer 2（L2）
- Rollup：透過將交易批次處理後提交至 L1，降低 Gas 費。
- Optimistic Rollup：假設交易合法，僅在爭議時驗證。
- ZK Rollup：透過零知識證明驗證交易，無需鏈上爭議。
- Rollup：透過將交易批次處理後提交至 L1，降低 Gas 費。
- 側鏈（Sidechains）：獨立執行的鏈，透過橋接與主網互動。
- 以太坊生態分層架構
以太坊生態可以分為以下幾個層次：
1. 應用層（Application Layer）
使用者直接互動的應用和介面：
- DeFi 應用：Uniswap（去中心化交易所）、Aave（借貸協議）、Compound（借貸協議）
- NFT 平臺：OpenSea、Foundation、SuperRare
- 錢包應用：MetaMask、Coinbase Wallet、Rainbow
- DAO 工具：Snapshot、Aragon、Colony
2. 協議層（Protocol Layer）
以太坊的核心基礎設施：
- 共識層客戶端：Prysm、Lighthouse、Nimbus、Teku
- 執行層客戶端：Geth、Nethermind、Erigon、Besu
- 核心協議：EVM、狀態管理、Gas 機制
3. 擴充套件層（Scaling Layer）
提升效能和降低成本的解決方案：
- Layer 2 Rollups：Arbitrum、Optimism、Polygon zkEVM、zkSync Era
- 側鏈：Polygon PoS、xDAI（Gnosis Chain）
- 狀態通道：Lightning Network for Ethereum
五、以太坊文化與價值觀
以太坊的文化深受 密碼朋克運動（Cypherpunk） 影響，體現了對技術賦權個人、重塑社會協作的願景：
核心價值觀
去中心化治理（Decentralization）
- 沒有單一的控制者或權威機構
- 社群透過公開討論和 EIP（以太坊改進提案）機制共同決策
- 驗證者遍佈全球，防止權力集中
無需許可與開放性（Permissionless & Open）
- 任何人都可以使用、開發、部署智能合約
- 開原始碼，透明可審計
- 無身份、地域、財富限制的參與門檻
抗審查性（Censorship Resistance）
- 交易和智能合約不受政府或機構干預
- 透過分散式驗證確保網路彈性
- 支援言論自由和經濟自由
密碼朋克精神（Cypherpunk Ethos）
- 程式碼即法律：用演算法和數學構建信任
- 密碼學保護隱私和自主權
- 技術驅動的社會變革，而非政治手段
公共物品導向（Public Goods Orientation）
- 優先考慮生態系統整體利益
- 支援開源專案和基礎設施建設
- 透過各種資助計劃推動創新
可持續發展理念
- The Merge 體現了對環境責任的承諾
- 長期主義思維，注重技術的可持續演進
- 平衡創新速度與網路穩定性
這些價值觀不僅塑造了以太坊的技術發展方向，也形成了獨特的社群文化，吸引了全球開發者、研究者和使用者的參與。
六、以太坊核心機制：從賬戶到執行的完整鏈路
在上面我們就瞭解到，以太坊不僅僅是一條區塊鏈，更是一個全球共享的“分散式計算機”。它的核心價值在於透過程式碼實現無需信任的自動化規則（如智能合約），而這一切的背後依賴於三個關鍵機制：賬戶系統、Gas 模型 和 以太坊虛擬機器（EVM）。
我們平時使用 賬戶系統 裡面的 外部賬戶（EOA） 與區塊鏈中的其他使用者的 外部賬戶（EOA） 或者與智能合約所在的 合約賬戶（CA） 進行互動，而其中的 Gas 模型 是支撐整個網路的經濟基礎， Gas 模型 和其他經濟來源支撐著全球的 以太坊虛擬機器（EVM） 來實現以太坊網路。
1. 賬戶系統：你的數字身份
賬戶系統 包含由私鑰控制的 外部賬戶（EOA） 和由智能合約程式碼控制的 合約賬戶（CA） 。
想象你第一次接觸以太坊——你需要一個“數字錢包”來參與網路。這個錢包的核心是 外部賬戶（EOA） ，它由一對金鑰（私鑰和公鑰）生成，就像銀行賬戶的密碼和賬號。私鑰是你控制賬戶的“鑰匙”，必須嚴格保密；公鑰透過加密演算法生成一個唯一的地址（如 0xAbc...123），你可以把它分享給朋友接收轉賬。
除了使用者控制的 EOA，還有 合約賬戶（CA） 。它們不像 EOA 那樣受私鑰控制，而是由程式碼驅動。比如，你部署一個智能合約（如一個 NFT 市場），區塊鏈會自動生成一個 CA 地址（如 0xDef...456）。這個賬戶不能主動發起交易，只能透過 EOA 觸發——比如你點選“購買 NFT”按鈕時，EOA 向 CA 傳送交易，CA 的程式碼自動執行出貨邏輯。
每個賬戶都包含四個關鍵欄位：
- Nonce：防止重複交易的計數器（EOA 記錄傳送次數，CA 記錄建立合約次數）。
- 餘額：賬戶持有的 ETH 數量（單位為 Wei）。
- CodeHash：EOA 為空雜湊，CA 儲存合約位元組碼的雜湊值。
- StorageRoot：記錄賬戶資料的 Merkle 樹根雜湊（如 NFT 歸屬關係）。
2. Gas 模型：交易的燃料費
當你用錢包使用自己的 EOA 發起一筆交易（比如轉賬或操作合約），這件事當然 不會是免費的，你需要支付“燃料費”——也就是 Gas。
Gas 是怎麼計算的？
Gas 費用 = 用多少 × 每單位多少錢，就像你打車一樣：
- Gas Limit（限額）：你最多願意“燒”多少燃料。 比如你覺得最多可能需要 15 萬單位，就設定 150,000。
- Gas Price（單價）：每單位燃料多少錢，用 Gwei 表示（1 Gwei = 0.000000001 ETH）。 網路越擁堵，價格越貴，就像打車高峰期加價。
所以，總費用 = Gas Limit × Gas Price。
Gas 的存在有兩個目的：
- 激勵礦工/驗證者：你給得越多（Gas Price 越高），他們越願意優先處理你的交易。
- 防止資源濫用：如果有人想讓合約死迴圈，Gas 會用光，交易失敗，系統不會被拖垮。
在 EIP-1559 升級後，Gas Price 被拆分了：
以前，Gas Price 全部給礦工。 現在，分成兩部分：
- 基礎費用（Base Fee）：每個區塊都會有，自動計算，直接銷燬（直接消失）來幫助 ETH 通縮，畢竟物以稀為貴。
- 小費（Tip）：你額外加的錢，用來鼓勵礦工優先處理你。
3. 以太坊虛擬機器（EVM）：程式碼的執行引擎
EVM（Ethereum Virtual Machine）是 以太坊的“大腦”，是專門用來執行智能合約的虛擬計算機。它執行在每個節點上，確保整個網路在處理程式碼時，結果都一致、可信任。
EVM 的核心特點：
- 圖靈完備：就像真正的電腦一樣，EVM 可以執行各種邏輯，比如 if 判斷、迴圈等。
- 全球同步：每個礦工/節點都會自己執行一遍合約程式碼，保證結果一樣。
- 隔離安全：EVM 把合約“關”在一個小房間裡執行，不允許它亂訪問使用者的資料和網路，保護隱私和安全。
七、一般流程與類比
1. 一般流程
- 使用者透過 EOA 發起交易（如呼叫合約與 CA 互動，或者轉賬與其他使用者的 EOA 互動）。
- 交易附帶 Gas 引數，礦工 / 驗證者選擇打包。
- EVM 執行合約程式碼，修改儲存（如更新 NFT 歸屬）。
- Gas 費用按 Gas Limit × Gas Price 扣除，保障資源合理使用。
2. 相似類比
- EOA = 個人錢包：你用私鑰“簽名”來證明身份，可以主動發起任何交易
- CA = 智慧保險箱：按照預設程式自動執行，只有滿足條件才執行操作（如：收到正確密碼後自動轉賬）
- Gas = 計算資源費用：
- Gas Limit：你願意支付的最大計算量
- Gas Price：每單位計算的價格
- 如果設定 1000 單位 ×10Gwei，實際用了 800 單位，退還 200 單位的費用
- EVM = 全球共享計算機：所有節點同時執行相同的程式，確保結果一致且可信
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