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北大《区块链技术与应用》——ETH篇
内容提要
以太坊（ETH）由Vitalik Buterin于2013年提出，2015年上线，最初采用工作量证明（PoW），后因环保问题转向权益证明（PoS）。ETH支持智能合约，促进去中心化应用（DApp）的开发，核心数据结构为Merkle Patricia Trie，确保高效存储和查找账户状态。网络安全通过验证者质押ETH来维护，激励诚实行为并惩罚作恶。
关键要点
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以太坊（ETH）由Vitalik Buterin于2013年提出，2015年上线，最初采用工作量证明（PoW），后转向权益证明（PoS）。
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ETH支持智能合约，促进去中心化应用（DApp）的开发，核心数据结构为Merkle Patricia Trie。
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2013年底，Vitalik Buterin发布以太坊白皮书，提出智能合约的概念。
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2015年7月，ETH的前线版本上线，采用PoW共识机制。
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2016年初，发布家园版本，吸引DApp构建者，The DAO项目筹集了约1.5亿美元的ETH。
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2016年，The DAO合约遭到重入攻击，社区选择硬分叉追回资金，形成了今天的ETH和ETC。
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以太坊从PoW转向PoS是为了降低能耗，PoS通过质押ETH来维护网络安全。
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2020年12月，信标链上线，2022年以太坊正式进入PoS时代。
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2023年4月，Shapella升级启用了质押提款功能，验证者可以取出质押的ETH和奖励。
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ETH的账户模型类似传统银行系统，每个地址都是独立账户，支持智能合约。
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ETH的核心数据结构是Merkle Patricia Trie，支持高效存储和查找账户状态。
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ETH的状态树记录所有账户的全局状态，包括余额、nonce和合约代码。
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ETH使用布隆过滤器实现日志索引，快速查找事件。
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PoW和PoS共识机制解决了去中心化环境中的信任问题，防止攻击和双花问题。
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PoS机制依赖于质押ETH的验证者，诚实者获得奖励，作恶者受到惩罚。
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智能合约是自动执行的代码，具有不可篡改和透明性，支持去中心化应用。
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ERC-20标准定义了代币的API接口，任何合约实现该标准即为ERC-20代币。
延伸问答
以太坊的共识机制是如何演变的？
以太坊最初采用工作量证明（PoW），后因环保问题转向权益证明（PoS），以降低能耗并提高网络安全性。
以太坊如何支持智能合约的执行？
以太坊通过以太坊虚拟机（EVM）提供沙盒环境，允许智能合约在区块链上自动执行，确保不可篡改和透明性。
什么是Merkle Patricia Trie，它在以太坊中有什么作用？
Merkle Patricia Trie是以太坊的核心数据结构，用于高效存储和查找账户状态，支持账户余额、nonce和合约代码的记录。
以太坊的PoS机制是如何维护网络安全的？
PoS机制通过质押ETH来维护网络安全，诚实的验证者获得奖励，而作恶者的质押会被销毁。
以太坊的账户模型与比特币有何不同？
以太坊的账户模型类似传统银行系统，每个地址都是独立账户，明确记录余额，而比特币使用UTXO模型，余额由未花费交易输出计算。
以太坊的Shapella升级带来了哪些新功能？
Shapella升级启用了质押提款功能，允许验证者提取质押的ETH和奖励，增强了网络的灵活性。
