以太坊 (Ethereum)

1. 简介

• 定位: 世界计算机 (World Computer)。不仅是货币，更是去中心化应用平台 (DApp)。
• 创始人: Vitalik Buterin。
• 特点: 图灵完备 (Turing Complete)，支持智能合约。

2. 智能合约 (Smart Contracts)

2.1 定义

存储在区块链上的自动执行程序。代码即法律 (Code is Law)。

• 一旦部署，无法修改（除非预留升级接口）。
• 任何人都可以调用合约函数。

2.2 开发语言

• Solidity: 类似 JavaScript，静态类型，最流行。
• Vyper: 类似 Python，注重安全性。

3. 以太坊虚拟机 (EVM)

• EVM: 一个隔离的运行时环境，负责执行智能合约字节码。
• 状态机: 以太坊是一个交易驱动的状态机。$\sigma_{t+1} \equiv \Upsilon(\sigma_t, T)$。

4. Gas 机制

4.1 为什么需要 Gas？

• 防止死循环（停机问题）。
• 防止资源滥用（DDoS 攻击）。
• 激励矿工/验证者。

4.2 计算公式

$$\text{Transaction Fee} = \text{Gas Used} \times \text{Gas Price}$$

• Gas Used: 执行操作消耗的计算量（如加法 3 gas，存储 20000 gas）。
• Gas Price: 用户愿意为每单位 Gas 支付的价格（单位 Gwei）。
• EIP-1559: 引入 Base Fee（销毁） + Priority Fee（小费）。

5. 共识机制：权益证明 (PoS)

5.1 The Merge (2022)

以太坊从 PoW 转型为 PoS。

• 验证者 (Validator): 质押 32 ETH 即可参与。
• Randao: 随机选择验证者提议区块。
• 优势: 能源消耗降低 99.9%，安全性由经济价值保障（Slashing 机制）。

5.2 惩罚机制 (Slashing)

如果验证者作恶（如双签区块），其质押的 ETH 将被没收。

6. 代币标准

• ERC-20: 同质化代币标准（如 USDT, UNI）。接口包含 transfer, balanceOf, approve。
• ERC-721: 非同质化代币 (NFT) 标准。每个 Token 独一无二（ID）。
• ERC-1155: 混合标准，批量操作。