區塊鏈:從歷次升級看以太坊協議的演化

編者注：原文發表于 2019 年 5 月 13 號。修改很少，增補了最近幾次硬分叉的信息。

縱觀全局，區塊鏈技術出現的時間并不久。盡管區塊鏈相關的基本概念（密碼學、去中心化、點對點網絡和交易）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，以確保提升可用性、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（也被稱為以太坊 2.0）階段的門檻上，只待再經過一系列硬分叉和階段性升級（包括 “以太坊 1.x”）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（外）的硬分叉和升級，為下一階段的發展做準備。

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（PoC），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 “瘋狂操作網絡狀態”，從而了解協議將如何處理流量過高的情況。開發者需要測試四個方面：交易動作、虛擬機運行、挖礦機制以及一般懲罰機制。

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，Vinay Gupta 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，?Stephen Taul?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。”

0x29ea開頭地址從幣安提取286萬枚CRV:7月2日消息，據Lookonchain監測，一個昨日新創建的錢包地址（0x29ea開頭）從幣安提取286萬枚CRV（約合220萬美元）。[2023/7/2 22:13:23]

Frontier 協議包含以下幾個關鍵特性：

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 5 ETH。

Gas：在 Frontier 發布后的初期，每個區塊的 Gas 上限被硬編碼為 5000 gas。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暫停網絡的運行。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。

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（EIP）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 升級包含三個 EIP：

張憶東：數字經濟行業處于底部的頂部:金色財經報道，對于近期數字經濟的表現，興業證券全球首席策略師張憶東在巴菲特股東大會·中國投資人峰會表示，數字經濟行業雖然短期有些過熱，交易情緒有些過熱，但隨著震蕩、分化，最終真正優質的公司會脫穎而出，所以我們認為數字經濟只處于底部的頂部，所謂底部的頂部就是行業的大的周期是全球化的科技浪潮，所以行業的發展還處于底部，頂部就是屬于短期的交易過熱短期的頂部。[2023/5/7 14:48:30]

EIP-2：Homestead 核心升級

EIP 2.1：將通過交易創建智能合約的成本從 21000 Gas 提高到 53000 Gas。之前，通過合約來創建合約（推薦辦法）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，EIP 2.1 激勵用戶重新采用通過合約來創建合約的方法。

EIP 2.2：“所有 s 值大于 secp256k1n/2 的交易簽名被視為無效。預編譯的 ECDSA 復原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。” [來源]

EIP 2.3：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 [成功]、[失敗] 或 [空] 變為 [成功] 或 [失敗]。

EIP 2.4：取消了對用戶創建難度值較高的區塊的激勵，從而提高了網絡挖到區塊的概率。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。

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。”[來源]

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。

中國聯通元宇宙任務執行專利公布，可實現虛擬空間雇傭現實交付:4月20日消息，4月18日，中國聯合網絡通信集團有限公司申請的“基于元宇宙的任務執行方法、裝置、服務器及存儲介質”專利公布。專利摘要顯示，該方法接收來自雇主終端的待執行任務，并上傳到預設置的元宇宙虛擬空間；響應于來自勞動者終端的對元宇宙虛擬空間的訪問請求，并下發待執行任務的標識；接收來自勞動者終端對待執行任務的標識的接單指令，基于待執行任務的標識關聯的操作工具發送的操作指令，控制待執行任務關聯的現實世界中的外聯設備，執行操作指令對應的功能以處理待執行任務。如此，可以在現實世界中產生交付物，進而實現了任務處理的過程處于元宇宙虛擬空間、執行操作指令對應的功能以及交付物處于現實世界。(金十)[2023/4/20 14:16:07]

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 The DAO 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，The DAO 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（ETC）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。

以太坊路線圖的下一步被稱為大都會（Metropolis），它將分為兩個階段進行：拜占庭（Byzantium）和君士坦丁堡（Constantinople）。拜占庭分叉于 2017 年在 437 萬區塊高度上激活，包含了以下 9 個 EIP：

EIP 100

調整區塊難度評估公式，將叔塊納入參考范圍。新的公式使得貨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。

Uniswap基金會成立Uniswap Bridge評估委員會并啟動評估流程:3月3日消息，Uniswap 基金會宣布成立 Uniswap Bridge 評估委員會并啟動評估流程。該委員會將處理包括 Axelar、Celer、deBridge、Hyperlane、LayerZero、Multichain、Router Protocol、Wormhole 等 8 種跨鏈橋與由 Celer 團隊創建的 Multi-bridge implementation、Gnosis 團隊創構建的 Block Header Oracle based solution、ERC-5164: 跨鏈執行等 3 種橋接器解決方案，重點關注 Uniswap 管理需求，并在未來幾周內為 Uniswap 社區如何處理橋問題提供短期建議。

目前，委員會成員包括 Ermyas Abebe、Jasraj Jazzy Bedi、Sean Casey、Ben O』Neill、Peter Robinson 與 David Hyland-Wood，仍尋求在未來幾周內擴大團隊。[2023/3/3 12:41:14]

EIP 658

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（賦值為 1）或失敗（賦值為 0）。

EIP 649

“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（即難度）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（staker）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（也稱冰河世紀）將推遲一年，此外區塊獎勵從 5 ETH 降至 3 ETH。

其余拜占庭分叉 EIP 的具體內容（140、196、197、198、211、214）可以在這里找到。

Bybit官方：從本周開始對一些職能和角色進行審查，以確保保持專注和敏捷:6月20日消息，Bybit官方就裁員一事回應稱：通貨膨脹猖獗，消費者支出大幅下降。自2022年5月以來，市場一直在暴跌，股市首先敲響了警鐘。加密市場也不甘落后。熊市到來后，全球公司都受到了影響，許多公司需要采取廣泛的措施來削減成本。 Bybit也不例外，我們已采取措施在這場危機期間盡可能長時間地維持我們的員工隊伍這一事實。

Bybit高度依賴專業性和快速執行能力。我們正在探索一種方法來消除重疊的職能并建立更小但更敏捷的團隊來提高我們的效率。從本周開始，我們將對一些職能和角色進行審查，以確保我們保持專注和敏捷。

為了支持流程的順利過渡，受影響的同事將獲得遣散費，并在工作過渡期間獲得Bybit的員工職業支持服務。這不是一個容易做出的決定。經歷了這些，Bybit成為了一個只為擁有相同信仰的地方，讓公司從Good到Best成長！

Bybit的基本面依然強勁，我們為160多個國家的超過600萬用戶提供服務，DAUT為100,000，期貨日均交易量為10B美元，現貨DAUT為90,000。我們致力于持續投資于戰略性web 3.0項目和收購，以及贊助非營利組織，同時根據我們的業務優先事項簡化我們的擴張計劃。艱難時期可能即將到來，但我們期待迎接下一個財務自由時代，因為我們以“傾聽、關心和改善”的信念推進。[2022/6/20 4:40:45]

大都會升級的第二階段君士坦丁堡（Constantinople）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 728 萬區塊高度上激活升級。2 月 28 日， 728 萬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。

EIP 145：按位移動指令

按位移動指令被添加至以太坊虛擬機（EVM）。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。

EIP 1052：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。

EIP 1014：CREATE2

狀態通道的可實施性變得更強。狀態通道是一種基于鏈下交易的以太坊擴容方案。

EIP 1283：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。

EIP 1234：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 3 ETH 降至 2 ETH。這一舉措被稱為 “1/3 獎勵削減（Thirdening）”。

難度炸彈暫緩

EIP 1234 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。

展望未來，“寧靜（Serenity）” 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（Ethereum-flavored Web Assembly）替代以太坊虛擬機（EVM）。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。

編者注：遺憾的是，作者在此處期望的未來，到本次校對（2021 年 7 月）為止，尚未成為現實。2020 年底，信標鏈正式推出，ETH 持有者可以在以太坊區塊鏈上把資金鎖定，從而成為信標鏈驗證者、參與 PoS 的共識過程。但是，信標鏈還不具備任何的功能，甚至信標鏈驗證者的獎勵也無法轉賬，資金也無法退出。信標鏈仍需經歷一個叫做 “Merge（合并）” 的過程，才能真正用于承載當前由 PoW 共識機制來承載的區塊鏈上活動。（“Merge” 的實施尚無明確的時間表。樂觀估計可能在明年的第一季度。）

此外，在原文發表之后，以太坊區塊鏈又經歷了多次硬分叉，我們把這幾次硬分叉的信息，增補如下：

“伊斯坦布爾” 升級

伊斯坦布爾分叉的激活高度為 9, 069, 000 號區塊，激活時間是 2019 年 10 月 8 號（UTC 時間）。

升級內容：

EIP-152：增加 BLAKE2 壓縮函數?F?預編譯功能

增加在以太坊合約內驗證 Equihash PoW 的功能。這就開啟了?Zcash?和以太坊之間中繼交易以及原子化互換交易的可能。

EIP-1108：降低 alt_bn128 曲線的預編譯 Gas 消耗量

讓 zk-SNARKs 運算變得更便宜，讓更便宜的擴展和隱私應用能開發出來。例如?Matter labs、Aztec Protocol、Rollup?以及?Zether。

EIP-1344：ChainID 操作碼

為合約增加一種跟蹤自己所在以太坊鏈的方式，好讓合約（尤其是 Layer-2 方案如?狀態通道?和?Plasma?所用的合約）跟蹤正確 Layer-1 鏈，尤其是在硬分叉期間。

EIP-1884：給與默克爾樹大小相關的操作碼重新定價

改變了一些 EVM 操作碼的 Gas 耗用量，以防止濫發交易攻擊并更好地平衡每個區塊的計算開銷。在以太坊網絡上，一個操作所需耗用的 Gas 數量往往跟這個操作所需付出的計算開銷相匹配。該 EIP 提高了一些計算密集但當前的 Gas 耗用量較少的操作碼的耗用量，即 SLOAD、BALANCE 以及 EXTCODEHASH。

EIP-2028：降低交易數據 Gas 消耗量

通過降低在交易內調用數據的 Gas 消耗量來讓 zk-SNARKs 和 zk-STARKs 的應用更便宜。這樣做還可以幫助 Layer-2 解決方案提高吞吐量。Starkware?就是一個例子。

EIP-2200：改變 SSTORE 操作的 Gas 凈耗用量計量方式

改變 EVM 數據存儲操作的 Gas 耗用量計量方式，讓合約能夠引入一些新的函數，比如重入鎖（re-entry lock）以及 same-contract multi-send。

見：https://ethfans.org/posts/istanbul-upgrade-eip-explainer

“繆爾冰川” 升級

伊斯坦布爾分叉的激活高度為 920 萬號區塊，激活時間是 2020 年 1 月 2 號（UTC 時間）。

EIP 2384

將難度炸彈推遲 400 萬個區塊，約 611 天。

見：https://ethfans.org/posts/ethereum-muir-glacier-upgrade-announcement

“柏林” 升級

伊斯坦布爾分叉的激活高度為 1224 4000 號區塊，激活時間是 2021 年 4 月 15 號（UTC 時間）。

EIP-2565：ModExp Gas Cost

降低使用?ModExp (0x00..05)?預編譯模塊的 Gas 消耗量

EIP-2929：提高狀態訪問操作碼的 Gas 消耗量

提高一筆事務（transaction）中首次使用?SLOAD、*CALL、BALANCE、EXT*?以及?SELFEDESTRUCT?的 Gas 消耗量

EIP-2718：標準化的事務信封

引入一種新的、作為信封的事務類型，從而能夠更好地支持多種事務類型

EIP-2930：可選的訪問列表

加入一種新的事務類型，該種類型的事務會包含一個訪問列表：該事務計劃訪問的地址和存儲項鍵的列表。這可以在一定程度上緩解由 EIP-2929 帶來的 Gas 消耗量增加。

詳見：https://ethfans.org/posts/the-berlin-upgrade-overview

即將到來的 “倫敦” 升級

時間未確定。

內容已確定：

EIP-1559：ETH 1.0 鏈的手續費市場改革

EIP-3198：BASEFEE 操作碼

EIP-3541：拒絕以 0xEF 字節開頭的新合約

EIP-3554：難度炸彈推遲到 2021 年 12 月 1 日

詳見：https://ethfans.org/posts/london-upgrade-overview

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

Tags：以太坊GASETH區塊鏈以太坊銀行gas幣多少錢eth大學在哪個國家區塊鏈如何購買

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