区块链技术原理(17)-以太坊网络

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前言

以太坊网络并非单一整体，而是由主网（生产环境）、测试网（公开测试环境）、开发网 / 本地网（私有调试环境） 及特殊用途网络（如侧链、联盟链）共同构成的网络矩阵。不同网络的设计目标、安全性、代币价值和适用场景差异显著，核心是为 “真实资产交易”“应用开发测试”“本地调试” 等不同需求提供适配环境。

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公共网络

每个人都能通过互联网连接到公共网络。 任何人都可以在公共区块链上读取或创造交易，并且可以验证已经执行的交易。 对等节点间的共识决定交易的添加和网络状态。

以太坊主网

主网是指主要的以太坊生态区块链，所有具有实际价值的交易都发生在该链的分散账本中。所有 ETH 交易、智能合约部署和 DApp 运营均在此环境中进行，是以太坊生态的 “核心战场”。
大众和交易所涉及的 ETH 价格是主网的 ETH。

以太坊测试网

测试网是以太坊为开发者、项目方提供的公开测试环境，用于 DApp 调试、智能合约漏洞检测、协议升级验证，无真实经济价值，所有代币（测试 ETH）可免费获取。测试网需模拟主网的技术特性（如共识机制、区块参数），但会定期迭代（旧测试网因技术过时或维护成本高被弃用）。

然而，针对已变得稀少或难以获得的特定类型测试网以太币，仍存在一些交易市场。

我应该使用哪个测试网？

客户端开发者目前还在维护的两个公共测试网是 Sepolia 和 Hoodi。 Sepolia 是一个供合约和应用程序开发者测试其应用程序的网络。 Hoodi 网络是让协议开发者测试网络升级，并让质押人测试运行验证者。

Sepolia

Sepolia 是应用程序开发时推荐使用的默认测试网。 Sepolia 网络使用一种需要许可的验证者设置。 它相对较新，即它的状态和历史记录都非常小。 这意味着网络可以快速同步，并且在其上运行节点需要的存储空间更少。 这对于希望快速启动节点并直接与网络交互的用户来讲，是非常有用的。

• 测试代币获取：通过 “水龙头（Faucet）” 免费领取，常用水龙头：
  • 官方水龙头：https://sepolia-faucet.pk910.de/（需 Twitter/X 认证）；
  • 社区水龙头：https://faucet.sepolia.dev/（需 Discord 认证）；
    注意：水龙头有领取限额（如每 24 小时 1-5 测试 ETH），防止滥用。
• 适用场景：
  • 智能合约开发调试（如 Solidity 合约编译、部署、函数调用测试）；
  • DApp 前端与链端交互测试（如 MetaMask 连接、交易发起、事件监听）；
  • 小项目 Layer2 测试（如基于 Sepolia 的 Arbitrum Sepolia 测试网）。

Hoodi

Hoodi 是用于测试验证和质押的测试网。 Hoodi 网络对想要运行测试网验证者的用户开放。 因此，希望在部署到主网之前测试协议升级的质押人应该使用 Hoodi。

• 开放式验证者设置，质押者可以测试网络升级
• 状态比较大，用于测试复杂的智能合约交互
• 同步时间更长，运行节点需要更多存储空间

二层网络测试网

二层网络Layer 2 (L2) 是一种统称，用来描述一系列特定的以太坊扩容解决方案。 二层网络是一条扩展以太坊并继承以太坊安全保障的独立区块链。 二层网络测试网通常与公共以太坊测试网紧密关联。

1. 二层网络的核心目标
   通过Rollup（汇总）或侧链技术，将大量交易从以太坊主网（L1）转移至 L2 处理，实现高吞吐量（TPS 提升至数百至数万）和低 Gas 费（成本降低 90% 以上），同时保持与 L1 的安全性绑定。
2. 测试网的关键作用
   功能验证：模拟主网环境，测试 L2 协议的交易执行、数据可用性（DA）、欺诈证明（Optimistic Rollup）或零知识证明（ZK-Rollup）等核心机制；
   生态适配：允许开发者在不消耗真实资产的情况下，部署智能合约、调试 DApp，并与 L1 跨链桥交互；
   压力测试：通过模拟高并发场景（如 NFT 铸造、DeFi 闪贷），验证 L2 网络的稳定性和抗攻击能力。
   二、主流二层测试网分类与特性
3. Optimistic Rollup 测试网
   技术特点：依赖欺诈证明机制，交易需等待 7 天挑战期才能最终确认，兼容性高但延迟较长。
4. ZK-Rollup 测试网
   技术特点：使用零知识证明即时验证交易，安全性高但开发门槛较高。

开发网 / 本地网（Devnet/Local Network）

开发网（或本地网）是开发者在本地搭建的私有测试环境，完全离线运行，不连接外部网络，用于快速调试智能合约、测试代码逻辑，适合单人或小团队开发初期使用。其核心优势是 “零延迟、零成本、可自定义”，无需依赖外部节点或水龙头。

Hardhat Network（最流行的本地开发网）

• 定位：Hardhat（以太坊开发框架）内置的本地网络，支持模拟 EVM 执行、区块生成、交易验证，无需额外部署节点；

• 核心特性：

  • 即时出块：交易提交后立即生成区块，无需等待 12 秒（主网 / 测试网的出块时间），调试效率极高；
  • 状态可控：支持 “重置网络状态”（hardhat reset）、“手动调整区块时间”（用于测试时间锁合约）、“模拟错误场景”（如 Gas 不足、合约调用失败）；
  • 内置水龙头：自动生成 10 个测试账户，每个账户初始拥有 1000 测试 ETH，无需手动领取；

• 使用方式

# 安装Hardhat后，启动本地网络
npx hardhat node
# 在另一个终端部署合约或运行测试脚本
npx hardhat run scripts/deploy.js --network localhost

以太坊相关的其他特殊网络

除了主网、测试网、开发网，以太坊生态中还有两类 “特殊用途网络”，虽不属于官方定义的主 / 测试网，但与以太坊紧密关联，广泛用于实际场景：

侧链（Sidechain）：独立共识的 “以太坊生态网络”

侧链是基于以太坊技术但独立运行的区块链，通过 “跨链桥” 与以太坊主网连接，实现资产（如 ETH、ERC-20 代币）跨链转移，核心目标是提升交易效率（高 TPS、低 Gas 费）。侧链有自己的共识机制和节点网络，安全性依赖自身节点，而非以太坊主网。

典型案例：

• Polygon PoS（链 ID：137）：
  • 最主流的以太坊侧链，采用 “PoS+ Plasma” 架构，TPS 约 6500，Gas 费约 0.001-0.01 美元 / 笔；
  • 用途：NFT 铸造、DeFi 应用（如 Aave Polygon 版）、游戏 DApp，适合对成本和效率敏感的场景；
  • 跨链：通过 Polygon Bridge 将主网 ETH / 代币转入侧链，到账时间约 10-30 分钟。
• Boba Network（链 ID：288）：
  • 基于 Optimistic Rollup 的侧链（严格说是 Layer2，但常被归为侧链），TPS 约 2000，Gas 费极低；
  • 用途：高频交易、微支付场景。

联盟链（Consortium Chain）：授权访问的 “私有以太坊网络”

联盟链是由多个机构共同管理的以太坊私有网络，节点加入需严格授权，账本数据仅对联盟成员可见，核心目标是平衡 “去中心化” 与 “合规性”，适合企业间协作场景。联盟链基于以太坊客户端（如 Besu、Quorum）改造，关闭公开 P2P 网络，采用权限控制的共识机制（如 PBFT、Raft）。

各网络类型的核心对比与选择指南

为帮助开发者和用户快速选择合适的网络，以下是各网络的关键维度对比：

网络类型	核心用途	代币价值	去中心化程度	技术特性	典型场景
主网	生产环境，真实资产交易	真实价值	极高（全球节点）	PoS 共识，12 秒 / 块，完整数据	ETH 转账、DeFi 交易、NFT 铸造
Sepolia 测试网	通用测试，DApp 调试	无	中（公开节点）	模拟主网 PoS，轻量数据	合约部署、DApp 前端测试
Holesky 测试网	分片技术专用测试	无	中（公开节点）	支持 Blob 数据，分片功能	分片协议测试、无状态客户端开发
开发网（Hardhat）	本地离线调试	无	极低（单节点）	即时出块，状态可控	合约代码初期调试、本地 DApp 测试
侧链（Polygon）	高效低成本交易	真实价值	中（侧链节点）	独立 PoS，高 TPS	低成本 NFT 铸造、高频游戏交易
联盟链（Besu）	企业间合规协作	无 / 私有	低（授权节点）	PBFT 共识，隐私交易	供应链溯源、金融机构内部结算

选择指南：

• 普通用户：仅需使用主网（通过 MetaMask 等钱包连接，链 ID=1），切勿接触测试网（无价值）；
• 开发者：
  • 初期代码调试：用 Hardhat 本地网；
  • 合约功能测试：用 Sepolia 测试网；
  • 分片 / Blob 功能测试：用 Holesky 测试网；
  • 企业协作项目：用 Besu 联盟链；
• 项目方：主网部署前，需在 Sepolia 完成完整测试（包括高并发场景、边缘案例），并通过审计。