以太坊20共識機制

『壹』 以太坊架構是怎麼樣的

以太坊最上層的是DApp。它通過Web3.js和智能合約層進行交換。所有的智能合約都運行在EVM（以太坊虛擬機）上，並會用到RPC的調用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心內容，包括：blockChain, 共識演算法，挖礦以及網路層。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客戶端里，目前最流行的以太坊客戶端就是Geth（Go-Ethereum）

『貳』 為什麼說以太坊是區塊鏈2.0的代表

區塊鏈1.0時代通常是指在2009年到2014年之間，以比特幣為代表的區塊鏈應用發展階段，它們主要致力於解決貨幣和支付手段的去中心化問題;2014年之後，開發者們越來越注重於解決比特幣在技術和擴展性方面的不足。2013年底，Vitalik Buterin發布了以太坊白皮書《以太坊：下一代智能合約和去中心化應用平台》，將智能合約引入區塊鏈，打開了區塊鏈在貨幣領域以外的應用，從而開啟了區塊鏈2.0時代。（更好的數字貨幣交易平台盡在「幣匯」）

所謂智能合約實際上就是一種基於規定觸發規則的，可自動執行的計算機合約，也可以看作是傳統合約的數字版本，在20多年前，由跨領域法律學者、密碼學研究工作者 Nick Szabo 提出。這項技術曾一度因為缺乏可編程數字系統和相關技術而沒有被用於實際產業中，直到區塊鏈技術和以太坊的出現為其提供了可信的執行環境。

與比特幣相比，以太坊屬於圖靈完備的腳本語言，支持開發者在該平台創建和發布任意去中心化的應用程序，從誕生到現在，全球基於以太坊的去中心化應用已經超過了200個。

比特之窗區塊鏈首席研究員表示：以以太坊為代表的區塊鏈2.0時代，已逐漸將區塊鏈技術從貨幣和支付領域擴展到金融領域。而隨著技術的發展，以及區塊鏈應用的愈加廣泛，超越貨幣和金融領域的區塊鏈3.0時代也將指日可待。文章摘自比特之窗，中國專業區塊鏈、數字貨幣行業分析媒體，秉承中立、客觀、辯證的態度，洞悉和解讀區塊鏈、數字貨幣的最新動向。

『叄』 以太坊升級是什麼意思

網路將於區塊高度7,280,000進行君士坦丁堡 & 彼得斯堡（Constantinople & Petersburg）升級l,z,b顯示是北京時間2019年3月1日升級，目前不知道升級成功了沒

『肆』 以太坊是什麼

以太坊（英語：Ethereum）是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈平台。通過其專用加密貨幣以太幣（Ether，又稱「以太幣」）提供去中心化的虛擬機（稱為「以太虛擬機」EthereumVirtualMachine）來處理點對點合約。

坊區塊鏈上的代幣稱為以太幣（Ether），代碼為ETH，可在許多加密貨幣的外匯市場上交易，它也是以太坊上用來支付交易手續費和運算服務的媒介。

以太坊的概念首次在2013至2014年間由程序員VitalikButerin，受比特幣啟發後提出，大意為「下一代加密貨幣與去中心化應用平台」，在2014年通過ICO眾籌得以開始發展。截至2018年2月，以太幣是市值第二高的加密貨幣，僅次於比特幣。

(4)以太坊20共識機制擴展閱讀：

以太坊平台本身沒有特點，沒有價值性。和編程語言相似，它由企業家和開發者決定其用途。不過很明顯，某些應用類型較之其他更能從以太坊的功能中獲益。以太坊尤其適合那些在點與點之間自動進行直接交互或者跨網路促進小組協調活動的應用。

例如，協調點對點市場的應用，或是復雜財務合同的自動化。比特幣使個體能夠不藉助金融機構、銀行或政府等其他中介來進行貨幣交換。以太坊的影響可能更為深遠。

理論上，任何復雜的金融活動或交易都能在以太坊上用編碼自動且可靠地進行。除金融類應用外，任何對信任、安全和持久性要求較高的應用場景——比如資產注冊、投票、管理和物聯網——都會大規模地受到以太坊平台影響。

『伍』 以太坊2.0未來的發展如何

以太坊 2.0 升級，最核心的是以太坊 2.0 分片和 PoS 共識機制。採用 PoS 共識機制是為了提高以太坊協議的能源效率以及增加以太坊區塊鏈的安全性。以太坊 2.0 分片，使得以太鏈不再需要通過每個節點來處理鏈上的每筆交易。

在分片系統中每個節點只需處理約 1% 的交易或更少，從而極大地提高了區塊鏈的效率。實現ETH2.0以後不僅網路性能得到大幅提升，投資者也可以減少重資產的投入(+slf0037)。共識協議Casper及分片技術落地，對網路的底層協議作出巨大的改變，還進一步推動了區塊鏈擴容技術向前發展，不斷達到商用的標准。截至2021年1月7日16時已經有超過230萬個ETH被鎖定在該網路中，占以太坊總供應量的2%。然而，這仍然只是更新的第一階段。據官方消息，Uniswap v3已部署到以太坊主網。根據官方文章，Uniswap v3是該協議迄今為止功能最強大的版本，集中式流動性為流動性提供者提供了空前的資本效率，為交易者提供了更好的執行力，以及去中心化金融的核心基礎設施。就以太坊路線圖而言，V神表示，隨著合並日期的臨近，路線圖的許多方面越來越變得切實可行，樂觀估計今年年底可以完成升級，在合並後，執行鏈會在共識鏈內部運行，每個信標鏈區塊會包括一個來自執行鏈的區塊。他還表示，合並需要許多復雜技術，目的是讓整個過程盡可能簡單，對於用戶、客戶端、開發者、智能合約來說，合並會更加順暢，用戶無需過多擔心。目前許多中心化交易所、去中心化交易所、去中心化質押協議和基礎服務商都進入了以太坊2.0的Staking賽道。不難想像之後會有更多的服務商涌現，而以太坊2.0 Staking板塊也將會成為交易所和錢包的標配。那麼 ETH 1.0 的 PoW 鏈，究竟還能挖多久？目前並沒有一個明確的答案。但可以確定的是，在以太坊由 PoW 徹底轉變為 PoS 之前，以太坊基金會必須用足夠長的時間來向大家證明 PoS 鏈是安全的。這樣才能讓所有開發者和用戶放心的完成切換，從而使整個價值超過 1000 億美金的生態體系真正的、完全的運行在信標鏈上。

沒有人知道完成工程的推進，需要花多長時間，這是個很大的未知數，並且這些未知數可能是以太坊 2.0 轉換的很大阻力。因此，我們樂觀估計 PoW 鏈至少還可以持續挖兩到三年。

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『陸』 以太坊的共識機制切換成POS對挖礦有什麼影響

隨著今年以太坊網路升級到2.0版本，共識機制將向PoS轉換，這將對礦工產生巨大影響。礦工的選擇有兩個，一是出售挖礦設備買入ETH來適應PoS的Staking機制；二是將礦機切換到其他支持GPU礦機的網路。美國采礦設備經銷商Kaboomracks的代表Nick Foster表示，大多數ETH的礦工會選擇後者。

以太坊升級至2.0版本PoS機制後，礦工可能將礦機切換到其他網路
由於以太坊終於准備在今年晚些時候啟動其以太坊2.0升級，從而消除了長期的拖延，因此該網路將開始走向權益證明模型。

因此，網路將放棄工作量證明共識演算法，從而使以太（ETH）礦工的選擇餘地很少。由於他們的設備將變得過時，因此他們將被迫開始開采山寨幣，或重新獲得ETH抵押者資格。那麼，以太坊挖礦的現狀如何？隨著即將到來的過渡，整個行業將會發生什麼？

GPU v.ASIC

以太坊共識目前基於PoW系統，該系統類似於比特幣（BTC）。因此，以太坊的采礦過程幾乎是相同的，因為礦工使用他們的計算資源來獲得他們設法完成的每個區塊的獎勵。

但是，這些過程之間仍然存在主要差異。盡管比特幣挖礦已幾乎完全依賴於ASIC（大型，響亮的機器，專門為加密貨幣挖礦而設計，這些機器大多聚集在電價便宜的地區），但以太坊的PoW哈希演算法Ethash旨在支持全球晶元製造商（例如， Nvidia和AMD。正如加密貨幣挖礦池F2Pool的全球業務總監Thomas Heller在與Cointelegraph的一次對話中解釋的那樣，GPU比ASIC便宜得多且易於訪問。

「由於ASIC是非常專業的機器，因此當新一代產品發布時，這通常是一次巨大的技術飛躍。因此，它們的哈希率要高得多，並且能源效率要比前一代更好。這意味著那些製造商已經花了很多錢來研究和開發它。他們的機器通常很昂貴，而GPU的價格卻便宜得多。」

海勒補充說，那些使用GPU礦工的人「擁有更大的靈活性，可以挖掘。」 例如，很受歡迎的Nvidia GeForce GTX 1080 Ti卡可以開采15種以上的不同貨幣，而ASIC單元通常僅支持一種貨幣。

盡管如此，以太坊網路並不能完全不受ASIC礦工的影響-至少在目前狀態下如此。在2018年4月，比特大陸發布了Antminer E3，這是一種專門為挖掘以太坊而生產的ASIC。盡管以每秒180兆哈希的散列速率和800瓦的功耗而廣受贊譽，但它還是受到以太坊社區的不同反應。插入ASIC後，相當一部分GPU鑽機所有者似乎遭受了利潤損失，而有些甚至被迫切換到其他網路。

「在白皮書中，ETH必須具有抗ASIC能力。我希望說白皮書代表某事」 是 ar / EtherMining主題中有關Antminer E3宣布之時討論該主題的最高評論之一。另一位Reddit用戶爭辯說：「 800美元僅適用於180mh」 。「分叉或死於民族。」

一些以太坊用戶繼續建議Bitmain的挖掘設備可以導致更大的集中度，從而增加51％攻擊的可能性。不久，一群開發人員提出了「程序化的工作量證明」或ProgPoW，它是當前以太坊演算法Ethash的擴展，旨在使GPU更具競爭力，從而促進分散化。

根據ProgPoW共同創建者Kristy-Leigh Minehan 於3月發表的論文，以太坊的哈希率大約40％由Bitmain ASIC產生。Poolin的副總裁Alejandro De La Torre是ETH的第六大池，他向Cointelegraph確認，以太坊網路的「 GPU挖掘仍然佔主導地位」，並補充說：

「目前，ETH挖礦的利潤不高，GPU設備的管理門檻和成本都高於Asic設備。與Asic設備相比，GPU設備更加靈活，您可以使用其他演算法切換到其他硬幣。」

ProgPoW尚未集成到以太坊中，目前尚不清楚何時會最終實現-3月，以太坊核心開發人員正在爭論ProgPoW是否會在將近兩個小時內真正使網路受益並未能達成共識。值得注意的是，一位Bitmain代表此前曾告訴Cointelegraph，這家采礦硬體巨頭不打算延長Antminer E3的使用壽命，使其在2020年10月之後開始運營：「據我們所知，采礦大約在10月或此後的某個時候結束。」

安全但不確定的未來

的確，以太坊將來會遠離采礦。以太坊2.0計劃於2020年晚些時候推出，是區塊鏈上的主要網路升級，旨在將其當前的PoW共識演算法轉移到礦工為虛擬的PoS（稱為「塊驗證器」）。

更具體地，考慮到用戶在網路中的財富或他們的「利益」來隨機選擇它們。換句話說，PoS驗證者選擇投入的硬幣越多，作為獎勵的積累的硬幣就越多。

根據以太坊聯合創始人Vitalik Buterin的說法，由於過渡，網路將比比特幣的網路更安全，攻擊成本更高，盡管在加密社區中關於共識演算法更好的爭論已經持續了多年。但是，目前尚不清楚何時啟動以太坊2.0，因為據報道，許多錯誤和管理問題都在延遲該過程。

PoS系統的另一個假定好處是，它比PoW區塊鏈具有更高的能源效率。根據Digiconomist的數據，該加密貨幣的年化總足跡為每小時59.31太瓦，這可與整個希臘的電力消耗相媲美。然而，由於2019年7月的一份報告估計比特幣的開采量中有74％是使用可再生能源完成的，因此比特幣對環境的危害似乎並不那麼嚴重。

實際的以太坊礦工會怎樣？根據作為以太坊2.0路線圖一部分的Casper升級的文檔，該網路最初將支持同時包含PoW和PoS的混合模型，因此，為塊驗證器和GPU / ASIC礦工提供了一定的空間。Skale Network的首席執行官Jack O'Holleran告訴Cointelegraph：「肯定會有兩個網路同時運行的過渡時期。」 Scale Network的首席執行官（基於以太坊的區塊鏈平台）對這一過程進行了詳細說明：

「大多數ETH1過渡到ETH2當然需要時間-可能是數年而不是數月。關於此過渡緩慢的好消息是，DApps和DeFi平台將能夠基於生存能力，安全性和採用的現實世界證據，隨意閑逛。這對以太坊生態系統是一個積極的影響。」

挖還是不挖？

一旦以太坊完全在PoS軌道上運行，礦工將有兩種選擇。一種是出售設備，並用這筆錢來積累更多的ETH並開始抵押，另一種是GPU礦工專用的選擇，就是簡單地切換到其他Ethash網路並開采山寨幣。美國采礦設備交易商Kaboomracks的代表Nick Foster告訴Cointelegraph，大多數ETH礦工將選擇後者：

「我想說的是，大多數礦工並沒有真正進入以太坊或特定代幣的開采。是的，有一定數量的礦藏並持有，但我反對這樣的觀點，即大量的山寨幣礦工在任何時間都持有其硬幣。」

Foster接著描述了他如何使用3GB GPU單元開采Ethash點對點區塊鏈資產Ravencoin（RVN），一旦它無法開采ETH，他便說：「這是開采烏鴉，我立即向BTC出售穩定的緣故，然後賣給美元以支付我的權力。我會說很多人正在採用這樣的策略。」

正如Foster總結的那樣，他希望ETH礦工跳出網路，而新參與者-那些沒有在電力基礎設施或鑽機上投資的人-將對ETH持股。他描述了以下情況：

「我無法想像，如果我找到了一個具有0.04美元電力的五年期租賃，我正在開采ETH，我決定賣掉所有東西，然後繼續支付租金，這樣我就可以將ETH作為股份持有。替代。」

采礦固件公司Asic.to的創始人馬克·弗雷薩（Marc Fresa）在與Cointelegraph的一次對話中同意了這一觀點：「如果您投資於采礦業，那麼您就不會賭注，因為您有足夠的發展空間。」

可能從PoW礦工離開以太坊中受益的主要山寨幣之一是以太坊經典（ETC），這是區塊鏈的一種更為保守的版本，據報道沒有PoS相關計劃。由於它也運行在Ethash演算法上，由於以太坊2.0的啟動可能導致礦工遷移，因此其哈希率可能會出現明顯的峰值。

ETH的更大的礦池留有類似的選擇。當被問及公司的以太坊在PoW之後的計劃時，海勒告訴Cointelegraph，在以太坊PoS升級公告發布之後，F2Pool於2018年初推出了一家姐妹公司，名為story.fish。由於切換延遲了無數次，所以story.fish已開始為其他PoS和委派的PoS項目（例如Tezos（XTZ），Cosmos（ATOM）和Cardano（ADA））提供抵押服務。對於普林來說，由於向PoS過渡，它「可能暫時放棄支持ETH開采」，De La Torre告訴Cointelegraph。

其他頂級ETH礦池，即Nanopool，Ethermine，礦池中心，SparkPool和SpiderPool，均未回復Cointelegraph的置評請求。

『柒』 以太坊共識協議Casper原理是怎樣的

Casper（投注共識）是一種以太坊下一代的共識機制，屬於PoS。Casper的共識是按塊達成的而不是像PoS那樣按鏈達成的。數字貨幣交易所幣匯

『捌』 以太坊帶來了那些爭議和質疑呢

以太坊和比特幣是有著本質區別的，區別在哪裡呢？比特幣定義的是一套貨幣體系，而以太坊側重的是打造一條主鏈（可以理解為一條公路），可以讓大量的區塊鏈應用跑在這條公路上。

從這一點來看，以太坊的應用場景更廣泛，這也是為什麼我們說以太坊標志著區塊鏈

1.0時代一個單純的貨幣體系，向區塊鏈2.0時代實現其他行業以及應用場景的轉變。

但是，世界上沒有十全十美的事物，以太坊雖然拓展了區塊鏈在各行各業的應用范圍，還提升了處理交易的速度，但是它也存在著一定的爭議與質疑。

一、以太坊的擴展性不足的解決之道：分片技術和雷電網路

以太坊的底層設計，最大的問題是以太坊只有一條鏈，沒有側鏈，這就意味著，所有程序都要對等地跑在這條鏈上，消耗資源的同時，還會引發系統擁堵。正如去年非常火爆的以太坊游戲「加密貓」，這個游戲火爆的時候，一度引發以太坊網路癱瘓。

對於提升處理能力這個問題，以太坊提出兩種方式：一個是分片技術（shard），一個是雷電網路，下面我們分別介紹一下這兩種技術。

（一）分片技術

以太坊創始人 V 神（Vitalik Buterin）認為，諸如比特幣這種主流的區塊鏈網路，之所以處理交易的速度很慢，是因為每一個礦工要處理全網的每一筆交易，這樣的效率其實是非常低下的。分片技術的構想是：一筆交易不必發動全網所有節點都去處理，只要讓網路中的一部分節點（礦工）處理就好了。於是，以太坊網路被劃分成很多片，同一時間，每一分片都可以處理不同的交易，這樣一來，會大大提升網路性能。

但是，分片技術也是有一定爭議的。我們知道，區塊鏈技術的重要思想是去中心化，全網都去見證（處理）同一交易，這才具有最高的權威性。而以太坊分片技術，並不是所有節點共同見證，而是類似於分小組見證，這樣一來，它便失去了絕對的「去中心化」屬性，只能通過犧牲掉一定的去中心化特性來達到高性能的目的。

（二）雷電網路

雷電網路使用的是鏈下交易的方式。這是什麼意思呢？它的意思是：使用雷電網路的參與者在互相轉賬時，不需要通過以太坊主鏈交易確認，而是通過參與者之間創建支付通道，在鏈下完成。

不過，雷電網路並不是脫離主鏈的，在建立支付通道之前，需要先用主鏈上的資產做抵押，生成余額證明（Balance Proof），擁有餘額證明才能表明你能做出相應余額的轉賬。在交易雙方都持有餘額證明的情況下，雙方可通過支付通道在鏈下進行無限制次數的轉賬。

只有在完成鏈下交易，需要將資產轉回鏈上時，才會在以太坊主鏈上登記主鏈賬戶的余額變化信息，而這期間不管發生多少次交易在主鏈上是不會有記錄的。

雷電網路還有一個實實在在的好處，就是可以為你省下礦工費用。目前我們在以太坊主鏈上進行交易，需要消耗 Gas，需要支付礦工費用，那麼一旦將交易搬到鏈下，就可以節省這一部分的成本。

當然，雷電網路並不是十全十美的。在使用雷電網路時需要用主鏈上的資產作抵押；而這部分資產作為抵押物，在使用者完成鏈下交易之前是不能使用的。這也就決定了，雷電交易只適合小額交易。

上面就是以太坊擴展性不足的問題，以及目前提出的兩個主要解決方案：分片技術和雷電網路。

二、以太坊的智能合約存在漏洞與臭名昭著的 The Dao 事件

以太坊的智能合約很強大，但是，凡是代碼都會存在漏洞的，以太坊智能合約最大的爭議就在於所謂的漏洞，也就是安全性問題。據相關研究表明，在基於以太坊的近100萬個智能合約上，發現有34200(約3%)個含有安全漏洞，將允許黑客竊取ETH、凍結資產或刪除合約，比如說，臭名昭著的The Dao 事件。

（一）Dao是什麼意思？

介紹 The Dao 事件之前， 我們先見到介紹一下 DAO 是什麼。DAO 是 Decentralized

Autonomous Organization 的簡稱，可以理解為：去中心化自治組織。從以太坊的角度來理解，DAO 是區塊鏈上的某一類合約，或者一個合約組合，用來代替政府的審查以及復雜等中間程序，從而實現高效的、去中心化的信任的系統。所以，DAO 不是特定的某個組織，也就說呢，可以有很多的DAO，各種各樣的DAO。

（二）臭名昭著的The Dao事件

但是，我們現在提到DAO，基本上所指的都是The DAO事件，也就是我們剛剛說的那個臭名昭著的黑客攻擊事件。我們知道，英文中的 The是特指的意思，The DAO事件呢就

是特指的那個DAO事件，因為我們剛剛說了DAO不是特定的某個組織，可以有很多的DAO，各種各樣的DAO。

2016 年的時候，德國一家專注「智能鎖」的公司 Slock.it，為了實現去中心化的實物交換（比如說：公寓啊，船隻啊），在以太坊上發布了 DAO項目。並且於2016年4月

30日開始，融資窗口開放了28天。

沒想到，這個DAO項目的人氣非常高，短短半個月就籌得了超過一億美元，而到整個融資期結束，一共籌集到1.5億美元，由此呢，它成為歷史上最大的眾籌項目。然而好景不長，到了6月份，黑客利用智能合約裡面的漏洞，成功轉移了超過360萬個以太幣，並投入到一個DAO子組織中，這個組織和The DAO有著同樣的結構。以至於當時以太幣價格從20多美元直接跌破13美元。

這個事件說明智能合約的確是有漏洞的，而且一旦漏洞被黑客利用，那麼後果是非常嚴重的。這就是現在很多人批評以太坊，說它的智能合約不智能。

對於這個問題，目前國外有很多公司為了解決智能合約的漏洞問題 ，開始提供代碼審計服務。而從技術的角度來說，目前一些團隊正在對智能合約進行檢驗，這些團隊多數由哈佛、斯坦福和耶魯的教授帶隊，部分團隊已經獲得了頭部機構的投資。

除了目前以太坊存在的擴展性不足、智能合約漏洞問題，對於以太坊的爭議還在於它所追求的POS共識機制，也就是權益證明機制，在權益證明機制下，如果說誰持幣的數量越大、持幣時間越久，獲得的「權益」（利息）就越多，還有機會得到記賬權力，記賬又可以獲得獎勵，那麼這樣一來，容易造成「強者越強」的寡頭優勢。

還有一個問題就是ICO亂象的問題。ICO是區塊鏈項目籌措資金的常用方式，咱們可以理解為預售。以太坊上ICO項目的爆發，滋生了打著ICO旗號進行資金盤、詐騙圈錢等不法行為，對社會和金融穩定造成安全隱患。

『玖』 區塊鏈共識機制

PoW：工作量證明 (Proof of Work，簡稱 PoW ) ，簡單的解釋就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。因為監測工作的整個過程通常是極為低效的，而通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量，則是一種非常高效的方式。比如現實生活中的畢業證、駕駛證等等，都是通過檢驗結果的方式所取得的證明。這就是說，你獲得多少幣，取決於你對挖礦貢獻的有效工作。簡單的理解，你電腦性能越好，你獲得的收益就會越多，這就是根據你的工作量來執行幣的分配。大部分的數字貨幣，比如比特幣、萊特幣等等，都是基於 PoW 模式的虛擬貨幣(算力越高、挖礦時間越長，你獲得的幣就越多)。
PoS：PoS 是一種在公鏈中的共識演算法，可作為 PoW 演算法的一種替換。PoW是保證比特幣、當前以太坊和許多其它區塊鏈安全的一種機制，但是 PoW 演算法在挖礦過程中因破壞環境和浪費電力而受到指責。PoS 試圖通過以一種不同的機製取代挖礦的概念，從而解決這些問題。
PoS 機制可以被描述成一種虛擬挖礦。PoS 主要依賴於區塊鏈自身里的代幣。在PoW 中，一個用戶可能拿 1000 美元來買計算機，加入網路來挖礦產生新區塊，從而得到獎勵。而在 PoS 中，用戶可以拿 1000 美元購買等價值的代幣，把這些代幣當作押金放入 PoS 機制中，這樣用戶就有機會產生新塊而得到獎勵。在 PoW 中，如果用戶花費 2000 美元購買硬體設備，當然會獲得兩倍算力來挖礦，從而獲得兩倍獎勵。同樣，在 PoS 機制中投入兩倍的代幣作為押金，就有兩倍大的機會獲得產生新區塊的權利。

『拾』 區塊鏈的共識機制是什麼優缺點有哪些

區塊鏈的共識機制有很多，說一個影響力最大的比特幣背後的pow共識機制，好處是安全 不可篡改 全球流通 缺點是速度太慢了 一秒鍾只能處理7筆交易