科普 | 從歷次升級看以太坊的足跡_以太坊

縱觀全局，區塊鏈技術出現的時間并不久。盡管有關區塊鏈的基本概念已經被研究了數十年，但直到2008年比特幣誕生之后，人們才相信這些概念確實可以組合到一起、創造出可用的產品。尤其是以太坊，直到2015年才以一種公開的、可用的面貌出現在人們的視野中。盡管預期的發展時間線和具體細節有所變化，以太坊仍堅持按照計劃推進，不斷升級協議，以確保提高其可用性、安全性、功能性以及去中心化程度。

隨著今年2月君士坦丁堡升級的完成，以太坊也就踩在了Serenity階段的門檻上，只待再經過一系列硬分叉和階段性升級便可實現。然而，為了更好地理解以太坊2.0的目標，我們先要回望一下當初是從何處啟航。這里提供了一份以太坊大事記，回顧了以太坊歷史上重要的計劃內硬分叉和升級，為下一階段的發展做準備。

Olympic|2015年5月9日

以太坊區塊鏈于2015年7月正式公開上線。而在這之前的臨門一腳是Olympic——第9個也是最后一個開放的測試網，用以進行概念驗證，讓開發者預先探索以太坊區塊鏈發布后的運行情況。Vitalik宣布將發放共計25000枚ETH來獎勵對網絡進行壓力測試的開發者們。測試要求很明確：嘗試讓網絡超負荷，并“瘋狂破壞網絡狀態”，從而了解協議將如何處理流量過高的情況。開發者需要對四個方面進行測試：交易活動、虛擬機運行、挖礦機制以及一般懲罰機制。

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

Frontier|2015年7月30日

經過幾個月的壓力測試后，以太坊網絡已經做好了進正式主網發布的準備。7月20日，以太坊的創世塊被挖出，社區開始逐漸擴大。在Frontier發布前幾個月，VinayGupta發表了一份說明，闡述了以太坊的發布過程。慷慨激昂的陳詞中不乏對以太坊潛在用戶的警示，Gupta表示Frontier是“最原始形態”的以太坊，開發者們應當謹慎行事。就在Frontier發布的前幾天，StephenTaul也像Gupta一樣對開發者發出了提醒：“與美國拓荒潮期間那些勇敢的開拓者們一樣，以太坊社區的參與者將發現巨大的機會，同時也將面臨許多挑戰。”

人民數字FINTECH推出區塊鏈科普動畫:人民日報數字傳播發布微博稱，人民數字FINTECH出品《趣味科普|區塊鏈動畫》。[2020/3/31]

Frontier協議包含以下幾個重要特性：

區塊獎勵：當礦工們在以太坊區塊鏈上成功挖到一個區塊時，他們將收到以ETH發放的獎勵。在Frontier階段，礦工的區塊獎勵是每區塊5ETH。

Gas：在Frontier發布后的初期，每個區塊的Gas上限被硬編碼為5000gas。說白了，這就意味著網絡上不會有什么大動作。這樣就留出了一段緩沖期，以便礦工開始在以太坊上工作，并讓早期用戶安裝客戶端。幾天后，該Gas上限自動解除，網絡可以按照計劃開始處理交易和智能合約。

Canary合約：Canary合約被納入了Frontier，用以告知用戶哪些鏈已遭受或易遭受攻擊。Canary合約被會賦予0或1的值。如果合約被賦值1，客戶端就能識別出這是一條出錯的鏈，并在挖礦時避開這條無效鏈。本質上來說，Canary合約的這些功能使得以太坊核心開發團隊在網絡出現問題時能夠停止操作或交易。在以太坊早期階段，Canary合約是一個極度中心化卻又不可或缺的保護機制。

可用性：所有開發者的操作均通過命令行來執行，因為沒有圖形用戶界面。整個網絡是可用的，但用戶界面非常粗糙，只有熟悉以太坊并具備操作經驗的人才有能力使用。

聲音 | ETC Labs主管：科普教育是未來幾年公鏈面臨的巨大挑戰:ETCLabs主管Darin Kotalik認為，科普教育是未來幾年公鏈面臨的巨大挑戰，人們必須要對區塊鏈有基本的認識，分清楚公鏈和私鏈的區別。[2019/8/25]

Homestead|2016年3月14日

Homestead升級是以太坊網絡的第一個硬分叉計劃，于2016年3月14日在第1,150,000個區塊上開始實施。總的來說，Homestead升級主要包括對以太坊的三大重要改進措施。首先，它移除了Canary合約，去除了網絡中的中心化部分。其次，它在以太坊的合約編程語言Solidity中引入了新代碼。最后，它引入了Mist錢包，讓用戶能持有/交易ETH并編寫/部署智能合約。Homestead升級是最早實施的以太坊改進提案之一。EIP指的是向社區提出的建議，一旦它們得到認可，就會被納入網絡升級中。Homestead升級包含三種EIP：

EIP-2：Homestead核心升級

EIP2.1：將通過交易創建智能合約的成本從21000Gas提高到53000Gas。之前，通過合約來創建合約的成本比通過交易創建合約的成本更高。由于通過交易創建合約的gas成本提高，EIP2.1激勵用戶重新采用通過合約來創建合約的方法。EIP2.2：“所有s值大于secp256k1n/2的交易簽名被視為無效。ECDSA恢復預編譯合約保持不變并接受較高的s值；在有合約需要恢復舊的比特幣簽名之類的情況下，這一功能就派上用場了。”EIP2.3：明確規定了，如果一個合約沒有收到足夠的Gas來完成整個操作過程，合約創建將會“失敗”，而非創建一個空白合約，使得交易可能的輸出結果由原來的、或變為或。EIP2.4：取消了對用戶創建難度值較高的區塊的激勵，從而增加挖到區塊的概率。這一升級將出塊時間穩定在10秒到20秒，并將整個網絡恢復到大約15秒的目標出塊時間。

動態 | 美國演說家Anthony Robbins開始科普什么是比特幣:美國演說家安東尼·羅賓（Anthony Robbins）在自己的網站上發布了一篇比特幣的科普文章，并在推特上向自己的粉絲介紹什么是比特幣，目前他的推特賬戶共有粉絲304萬人。[2019/1/1]

EIP-7

“在0xf4中新增了一個操作碼，DELEGATECALL。該操作碼與CALLCODE類似，不同之處在于它將發送方和數值從父作用域發送到子作用域，也就是說，被創建的調用與原始調用擁有相同的發送方和數值。”

EIP-8：面向未來的升級

EIP-8是一項著眼于未來的網絡升級計劃改進提案。這一改進確保以太坊網絡上所有的客戶端軟件都能適應未來的網絡協議升級。

DAO分叉|2016年7月20日除了計劃內的以太坊升級和硬分叉之外，還有一次計劃外的DAO事件值得被銘記。在2016年，一個名為TheDAO的去中心化自治組織通過代幣發售籌集了1.5億美元資金。在6月，TheDAO被黑客攻擊，有價值5000萬美元的ETH被一位不知名的黑客劫走。以太坊社區的大多數參與者決定實行硬分叉，恢復錢包中被盜的ETH并修補漏洞。然而，硬分叉沒有得到社區內所有參與者的一致認可，還有部分參與者繼續在那條原始鏈上挖礦并交易。未恢復被盜ETH的原始鏈被稱為以太經典，久而久之，其安全性逐漸降低，挖礦難度也在下降。社區的大部分參與者以及核心開發者則繼續在分叉鏈上工作——被竊的ETH回到了它們原本的持有者手中——這就是我們現在熟知的以太坊區塊鏈。

聲音 | 火星人朋友圈科普RAM:火星人在朋友圈發文稱，“什么是RAM？簡單來說就是EOS這個國家的土地，所有的經濟行為都離不開土地。只要EOS的BP們能投票形成一個穩定的供給預期，并且不改變目前的Bancor算法，那么RAM后續的價格有可能會像北上廣深的房價走勢。房價下跌不行，房價過快上漲也不行，EOS的生態越來越像某國了，真有意思。”[2018/7/6]

大都會：拜占庭分叉|2017年10月16日

以太坊路線圖的下一步被稱為大都會，它將分為兩個階段進行：拜占庭和君士坦丁堡。拜占庭分叉于2017年在第437萬個區塊高度上激活，其中包含了以下9個EIP：

EIP100

調整區塊難度評估公式，將叔塊納入參考范圍。新的公式使得火幣增發率變得更加穩定，并確保無法通過操縱叔塊來強制提高發行率。

EIP658

對于拜占庭硬分叉升級后的區塊，交易收據內會包含一個狀態字段來標志成功或失敗。

EIP649

“難度炸彈”是這樣一種機制：一旦被激活，每新挖出一個區塊所需的成本都會提高，直到難度達到不可能挖出新的區塊為止。一旦達到這個難度，以太坊網絡將“凍結”。難度炸彈最初于2015年9月被納入以太坊網絡，旨在幫助以太坊網絡從PoW轉型為PoS。一旦實行了PoS機制，礦工們從理論上來說依然可以選擇支持舊的PoW鏈，這就會導致社區分裂并產生兩條獨立的鏈——一條由權益所有者維護，另一條由礦工維護。為了防止這種情況發生，難度炸彈機制應運而生，它會讓挖礦效率變得越來越低，最終確保整個網絡完成向PoS機制的過渡，而不會出現硬分叉的情況。在該提案中，難度炸彈將推遲一年，此外區塊獎勵從5ETH降至3ETH。其余拜占庭分叉EIP的具體內容可以在這里找到。

大都會：君士坦丁堡|2019年2月28日

大都會升級的第二階段君士坦丁堡原定于2019年1月中旬在第708萬個區塊高度上線。1月15日，一家名為ChainSecurity的獨立安全審計公司發布了一份報告，指出五個主要的系統升級中有一個會讓攻擊者有竊取資金的機會。針對該報告提出的問題，以太坊核心開發者和社區的其他成員投票決定暫緩升級，直到該安全問題得到解決。在1月末，核心開發者們宣布將于第728萬個區塊高度上激活升級。2月28日，第728萬個區塊高度上執行了君士坦丁堡硬分叉。以太坊網絡目前正處于君士坦丁堡階段。

EIP145：按位移動指令

按位移動指令被添加至以太坊虛擬機。這些指令讓二進制信息中的比特可以以動到左邊和右邊。這一改進意味著智能合約的按位移動操作將便宜10倍。

EIP1052：智能合約驗證

智能合約能夠通過檢查另一個智能合約的哈希值來驗證其本身。在君士坦丁堡分叉之前，智能合約必須提取另一個合約的完整代碼才能進行驗證，這種驗證方式將耗費大量的時間和資源。

EIP1014：CREATE2

狀態通道變得更容易實現。狀態通道是一種基于鏈下交易的以太坊擴容方案。

EIP1283：SSTORE

降低SSTORE操作所需消耗的Gas成本。這一舉措使得交易中多個更新操作的成本更低。

EIP1234：區塊獎勵以及暫緩難度炸彈

由兩部分組成：減少區塊獎勵以及暫緩難度炸彈。區塊獎勵減少礦工得到的出塊獎勵從每區塊3ETH降至2ETH。這一舉措被稱為“1/3獎勵削減”。難度炸彈暫緩EIP1234將難度炸彈的激活再次推遲了十二個月，屆時將再一次進行投票。

前景：伊斯坦布爾市以及寧靜

展望未來，“寧靜”將是以太坊區塊鏈的最后階段，不過要先經歷伊斯坦布爾分叉和“以太坊1.x.”階段。伊斯坦布爾硬分叉將主要圍繞關于ProgPoW的決策。Serenity將完成從PoW到PoS的轉化，以及其他一些重要升級。其中尤其要關注的是：信標鏈和分片概念的引入，以及用eWASM替代以太坊虛擬機。Serenity的所有升級將分階段進行，與此同時，以太坊1.x也將不斷完善，從而確保原PoW鏈的后續運行。我會在下一篇文章中講解后續硬分叉計劃和Serenity，敬請關注。

原文鏈接:

https://media.consensys.net/a-short-history-of-ethereum-a8fdc5b4362c

作者:ConsenSys

翻譯&校對:周瑾&閔敏

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