编译丨跳、夜和 Emptyman

编辑 & 排版丨Soleil

设计丨Daisy

本期文章由 LXDAO 翻译小组成员：跳、夜和 Emptyman 共同翻译，跳校对。本书是 Absolute Essentials of Ethereum，作者是 Paul Dylan-Ennis。我们鼓励您仅将本翻译内容用于学习交流，如有途径和资源，请支持原版书籍。

英语学习-翻译小组：由 Guider 精选优质 Web3 内容，通过翻译第一手原文资料快速了解 Web3 行业基础概念、第一原则与相关资讯，同时主动学习英语。欢迎加入我们一起同行与共建！

本书为 Absolute Essentials of Ethereum（以太坊指南），作者：Paul Dylan-Ennis，全书共分为八个章节。

本书目录：
赠言
前言与致谢
第一章 介绍以太坊
第二章 以太坊 · 执行层
第三章 以太坊 · 共识层
第四章 以太坊治理和文化
第五章 去中心化自治组织（DAO）
第六章 DeFi 去中心金融
第七章 非同质化代币（NFTs）
第八章 以太坊二层网络和路线图
收尾
术语

本文是该书籍的前三部分内容，分别为：赠言、前言与致谢以及第一章介绍以太坊，约 7800 字，阅读完本文预计需要 25 分钟。

“在过去的十年里，以太坊从一份描述更通用区块链解决方案的白皮书，演变为一个高度多样化和复杂的生态系统。《以太坊指南》一书出色地概述了以太坊技术的基本原理，并详细介绍了人们如何维护和应用它，同时还展望了未来几年的发展方向。”

——维塔利克·布特林，以太坊创始人

“因其要成为世界计算机的初衷，以太坊已经发展成为一种全球性话题。在这段时间里，对于那些身在其中的人来说，感觉仿佛过去了几十年。保罗是少数几个能够将这些年的集体协作，简洁而谦逊地整合成有意义的以太坊历史；并且更重要的是，阐明其（以太坊）重要性的人。我强烈推荐这本书给任何想要了解并参与以太坊生态系统的人。”

——斯科特·摩尔，Gitcoin 联合创始人

“这是一个可以让任何人跟上以太坊的发展步伐并理解其关键理念的完美教材。技术和非技术读者通过作者洒脱迷人的文笔，可以一起回顾以太坊历史上最重要的时刻以及其最具代表性的项目。”

——尼克·阿尔蒙德（博士），Factory DAO 创始人

“这是关于以太坊各个组成部分的详尽介绍。本书即适用于对以太坊完全陌生的读者，又适合那些希望通过回顾历史发展进程来了解当前状况的老手。”

——劳伦斯·E·戴伊（博士）， Wildcat Finance 创始人兼 Euler Finance 顾问

简单来说，以太坊就是一个世界计算机。你完全可以使用以太坊很多年，却不需要真正明白它的意义。事实上，现在就有无数人正是这样在使用它 ，并且这确实也是它的最终目的。在未来，以太坊这台世界计算机应该是像互联网一样无处不在却又不易察觉。我们所有人都使用互联网，但你真的能说清楚它是什么吗？没关系，只要它能正常工作就行。我们的理念是：人们将会使用所谓的去中心化应用 ( dApps ) ，而不会去深究背后的运行机制——即以太坊。我们中的一些人，实在是不幸，还是得必须知道事物是如何运作的。这本书就是为那些想要深入了解以太坊的人准备的，比如想要区分自己的外部账户（Externally-Owned Account）与合约账户、世界状态与信标状态、同质化货币和非同质化货币的人。无论你是一个对以太坊所知甚少的新手，还是对以太坊周围的日常戏剧相当熟悉但从未花时间学习其细节并感到错过了什么的人，这本书都适合你。对于高阶读者，可能会乐于摘出来我为了专注于以太坊核心理念的部分而不得不省略的内容。

本书非常适合作为大学以太坊课程的教材，尤其是迄今为止，与加密货币、区块链、 Web3 以及最新的版本“链上活动（Onchain）”等一样，以太坊几乎已成为行业的代名词。之所以写这本书，是因为我想将其作为教材。对于我来说，从 2016 年起我就在都柏林大学学院教授比特币和以太坊的课程了。我甚至创建了第一个专门讲授以太坊的课程模块，名为“以太坊生态系统”（请原谅我的自夸，这是我第一次成为第一）。长时间以来，可以通过布置相关学术论文给学生阅读来了解这个行业。但是在过去几年中，尤其是自 2021 年以来，以太坊的发展迅速。这对以太坊生态系统来说是有益的，也令人激动，但相应的学术文献并未能跟上这种速度。我根本找不到适合布置给学生的综合性文章。这不是学术界的错，他们需要专注于特定的研究领域，但这对于我来说成了一个问题，因为我不得不勉强使用我不太满意的文章。随后，我意识到了一个严峻的现实。我必须自己写一本书来解决我的问题。

好吧，让我们面对一些冰冷而又残酷的事实。以太坊是一个复杂的庞然大物。我可以对你撒谎，假装不是这样，但你很快就会发现这是真的。从根本上说，以太坊本质上是一个涉及成千上万的研究人员和开发人员的巨大软件实验，他们共同维护着这台世界计算机。这台计算机与你所知道的任何其他计算机都不一样。它由成千上万的软件客户端托管，这些客户端被称为全节点，由一群坚定的信仰者（包括我自己）运行。在前三章中，我们将了解以太坊的核心部分，即以太坊的中央处理器（CPU），被称为以太坊虚拟机（EVM），以及以太坊的硬盘——它的区块链。一旦我们理解了以太坊是如何作为基础设施运行的，我们将稍微转向了解以太坊的治理方式，因为以太坊在本质上是一个由真实的人构成的社会性项目。然后，我们将快速浏览一下我认为能够吸引普通用户关注的去中心化应用（dApp）原语的三部曲：去中心化自治组织（DAOs）、去中心化金融（DeFi）和非同质化代币（NFTs）。虽然这些概念听起来很吓人，但它们实际上只是区块链社区在自我组织、金融创新或创意表达方面的体现。在最后一章中，我将略微扩展一下，介绍以太坊研究和开发的前沿领域。

本书献给我的父母 Tony 和 Triona，我的兄弟姐妹 Lisa、Colm、Niki 和 Ciara。最重要的是，献给我的祖父 John Moran，他通过带我去沃金斯敦的图书馆，从小就在我心中灌输了对学习的热爱。没有来自以太坊集思广益的贡献，关于以太坊的书籍是不可能完成的。我站在了曾被称为 Crypto Twitter（现在的“X”）以及那些数量虽小但正在增长的以太坊学术研究者群体的肩膀上。当然，我在致谢时还遗漏了许多人。对于这些人，我在此向他们表示歉意。

感谢下列人员对我的帮助：Tara Merk，Donncha Kavanagh，Rachel-Rose O’Leary，Quinn DuPont，Dennis Pourteaux，Brady Dale， Wong Joon Ian，Daniel Kuhn，Stefan Deleveaux，Chase Chapman，Ann Brody，Sacha Yves Saint-Léger，Andrew Thurman，David Z. Morris，Nick Almond，Lani Trock，Manu Alzuru，Gabriel Haines， Laura Winn，Amir Taaki，Jordan McKinney，Vitalik Buterin，Ben Edgington，Trent Van Epps，Mario Havel，Tim Beiko，Scott Moore，Kevin Owocki，Laurence E. Day，Troy Cross，Craig Warmke，Andrew Bailey，Alex Gladstein，Morshed Mannan，Primavera De Filippi，Kelsie Nabben，Samantha Yap，Pooja Ranjan，Gianluca Miscione，Séamas Kelly，Lory Kehoe，Reuben Godfrey。同时感谢 Anthony Sassano 的《The Daily Gwei 》以及 David Hoffman 和 Ryan Sean Adams 的《Bankless》持续帮助我了解行业中的最新信息。

最后，向中本聪（Satoshi Nakamoto）表示感谢，无论你身在何处，因为在所有方向似乎都已迷失时，是你指明了道路。

以太坊是一个去中心化应用的计算平台，常被称作“世界计算机”。这个称呼源于它的功能——它提供了一个平台，支持各种应用程序的运行，就像你的笔记本电脑能让你玩游戏或写论文一样。开发者在这个计算机上创建应用程序，而用户则与这些应用程序互动。这本身没什么，但令人印象深刻的是，以太坊不是由任何单一公司如谷歌或亚马逊所拥有或运营的。相反，它是由全球志愿者共同托管的一台“世界计算机”。这些志愿者共同管理以太坊的当下状态，并随着新的活动更新它。这一切都得益于以太坊虚拟机（EVM）——以太坊的“大脑”，以及区块链——信标链（Beacon Chain），它是一个安全的记录系统，允许互不相识的人协调并达成共识。以太坊是开源社区的集体成果，旨在提供一个任何人都可使用的、开放和透明的世界计算机。自 2015 年 7 月 31 日推出以来，以太坊已经在组织、金融和创意等多个领域催生了许多全新应用的雏形。

以太坊的故事起源于其创始人 Vitalik Buterin，以及他对最初的区块链实现——比特币——的兴趣 [1]。比特币是一个旨在安全地记录货币踪迹(比特币)的区块链。从 2011 年 3 月起，Buterin 就一直是比特币社区的成员，当时年仅 17 岁。一开始他在《比特币周刊》（Bitcoin Weekly）写作博客。2011 年 8 月，他与 Mihai Alisie 共同创办了《比特币杂志》（Bitcoin Magazine），讽刺的是，这家杂志现在反对使用比特币之外的其他替代性货币，包括以太坊！Buterin 以撰写技术性强但通俗易懂的比特币文章而闻名，同时也展现出了对将区块链概念扩展到货币以外领域的浓厚兴趣。

2013 年底，以太坊还在构思之中，那时的人们已开始思考比特币所开创的区块链概念是否能够向新的方向发展 [2]。2013 年 11 月下旬，Buterin 转向创作以太坊白皮书。在区块链文化中，白皮书是一种概念性的论文，用以概述一个区块链项目的核心理念和愿景。白皮书模板源自中本聪的比特币原始白皮书。2013 年 11 月 27 日，19 岁的 Buterin 将白皮书的初版发给 13 位开发人员，标题为“介绍以太坊：一个通用的智能合约/去中心化自治公司（DAC）平台（Introducing Ethereum: a generalized smart contract/DAC platform）”。最终的“标准”版本被命名为“以太坊：下一代智能合约和去中心化应用平台（Ethereum: A Next Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform）”。以太坊的创始团队最初在迈阿密的黑客空间工作了一段时间。2014 年 1 月 26 日的比特币迈阿密会议上，以太坊宣告诞生。

本质上，以太坊是由用户运行的、将用户连接到以太坊点对点网络的软件。点对点网络（Peer-to-Peer，P2P）是一种技术——它使个人计算机（即节点）彼此连接，遵循共同的协议以形成网络。类比来说，由遵循传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）来传输数据的计算机和应用程序组成的互联网，就是一个的庞大网络。因为遵循相同的协议，它们可以彼此通信。在以太坊中，网络中的节点都遵循以太坊协议（Ethereum protocol）——它是以太坊各种技术规范的总称 [3]。在像以太坊这样的点对点网络中，没有中央节点（图 1.1）。网络中发生的一切都是通过参与者的集体努力，以去中心化的方式完成的。

以太坊有主网，即实时运行的以太坊网络，也有供开发人员进行实验的测试网，例如 Sepolia。通过运行以太坊软件（该软件必须兼容以太坊协议），用户可以连接到以太坊主网和测试网。需要指出的是，以太坊有不同类型的用户。首先是功能强大的全节点用户。以太坊全节点（Full Nodes）处理和验证交易，保存以太坊区块链所记录的历史。全节点用户是以太坊网络的支柱。只要有全节点用户运行以太坊软件，以太坊网络就存在。

其次是日常用户，他们使用以太坊钱包软件。以太坊钱包（Ethereum wallet）软件允许用户管理账户或钱包（这两个词通常可以互换使用）。钱包和服务依赖于全节点，这意味着它们不像全节点那样独立，但用户不需要自己处理交易或托管区块链，因此对计算资源的需求大大降低。最受欢迎的钱包选项包括基于浏览器的钱包（如 MetaMask），桌面钱包（如 Frame），移动钱包（如 Status），以及硬件钱包（如 Trezor）。基于浏览器和移动设备的钱包被称为热钱包，因为它们连接到互联网，更容易受到攻击；而硬件钱包则被称为冷钱包，因为它们是离线的，更难受到攻击。许多用户选择将资金托管在交易所，但这种做法通常不被推荐，因为交易所遭受黑客攻击或崩溃的情况并不少见。

用户下载以太坊（钱包）软件时，系统会为他们创建一个身份，但这不是他们的现实世界身份，而是以太坊网络中的一个匿名账户。还有另一种类型的账户，称为合约账户。这些账户包含开发人员编写的程序代码，即智能合约，用户可以与之进行交互。用户活动和合约交互的处理由以太坊虚拟机（EVM）完成。

**以太坊虚拟机（EVM）**是以太坊“世界计算机”的中央处理器（CPU）， 协调其状态的转换。以太坊状态指的是一个包含用户账户和应用程序账户的庞大集合，它反映了“世界计算机”的当前状态。用户可以通过交易来进行各种操作，比如发送以太币（ETH）或与智能合约互动，涵盖了从组织社区活动到购买艺术品，再到借贷资产等多种行为。有趣的是，这些操作并不是在亚马逊或谷歌的数据中心的集中式计算机上进行的。EVM 不是某个"外部"的单一巨大的计算机——在每 12 秒的时段，以太坊网络中的全节点模拟运行同一个虚拟机来处理活动。这些活动被记录到区块链——以太坊的硬盘，即信标链。

信标链记录了“世界计算机”的历史。区块链是一个安全的数字记录系统，它允许用户以去中心化的方式协作。以太坊的验证者通过参与质押来合作达成对区块链状态的共识。质押指的是验证者锁定一定数量的以太币，以获得更新区块链的权限。在每个时间段内，随机过程会选择一个验证者来更新区块链的状态。如果他们的行为不当，将会损失一部分质押的以太币；但如果诚实行事，他们将会得到奖励。

难消化，我知道！新术语接踵而至，概念也很难掌握，因为它们与我们通常的思维方式背道而驰。但请记住，很多以太坊用户并不了解其工作原理，而仍然能够顺利使用它。你知道如何使用你的笔记本电脑，却很可能完全不知道它究竟如何工作。这本书的目标就是逐步揭开你所读到的这些东西的神秘面纱。到本书最后，你将能够把这些词汇轻松地抛向疑惑的新手，就像你一直都知道它们是什么意思。而现在，我们需要先假装知道，直到真正理解。但我们很快就会到达那儿。

现在的问题是，为什么以太坊使用区块链而不是更传统的记账系统，比如数据库？区块链增加了什么特性，将人们吸引到以太坊？首先，让我们看看区块链有哪些技术特性：

a 区块链有着去中心化或分布式的架构，分布于所有全节点参与者之间，而不是位于单一位置。
b 区块链是防篡改的，这意味着没有人能单方面改变历史。一旦某一状态被接受，它就成为永久的历史，无法被撤销。
c 区块链是透明的，意味着在区块链上发生的所有活动都是完全公开的。这是从（a）逻辑上推理出来的。

区块链社区通常将这些特性视为一个整体，简称为技术去中心化，我也将沿用这个称呼。而每当我需要更精确地说明时，我将引用（a）至（c）中的具体术语。在区块链中使用技术去中心化的目的是去除对可信第三方中介的依赖。可信第三方是用户依赖于提供某些服务的中介。如以下场景：当我使用一个银行的应用时，银行的数据库以及它的记账系统是中心化架构的。它直接受到系统管理员的控制。银行的数据库可以修改的，也就是说，它是可变的。你的账户可能被冻结，交易可能被撤销，或者自动产生费用。数据库是不透明和私有的。除了账户中呈现给你的信息，你不知道发生了其它什么。上述做法都有其合理性，但为了理解人们对区块链的渴望，我们需要理解为什么依赖可信第三方可能成为一个问题。

在区块链社区中，可信第三方之所以不被信任，是因为它们是中心化的。中心化是指在一个组织或行业中决策权集中于单一权威或少数权威的情况。例如，在像地方性足球队这样的小型组织中，决策权可能掌握在单个管理不善的人手中。在更复杂的情况下，如银行业，决策权集中在少数银行和金融实体手中，它们的特权地位意味着它们可以拒绝向社会某些部门提供银行服务、创建垄断、设置惩罚性费用等。或者想想今天的互联网是如何被中心化实体主导的，例如社交媒体公司利用我们的数据获利（Meta、X）、排挤小型供应商（亚马逊）或决定我们看到什么信息（谷歌）。对区块链社区来说，中心化似乎不可避免地导致自主权和控制权的丧失。你可以自己决定是否相信这一观点，但无论如何，这是区块链文化的核心理念。自然而然，对中心化的回应是去中心化。

技术去中心化最终旨在支持政治去中心化，即权威被分散在所有参与成员之中，而非被聚集起来。无论是技术上的还是政治上的去中心化，都是像以太坊这样的区块链社区的核心原则。在没有中央权威的情况下，政治去中心化的社区依靠协调和共识机制来达成一致。在以太坊中，任何关于世界计算机运作方式的改变都可以由任何人提出，但必须获得以太坊生态系统中所有利益相关者的广泛支持。这台世界计算机的更新不是由一个中央权威来执行，而是由一个分布式网络或常常彼此之间几乎不了解的验证者来完成。除了去中心化本身，政治去中心化的社区还致力于无许可性、抗审查性和可信中立性的原则。

无许可性：区块链不需要任何人的许可就能参与。如果有人能够下载区块链的软件，那么他们就可以自由加入网络，无需任何问讯，并且可以在网络上进行交易。不需要经过中心化的权威机构或者第三方的许可。

抗审查性：在区块链环境中，没有人能单方面审查、阻止或撤销交易。没有中央权威或可信第三方来决定哪些交易是合法的或非法的。因此，在区块链的眼中，每一笔交易都是平等的。在未来的章节中，我们将讨论一个有趣的案例，其中以太坊的抗审查性受到了挑战。

可信中立性：区块链必须以一种不偏袒区块链社区中任何一方的方式设计。以太坊创始人 Vitalik Buterin 引入的可信中立性概念强调，区块链必须具有不言自明的合法性，每个人都能轻易识别出内在于协议设计的公正。

总体而言，我们希望我们的区块链在技术上是去中心化的——架构去中心化、抗篡改、透明——并由此获得政治去中心化的属性，包括无许可性、抗审查性和可信中立性。

区块链的实现在技术上和政治上都是去中心化的，以至于消除了中央权威的存在。当对某项决策或行动感到困惑时，只需回想一下，人们通常期望将中心化最小化，将去中心化最大化。当你遇到社区内的矛盾时，很可能是由于违反了去中心化的承诺。你应该预料到围绕中心化和去中心化会出现矛盾和悖论。与人类的任何事业一样，社区也有自己的理想以及人们围绕这些理想所做出的妥协。

我们将在前几个章节来熟悉以太坊作为一个协议的运作方式，但重要的是要记住，以太坊的存在最终是为了支持一个去中心化应用的生态系统。为了理解以太坊的这种更广泛的意义，越来越多的人将其称为以太坊生态系统。以太坊生态系统是一个总称，涵盖所有建立在以太坊区块链之上或与之相关的活动。具体而言，以太坊由三种应用原语驱动，我们将在本书中分别用不同的章节介绍这三种应用，但在此我将提供一些非常基本的定义，以便你能够对我们的长远目标有一个大致的了解：

去中心化自治组织（DAOs）：一套协调工具和技术的组合，可实现组织和社区的去中心化管理。|
去中心化金融（DeFi）：可实现交易资产，借贷，提供流动性等的金融应用。
非同质化货币（NFTs）：能够创建和交易基于区块链的艺术品和收藏品的应用。

我喜欢把以太坊生态系统想象成一个繁华的国际大都市。它有自己的市政厅（去中心化自治组织）、华尔街（去中心化金融）和波西米亚艺术场景（非同质化货币），但也有需要避开的危险地带（网络黑客）。与伦敦或纽约一样，以太坊的迷人之处在于它能迎合各种品味。以太坊的国际化或多元化氛围非常吸引人，但就像许多有趣的城市一样，你应该时刻保持头脑清醒。

[1] 尽管以太坊的历史相对较短,但它的创建过程却有着令人惊讶的详细记录。有三本书涵盖了从 2013 年 11 月（首次有以太坊这一概念）到 2015 年 7 月 30 日以太坊正式推出的这段时间：Russo 的 The Infinite Machine (2020) Leising 的 Out of the Ether (2021) 以及 Shin 的 The Cryptopians (2022).

[2] 当时，Buterin 参与了两个处于这一方向最前沿——被称为“比特币 2.0”——的项目。第一个项目是彩色币（Colored Coins），他们聘请 Buterin 更新撰写白皮书。彩色币允许用户用元数据标记小额比特币。一旦被这种元数据标记，这些标记的比特币就代表了不同的资产，例如股票，至少在彩色币社区内如此。第二个项目是 Mastercoin，它将简单的合约嵌入到小额比特币交易中，然后由 Mastercoin 协议进行解释。在早期阶段，Mastercoin 主要用于筹资和创造货币，但它打算增加更多功能，这正是 Buterin 在那时正研究的，特别是是否可以构建更高级的金融合约。在 2013 年 10 月至 11 月初居留以色列期间，Buterin 在为这两个项目工作时有了突破。在向 Mastercoin 团队提交的一份提案中，Buterin 提出，与其逐个扩展 Mastercoin 的功能，不如采取一种更通用的方法——用户可以使用一种简单的编程语言来创造他们想要的任何东西。Mastercoin 团队没有接受这个提议，但这个提议后来促使 Buterin 创建自己的区块链实现——以太坊。

[3] 在以太坊中，这有点属于一个灰色地带。实际上并没有一个你可以直接指出的具体的以太坊协议，而是一系列规范，其中一些可能已经部分过时，一些可能有所重叠。我试图将这些不同形式的文档归纳到一个标签下，即以太坊协议，因为某种意义上它确实存在，但我在将其形式化时采取了一些教学上的自由。我认为该协议大致包括：Vitalik Buterin 的原始白皮书， Gavin Wood 更为技术性的黄皮书，以及执行层和共识层的规范。目前，人们正在努力更新和标准化所有这些，例如对黄皮书进行更新的以太坊执行层规范（EELS），在未来几年内，我们可能会看到一个更加正式的结构。

编译丨跳、夜和 Emptyman

编辑 & 排版丨Soleil

设计丨Daisy

本期文章由 LXDAO 翻译小组成员：跳、夜和 Emptyman 共同翻译，跳校对。本书是 Absolute Essentials of Ethereum，作者是 Paul Dylan-Ennis。我们鼓励您仅将本翻译内容用于学习交流，如有途径和资源，请支持原版书籍。

英语学习-翻译小组：由 Guider 精选优质 Web3 内容，通过翻译第一手原文资料快速了解 Web3 行业基础概念、第一原则与相关资讯，同时主动学习英语。欢迎加入我们一起同行与共建！

本书为 Absolute Essentials of Ethereum（以太坊指南），作者：Paul Dylan-Ennis，全书共分为八个章节。

本书目录：
赠言
前言与致谢
第一章 介绍以太坊
第二章 以太坊 · 执行层
第三章 以太坊 · 共识层
第四章 以太坊治理和文化
第五章 去中心化自治组织（DAO）
第六章 DeFi 去中心金融
第七章 非同质化代币（NFTs）
第八章 以太坊二层网络和路线图
收尾
术语

本文是该书籍的前三部分内容，分别为：赠言、前言与致谢以及第一章介绍以太坊，约 7800 字，阅读完本文预计需要 25 分钟。

“在过去的十年里，以太坊从一份描述更通用区块链解决方案的白皮书，演变为一个高度多样化和复杂的生态系统。《以太坊指南》一书出色地概述了以太坊技术的基本原理，并详细介绍了人们如何维护和应用它，同时还展望了未来几年的发展方向。”

——维塔利克·布特林，以太坊创始人

“因其要成为世界计算机的初衷，以太坊已经发展成为一种全球性话题。在这段时间里，对于那些身在其中的人来说，感觉仿佛过去了几十年。保罗是少数几个能够将这些年的集体协作，简洁而谦逊地整合成有意义的以太坊历史；并且更重要的是，阐明其（以太坊）重要性的人。我强烈推荐这本书给任何想要了解并参与以太坊生态系统的人。”

——斯科特·摩尔，Gitcoin 联合创始人

“这是一个可以让任何人跟上以太坊的发展步伐并理解其关键理念的完美教材。技术和非技术读者通过作者洒脱迷人的文笔，可以一起回顾以太坊历史上最重要的时刻以及其最具代表性的项目。”

——尼克·阿尔蒙德（博士），Factory DAO 创始人

“这是关于以太坊各个组成部分的详尽介绍。本书即适用于对以太坊完全陌生的读者，又适合那些希望通过回顾历史发展进程来了解当前状况的老手。”

——劳伦斯·E·戴伊（博士）， Wildcat Finance 创始人兼 Euler Finance 顾问

简单来说，以太坊就是一个世界计算机。你完全可以使用以太坊很多年，却不需要真正明白它的意义。事实上，现在就有无数人正是这样在使用它 ，并且这确实也是它的最终目的。在未来，以太坊这台世界计算机应该是像互联网一样无处不在却又不易察觉。我们所有人都使用互联网，但你真的能说清楚它是什么吗？没关系，只要它能正常工作就行。我们的理念是：人们将会使用所谓的去中心化应用 ( dApps ) ，而不会去深究背后的运行机制——即以太坊。我们中的一些人，实在是不幸，还是得必须知道事物是如何运作的。这本书就是为那些想要深入了解以太坊的人准备的，比如想要区分自己的外部账户（Externally-Owned Account）与合约账户、世界状态与信标状态、同质化货币和非同质化货币的人。无论你是一个对以太坊所知甚少的新手，还是对以太坊周围的日常戏剧相当熟悉但从未花时间学习其细节并感到错过了什么的人，这本书都适合你。对于高阶读者，可能会乐于摘出来我为了专注于以太坊核心理念的部分而不得不省略的内容。

本书非常适合作为大学以太坊课程的教材，尤其是迄今为止，与加密货币、区块链、 Web3 以及最新的版本“链上活动（Onchain）”等一样，以太坊几乎已成为行业的代名词。之所以写这本书，是因为我想将其作为教材。对于我来说，从 2016 年起我就在都柏林大学学院教授比特币和以太坊的课程了。我甚至创建了第一个专门讲授以太坊的课程模块，名为“以太坊生态系统”（请原谅我的自夸，这是我第一次成为第一）。长时间以来，可以通过布置相关学术论文给学生阅读来了解这个行业。但是在过去几年中，尤其是自 2021 年以来，以太坊的发展迅速。这对以太坊生态系统来说是有益的，也令人激动，但相应的学术文献并未能跟上这种速度。我根本找不到适合布置给学生的综合性文章。这不是学术界的错，他们需要专注于特定的研究领域，但这对于我来说成了一个问题，因为我不得不勉强使用我不太满意的文章。随后，我意识到了一个严峻的现实。我必须自己写一本书来解决我的问题。

好吧，让我们面对一些冰冷而又残酷的事实。以太坊是一个复杂的庞然大物。我可以对你撒谎，假装不是这样，但你很快就会发现这是真的。从根本上说，以太坊本质上是一个涉及成千上万的研究人员和开发人员的巨大软件实验，他们共同维护着这台世界计算机。这台计算机与你所知道的任何其他计算机都不一样。它由成千上万的软件客户端托管，这些客户端被称为全节点，由一群坚定的信仰者（包括我自己）运行。在前三章中，我们将了解以太坊的核心部分，即以太坊的中央处理器（CPU），被称为以太坊虚拟机（EVM），以及以太坊的硬盘——它的区块链。一旦我们理解了以太坊是如何作为基础设施运行的，我们将稍微转向了解以太坊的治理方式，因为以太坊在本质上是一个由真实的人构成的社会性项目。然后，我们将快速浏览一下我认为能够吸引普通用户关注的去中心化应用（dApp）原语的三部曲：去中心化自治组织（DAOs）、去中心化金融（DeFi）和非同质化代币（NFTs）。虽然这些概念听起来很吓人，但它们实际上只是区块链社区在自我组织、金融创新或创意表达方面的体现。在最后一章中，我将略微扩展一下，介绍以太坊研究和开发的前沿领域。

本书献给我的父母 Tony 和 Triona，我的兄弟姐妹 Lisa、Colm、Niki 和 Ciara。最重要的是，献给我的祖父 John Moran，他通过带我去沃金斯敦的图书馆，从小就在我心中灌输了对学习的热爱。没有来自以太坊集思广益的贡献，关于以太坊的书籍是不可能完成的。我站在了曾被称为 Crypto Twitter（现在的“X”）以及那些数量虽小但正在增长的以太坊学术研究者群体的肩膀上。当然，我在致谢时还遗漏了许多人。对于这些人，我在此向他们表示歉意。

感谢下列人员对我的帮助：Tara Merk，Donncha Kavanagh，Rachel-Rose O’Leary，Quinn DuPont，Dennis Pourteaux，Brady Dale， Wong Joon Ian，Daniel Kuhn，Stefan Deleveaux，Chase Chapman，Ann Brody，Sacha Yves Saint-Léger，Andrew Thurman，David Z. Morris，Nick Almond，Lani Trock，Manu Alzuru，Gabriel Haines， Laura Winn，Amir Taaki，Jordan McKinney，Vitalik Buterin，Ben Edgington，Trent Van Epps，Mario Havel，Tim Beiko，Scott Moore，Kevin Owocki，Laurence E. Day，Troy Cross，Craig Warmke，Andrew Bailey，Alex Gladstein，Morshed Mannan，Primavera De Filippi，Kelsie Nabben，Samantha Yap，Pooja Ranjan，Gianluca Miscione，Séamas Kelly，Lory Kehoe，Reuben Godfrey。同时感谢 Anthony Sassano 的《The Daily Gwei 》以及 David Hoffman 和 Ryan Sean Adams 的《Bankless》持续帮助我了解行业中的最新信息。

最后，向中本聪（Satoshi Nakamoto）表示感谢，无论你身在何处，因为在所有方向似乎都已迷失时，是你指明了道路。

以太坊是一个去中心化应用的计算平台，常被称作“世界计算机”。这个称呼源于它的功能——它提供了一个平台，支持各种应用程序的运行，就像你的笔记本电脑能让你玩游戏或写论文一样。开发者在这个计算机上创建应用程序，而用户则与这些应用程序互动。这本身没什么，但令人印象深刻的是，以太坊不是由任何单一公司如谷歌或亚马逊所拥有或运营的。相反，它是由全球志愿者共同托管的一台“世界计算机”。这些志愿者共同管理以太坊的当下状态，并随着新的活动更新它。这一切都得益于以太坊虚拟机（EVM）——以太坊的“大脑”，以及区块链——信标链（Beacon Chain），它是一个安全的记录系统，允许互不相识的人协调并达成共识。以太坊是开源社区的集体成果，旨在提供一个任何人都可使用的、开放和透明的世界计算机。自 2015 年 7 月 31 日推出以来，以太坊已经在组织、金融和创意等多个领域催生了许多全新应用的雏形。

以太坊的故事起源于其创始人 Vitalik Buterin，以及他对最初的区块链实现——比特币——的兴趣 [1]。比特币是一个旨在安全地记录货币踪迹(比特币)的区块链。从 2011 年 3 月起，Buterin 就一直是比特币社区的成员，当时年仅 17 岁。一开始他在《比特币周刊》（Bitcoin Weekly）写作博客。2011 年 8 月，他与 Mihai Alisie 共同创办了《比特币杂志》（Bitcoin Magazine），讽刺的是，这家杂志现在反对使用比特币之外的其他替代性货币，包括以太坊！Buterin 以撰写技术性强但通俗易懂的比特币文章而闻名，同时也展现出了对将区块链概念扩展到货币以外领域的浓厚兴趣。

2013 年底，以太坊还在构思之中，那时的人们已开始思考比特币所开创的区块链概念是否能够向新的方向发展 [2]。2013 年 11 月下旬，Buterin 转向创作以太坊白皮书。在区块链文化中，白皮书是一种概念性的论文，用以概述一个区块链项目的核心理念和愿景。白皮书模板源自中本聪的比特币原始白皮书。2013 年 11 月 27 日，19 岁的 Buterin 将白皮书的初版发给 13 位开发人员，标题为“介绍以太坊：一个通用的智能合约/去中心化自治公司（DAC）平台（Introducing Ethereum: a generalized smart contract/DAC platform）”。最终的“标准”版本被命名为“以太坊：下一代智能合约和去中心化应用平台（Ethereum: A Next Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform）”。以太坊的创始团队最初在迈阿密的黑客空间工作了一段时间。2014 年 1 月 26 日的比特币迈阿密会议上，以太坊宣告诞生。

本质上，以太坊是由用户运行的、将用户连接到以太坊点对点网络的软件。点对点网络（Peer-to-Peer，P2P）是一种技术——它使个人计算机（即节点）彼此连接，遵循共同的协议以形成网络。类比来说，由遵循传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）来传输数据的计算机和应用程序组成的互联网，就是一个的庞大网络。因为遵循相同的协议，它们可以彼此通信。在以太坊中，网络中的节点都遵循以太坊协议（Ethereum protocol）——它是以太坊各种技术规范的总称 [3]。在像以太坊这样的点对点网络中，没有中央节点（图 1.1）。网络中发生的一切都是通过参与者的集体努力，以去中心化的方式完成的。

以太坊有主网，即实时运行的以太坊网络，也有供开发人员进行实验的测试网，例如 Sepolia。通过运行以太坊软件（该软件必须兼容以太坊协议），用户可以连接到以太坊主网和测试网。需要指出的是，以太坊有不同类型的用户。首先是功能强大的全节点用户。以太坊全节点（Full Nodes）处理和验证交易，保存以太坊区块链所记录的历史。全节点用户是以太坊网络的支柱。只要有全节点用户运行以太坊软件，以太坊网络就存在。

其次是日常用户，他们使用以太坊钱包软件。以太坊钱包（Ethereum wallet）软件允许用户管理账户或钱包（这两个词通常可以互换使用）。钱包和服务依赖于全节点，这意味着它们不像全节点那样独立，但用户不需要自己处理交易或托管区块链，因此对计算资源的需求大大降低。最受欢迎的钱包选项包括基于浏览器的钱包（如 MetaMask），桌面钱包（如 Frame），移动钱包（如 Status），以及硬件钱包（如 Trezor）。基于浏览器和移动设备的钱包被称为热钱包，因为它们连接到互联网，更容易受到攻击；而硬件钱包则被称为冷钱包，因为它们是离线的，更难受到攻击。许多用户选择将资金托管在交易所，但这种做法通常不被推荐，因为交易所遭受黑客攻击或崩溃的情况并不少见。

用户下载以太坊（钱包）软件时，系统会为他们创建一个身份，但这不是他们的现实世界身份，而是以太坊网络中的一个匿名账户。还有另一种类型的账户，称为合约账户。这些账户包含开发人员编写的程序代码，即智能合约，用户可以与之进行交互。用户活动和合约交互的处理由以太坊虚拟机（EVM）完成。

**以太坊虚拟机（EVM）**是以太坊“世界计算机”的中央处理器（CPU）， 协调其状态的转换。以太坊状态指的是一个包含用户账户和应用程序账户的庞大集合，它反映了“世界计算机”的当前状态。用户可以通过交易来进行各种操作，比如发送以太币（ETH）或与智能合约互动，涵盖了从组织社区活动到购买艺术品，再到借贷资产等多种行为。有趣的是，这些操作并不是在亚马逊或谷歌的数据中心的集中式计算机上进行的。EVM 不是某个"外部"的单一巨大的计算机——在每 12 秒的时段，以太坊网络中的全节点模拟运行同一个虚拟机来处理活动。这些活动被记录到区块链——以太坊的硬盘，即信标链。

信标链记录了“世界计算机”的历史。区块链是一个安全的数字记录系统，它允许用户以去中心化的方式协作。以太坊的验证者通过参与质押来合作达成对区块链状态的共识。质押指的是验证者锁定一定数量的以太币，以获得更新区块链的权限。在每个时间段内，随机过程会选择一个验证者来更新区块链的状态。如果他们的行为不当，将会损失一部分质押的以太币；但如果诚实行事，他们将会得到奖励。

难消化，我知道！新术语接踵而至，概念也很难掌握，因为它们与我们通常的思维方式背道而驰。但请记住，很多以太坊用户并不了解其工作原理，而仍然能够顺利使用它。你知道如何使用你的笔记本电脑，却很可能完全不知道它究竟如何工作。这本书的目标就是逐步揭开你所读到的这些东西的神秘面纱。到本书最后，你将能够把这些词汇轻松地抛向疑惑的新手，就像你一直都知道它们是什么意思。而现在，我们需要先假装知道，直到真正理解。但我们很快就会到达那儿。

现在的问题是，为什么以太坊使用区块链而不是更传统的记账系统，比如数据库？区块链增加了什么特性，将人们吸引到以太坊？首先，让我们看看区块链有哪些技术特性：

a 区块链有着去中心化或分布式的架构，分布于所有全节点参与者之间，而不是位于单一位置。
b 区块链是防篡改的，这意味着没有人能单方面改变历史。一旦某一状态被接受，它就成为永久的历史，无法被撤销。
c 区块链是透明的，意味着在区块链上发生的所有活动都是完全公开的。这是从（a）逻辑上推理出来的。

区块链社区通常将这些特性视为一个整体，简称为技术去中心化，我也将沿用这个称呼。而每当我需要更精确地说明时，我将引用（a）至（c）中的具体术语。在区块链中使用技术去中心化的目的是去除对可信第三方中介的依赖。可信第三方是用户依赖于提供某些服务的中介。如以下场景：当我使用一个银行的应用时，银行的数据库以及它的记账系统是中心化架构的。它直接受到系统管理员的控制。银行的数据库可以修改的，也就是说，它是可变的。你的账户可能被冻结，交易可能被撤销，或者自动产生费用。数据库是不透明和私有的。除了账户中呈现给你的信息，你不知道发生了其它什么。上述做法都有其合理性，但为了理解人们对区块链的渴望，我们需要理解为什么依赖可信第三方可能成为一个问题。

在区块链社区中，可信第三方之所以不被信任，是因为它们是中心化的。中心化是指在一个组织或行业中决策权集中于单一权威或少数权威的情况。例如，在像地方性足球队这样的小型组织中，决策权可能掌握在单个管理不善的人手中。在更复杂的情况下，如银行业，决策权集中在少数银行和金融实体手中，它们的特权地位意味着它们可以拒绝向社会某些部门提供银行服务、创建垄断、设置惩罚性费用等。或者想想今天的互联网是如何被中心化实体主导的，例如社交媒体公司利用我们的数据获利（Meta、X）、排挤小型供应商（亚马逊）或决定我们看到什么信息（谷歌）。对区块链社区来说，中心化似乎不可避免地导致自主权和控制权的丧失。你可以自己决定是否相信这一观点，但无论如何，这是区块链文化的核心理念。自然而然，对中心化的回应是去中心化。

技术去中心化最终旨在支持政治去中心化，即权威被分散在所有参与成员之中，而非被聚集起来。无论是技术上的还是政治上的去中心化，都是像以太坊这样的区块链社区的核心原则。在没有中央权威的情况下，政治去中心化的社区依靠协调和共识机制来达成一致。在以太坊中，任何关于世界计算机运作方式的改变都可以由任何人提出，但必须获得以太坊生态系统中所有利益相关者的广泛支持。这台世界计算机的更新不是由一个中央权威来执行，而是由一个分布式网络或常常彼此之间几乎不了解的验证者来完成。除了去中心化本身，政治去中心化的社区还致力于无许可性、抗审查性和可信中立性的原则。

无许可性：区块链不需要任何人的许可就能参与。如果有人能够下载区块链的软件，那么他们就可以自由加入网络，无需任何问讯，并且可以在网络上进行交易。不需要经过中心化的权威机构或者第三方的许可。

抗审查性：在区块链环境中，没有人能单方面审查、阻止或撤销交易。没有中央权威或可信第三方来决定哪些交易是合法的或非法的。因此，在区块链的眼中，每一笔交易都是平等的。在未来的章节中，我们将讨论一个有趣的案例，其中以太坊的抗审查性受到了挑战。

可信中立性：区块链必须以一种不偏袒区块链社区中任何一方的方式设计。以太坊创始人 Vitalik Buterin 引入的可信中立性概念强调，区块链必须具有不言自明的合法性，每个人都能轻易识别出内在于协议设计的公正。

总体而言，我们希望我们的区块链在技术上是去中心化的——架构去中心化、抗篡改、透明——并由此获得政治去中心化的属性，包括无许可性、抗审查性和可信中立性。

区块链的实现在技术上和政治上都是去中心化的，以至于消除了中央权威的存在。当对某项决策或行动感到困惑时，只需回想一下，人们通常期望将中心化最小化，将去中心化最大化。当你遇到社区内的矛盾时，很可能是由于违反了去中心化的承诺。你应该预料到围绕中心化和去中心化会出现矛盾和悖论。与人类的任何事业一样，社区也有自己的理想以及人们围绕这些理想所做出的妥协。

我们将在前几个章节来熟悉以太坊作为一个协议的运作方式，但重要的是要记住，以太坊的存在最终是为了支持一个去中心化应用的生态系统。为了理解以太坊的这种更广泛的意义，越来越多的人将其称为以太坊生态系统。以太坊生态系统是一个总称，涵盖所有建立在以太坊区块链之上或与之相关的活动。具体而言，以太坊由三种应用原语驱动，我们将在本书中分别用不同的章节介绍这三种应用，但在此我将提供一些非常基本的定义，以便你能够对我们的长远目标有一个大致的了解：

去中心化自治组织（DAOs）：一套协调工具和技术的组合，可实现组织和社区的去中心化管理。|
去中心化金融（DeFi）：可实现交易资产，借贷，提供流动性等的金融应用。
非同质化货币（NFTs）：能够创建和交易基于区块链的艺术品和收藏品的应用。

我喜欢把以太坊生态系统想象成一个繁华的国际大都市。它有自己的市政厅（去中心化自治组织）、华尔街（去中心化金融）和波西米亚艺术场景（非同质化货币），但也有需要避开的危险地带（网络黑客）。与伦敦或纽约一样，以太坊的迷人之处在于它能迎合各种品味。以太坊的国际化或多元化氛围非常吸引人，但就像许多有趣的城市一样，你应该时刻保持头脑清醒。

[1] 尽管以太坊的历史相对较短,但它的创建过程却有着令人惊讶的详细记录。有三本书涵盖了从 2013 年 11 月（首次有以太坊这一概念）到 2015 年 7 月 30 日以太坊正式推出的这段时间：Russo 的 The Infinite Machine (2020) Leising 的 Out of the Ether (2021) 以及 Shin 的 The Cryptopians (2022).

[2] 当时，Buterin 参与了两个处于这一方向最前沿——被称为“比特币 2.0”——的项目。第一个项目是彩色币（Colored Coins），他们聘请 Buterin 更新撰写白皮书。彩色币允许用户用元数据标记小额比特币。一旦被这种元数据标记，这些标记的比特币就代表了不同的资产，例如股票，至少在彩色币社区内如此。第二个项目是 Mastercoin，它将简单的合约嵌入到小额比特币交易中，然后由 Mastercoin 协议进行解释。在早期阶段，Mastercoin 主要用于筹资和创造货币，但它打算增加更多功能，这正是 Buterin 在那时正研究的，特别是是否可以构建更高级的金融合约。在 2013 年 10 月至 11 月初居留以色列期间，Buterin 在为这两个项目工作时有了突破。在向 Mastercoin 团队提交的一份提案中，Buterin 提出，与其逐个扩展 Mastercoin 的功能，不如采取一种更通用的方法——用户可以使用一种简单的编程语言来创造他们想要的任何东西。Mastercoin 团队没有接受这个提议，但这个提议后来促使 Buterin 创建自己的区块链实现——以太坊。

[3] 在以太坊中，这有点属于一个灰色地带。实际上并没有一个你可以直接指出的具体的以太坊协议，而是一系列规范，其中一些可能已经部分过时，一些可能有所重叠。我试图将这些不同形式的文档归纳到一个标签下，即以太坊协议，因为某种意义上它确实存在，但我在将其形式化时采取了一些教学上的自由。我认为该协议大致包括：Vitalik Buterin 的原始白皮书， Gavin Wood 更为技术性的黄皮书，以及执行层和共识层的规范。目前，人们正在努力更新和标准化所有这些，例如对黄皮书进行更新的以太坊执行层规范（EELS），在未来几年内，我们可能会看到一个更加正式的结构。