NEC:从历次升级看以太坊的足迹_Connectome

编者按：本文来自以太坊爱好者，作者ConsenSys，翻译&校对:周瑾&闵敏，Odaily星球日报经授权转载。纵观全局，区块链技术出现的时间并不久。尽管有关区块链的基本概念已经被研究了数十年，但直到2008年比特币诞生之后，人们才相信这些概念确实可以组合到一起、创造出可用的产品。尤其是以太坊，直到2015年才以一种公开的、可用的面貌出现在人们的视野中。尽管预期的发展时间线和具体细节有所变化，以太坊仍坚持按照计划推进，不断升级协议，以确保提高其可用性、安全性、功能性以及去中心化程度。随着今年2月君士坦丁堡升级的完成，以太坊也就踩在了Serenity阶段的门槛上，只待再经过一系列硬分叉和阶段性升级便可实现。然而，为了更好地理解以太坊2.0的目标，我们先要回望一下当初是从何处启航。这里提供了一份以太坊大事记，回顾了以太坊历史上重要的计划内硬分叉和升级，为下一阶段的发展做准备。Olympic|2015年5月9日

以太坊区块链于2015年7月正式公开上线。而在这之前的临门一脚是Olympic——第9个也是最后一个开放的测试网，用以进行概念验证，让开发者预先探索以太坊区块链发布后的运行情况。Vitalik宣布将发放共计25000枚ETH来奖励对网络进行压力测试的开发者们。测试要求很明确：尝试让网络超负荷，并“疯狂破坏网络状态”，从而了解协议将如何处理流量过高的情况。开发者需要对四个方面进行测试：交易活动、虚拟机运行、挖矿机制以及一般惩罚机制。Frontier|2015年7月30日

经过几个月的压力测试后，以太坊网络已经做好了进正式主网发布的准备。7月20日，以太坊的创世块被挖出，社区开始逐渐扩大。在Frontier发布前几个月，VinayGupta发表了一份说明，阐述了以太坊的发布过程。慷慨激昂的陈词中不乏对以太坊潜在用户的警示，Gupta表示Frontier是“最原始形态”的以太坊，开发者们应当谨慎行事。就在Frontier发布的前几天，StephenTaul也像Gupta一样对开发者发出了提醒：“与美国拓荒潮期间那些勇敢的开拓者们一样，以太坊社区的参与者将发现巨大的机会，同时也将面临许多挑战。”Frontier协议包含以下几个重要特性：区块奖励：当矿工们在以太坊区块链上成功挖到一个区块时，他们将收到以ETH发放的奖励。在Frontier阶段，矿工的区块奖励是每区块5ETH。Gas：在Frontier发布后的初期，每个区块的Gas上限被硬编码为5000gas。说白了，这就意味着网络上不会有什么大动作。这样就留出了一段缓冲期，以便矿工开始在以太坊上工作，并让早期用户安装客户端。几天后，该Gas上限自动解除，网络可以按照计划开始处理交易和智能合约。Canary合约：Canary合约被纳入了Frontier，用以告知用户哪些链已遭受或易遭受攻击。Canary合约被会赋予0或1的值。如果合约被赋值1，客户端就能识别出这是一条出错的链，并在挖矿时避开这条无效链。本质上来说，Canary合约的这些功能使得以太坊核心开发团队在网络出现问题时能够停止操作或交易。在以太坊早期阶段，Canary合约是一个极度中心化却又不可或缺的保护机制。可用性：所有开发者的操作均通过命令行来执行，因为没有图形用户界面。整个网络是可用的，但用户界面非常粗糙，只有熟悉以太坊并具备操作经验的人才有能力使用。Homestead|2016年3月14日

Homestead升级是以太坊网络的第一个硬分叉计划，于2016年3月14日在第1,150,000个区块上开始实施。总的来说，Homestead升级主要包括对以太坊的三大重要改进措施。首先，它移除了Canary合约，去除了网络中的中心化部分。其次，它在以太坊的合约编程语言Solidity中引入了新代码。最后，它引入了Mist钱包，让用户能持有/交易ETH并编写/部署智能合约。Homestead升级是最早实施的以太坊改进提案之一。EIP指的是向社区提出的建议，一旦它们得到认可，就会被纳入网络升级中。Homestead升级包含三种EIP：EIP-2：Homestead核心升级EIP2.1：将通过交易创建智能合约的成本从21000Gas提高到53000Gas。之前，通过合约来创建合约的成本比通过交易创建合约的成本更高。由于通过交易创建合约的gas成本提高，EIP2.1激励用户重新采用通过合约来创建合约的方法。EIP2.2：“所有s值大于secp256k1n/2的交易签名被视为无效。ECDSA恢复预编译合约保持不变并接受较高的s值；在有合约需要恢复旧的比特币签名之类的情况下，这一功能就派上用场了。”EIP2.3：明确规定了，如果一个合约没有收到足够的Gas来完成整个操作过程，合约创建将会“失败”，而非创建一个空白合约，使得交易可能的输出结果由原来的、或变为或。EIP2.4：取消了对用户创建难度值较高的区块的激励，从而增加挖到区块的概率。这一升级将出块时间稳定在10秒到20秒，并将整个网络恢复到大约15秒的目标出块时间。EIP-7“在0xf4中新增了一个操作码，DELEGATECALL。该操作码与CALLCODE类似，不同之处在于它将发送方和数值从父作用域发送到子作用域，也就是说，被创建的调用与原始调用拥有相同的发送方和数值。”EIP-8：面向未来的升级EIP-8是一项着眼于未来的网络升级计划改进提案。这一改进确保以太坊网络上所有的客户端软件都能适应未来的网络协议升级。DAO分叉|2016年7月20日

除了计划内的以太坊升级和硬分叉之外，还有一次计划外的DAO事件值得被铭记。在2016年，一个名为TheDAO的去中心化自治组织通过代币发售筹集了1.5亿美元资金。在6月，TheDAO被黑客攻击，有价值5000万美元的ETH被一位不知名的黑客劫走。以太坊社区的大多数参与者决定实行硬分叉，恢复钱包中被盗的ETH并修补漏洞。然而，硬分叉没有得到社区内所有参与者的一致认可，还有部分参与者继续在那条原始链上挖矿并交易。未恢复被盗ETH的原始链被称为以太经典，久而久之，其安全性逐渐降低，挖矿难度也在下降。社区的大部分参与者以及核心开发者则继续在分叉链上工作——被窃的ETH回到了它们原本的持有者手中——这就是我们现在熟知的以太坊区块链。大都会：拜占庭分叉|2017年10月16日

以太坊路线图的下一步被称为大都会，它将分为两个阶段进行：拜占庭和君士坦丁堡。拜占庭分叉于2017年在第437万个区块高度上激活，其中包含了以下9个EIP：EIP100调整区块难度评估公式，将叔块纳入参考范围。新的公式使得火币增发率变得更加稳定，并确保无法通过操纵叔块来强制提高发行率。EIP658对于拜占庭硬分叉升级后的区块，交易收据内会包含一个状态字段来标志成功或失败。EIP649“难度炸弹”是这样一种机制：一旦被激活，每新挖出一个区块所需的成本都会提高，直到难度达到不可能挖出新的区块为止。一旦达到这个难度，以太坊网络将“冻结”。难度炸弹最初于2015年9月被纳入以太坊网络，旨在帮助以太坊网络从PoW转型为PoS。一旦实行了PoS机制，矿工们从理论上来说依然可以选择支持旧的PoW链，这就会导致社区分裂并产生两条独立的链——一条由权益所有者维护，另一条由矿工维护。为了防止这种情况发生，难度炸弹机制应运而生，它会让挖矿效率变得越来越低，最终确保整个网络完成向PoS机制的过渡，而不会出现硬分叉的情况。在该提案中，难度炸弹将推迟一年，此外区块奖励从5ETH降至3ETH。其余拜占庭分叉EIP的具体内容可以在这里找到。大都会：君士坦丁堡|2019年2月28日

大都会升级的第二阶段君士坦丁堡原定于2019年1月中旬在第708万个区块高度上线。1月15日，一家名为ChainSecurity的独立安全审计公司发布了一份报告，指出五个主要的系统升级中有一个会让攻击者有窃取资金的机会。针对该报告提出的问题，以太坊核心开发者和社区的其他成员投票决定暂缓升级，直到该安全问题得到解决。在1月末，核心开发者们宣布将于第728万个区块高度上激活升级。2月28日，第728万个区块高度上执行了君士坦丁堡硬分叉。以太坊网络目前正处于君士坦丁堡阶段。EIP145：按位移动指令按位移动指令被添加至以太坊虚拟机。这些指令让二进制信息中的比特可以以动到左边和右边。这一改进意味着智能合约的按位移动操作将便宜10倍。EIP1052：智能合约验证智能合约能够通过检查另一个智能合约的哈希值来验证其本身。在君士坦丁堡分叉之前，智能合约必须提取另一个合约的完整代码才能进行验证，这种验证方式将耗费大量的时间和资源。EIP1014：CREATE2状态通道变得更容易实现。状态通道是一种基于链下交易的以太坊扩容方案。EIP1283：SSTORE降低SSTORE操作所需消耗的Gas成本。这一举措使得交易中多个更新操作的成本更低。EIP1234：区块奖励以及暂缓难度炸弹由两部分组成：减少区块奖励以及暂缓难度炸弹。区块奖励减少矿工得到的出块奖励从每区块3ETH降至2ETH。这一举措被称为“1/3奖励削减”。难度炸弹暂缓EIP1234将难度炸弹的激活再次推迟了十二个月，届时将再一次进行投票。前景：伊斯坦布尔市以及宁静

展望未来，“宁静”将是以太坊区块链的最后阶段，不过要先经历伊斯坦布尔分叉和“以太坊1.x.”阶段。伊斯坦布尔硬分叉将主要围绕关于ProgPoW的决策。Serenity将完成从PoW到PoS的转化，以及其他一些重要升级。其中尤其要关注的是：信标链和分片概念的引入，以及用eWASM替代以太坊虚拟机。Serenity的所有升级将分阶段进行，与此同时，以太坊1.x也将不断完善，从而确保原PoW链的后续运行。我会在下一篇文章中讲解后续硬分叉计划和Serenity，敬请关注。

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