直到今天,区块链技术依旧可以说是个新兴的技术,尽管区块链相关的基本概念(密码学、去中心化、点对点网络和交易)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,以确保提升可用性、安全性、功能性以及去中心化程度。
今年以太坊按照计划共会进行两次重要升级,分别是已在4月12日完成的上海升级,与预计第四季度进行的坎昆升级。按照以太坊官方文档,自2013年白皮书发布至今,共产生了24个里程碑事件,其中大多为分叉升级,相对重要的为12个升级。本文将回顾并梳理以太坊历史上重要的的硬分叉和升级,以及介绍坎昆升级可能带来的变化。
2015年7月30日,这是以太坊创世区块生成的日期,也是以太坊第一阶段开始的日期。Frontier的上线标志着以太坊区块链网络的正式启动。此阶段主要面向区块链开发者,节点参与者以挖矿形式参与,此阶段已支持上传智能合约。
Frontier协议包含以下几个关键特性:
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:该合约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暂停网络的运行。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。
前沿版本内通过硬编码的方式将每个区块的Gas限制在5000Gas,紧接着在两个月后的前沿解冻(Frontierthawing)升级中取消了5000Gas的限制,并将Gas默认价格设置为50gwei,并且就在本次升级中引入了难度炸弹,引入难度炸弹的目的是为了给网络提供一个从PoW迁移至PoS的机制,当算力太高导致矿工无法挖出任何一个区块的时候,将是网络转换为PoS的最好时机。可以说在以太坊的初始阶段,就已有转PoS的计划。
自此,以太坊开始正式进入准可用的PoW挖矿时代,此时以太坊价格为每个1.24美元。
家园升级是以太坊发布的第二个主要版本,这是以太坊第一次硬分叉,也是路线图第二阶段开始的日期。该版本中最重要的功能是优化了智能合约并为智能合约语言Solidity引入了全新的代码。另外还在该版本中发布了桌面端钱包Mist,让用户能持有/交易ETH并编写/部署智能合约。后来Mist项目在2019年初宣布终止。
家园升级是最早实施的以太坊改进提案(EIP)之一,共包含3个EIP分别为2、7、8:EIP-2: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(推荐办法)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激励用户重新采用通过合约来创建合约的方法。
EIP-7:增加了新的函数DELEGATECALL,便于代码复用。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:是一项着眼于未来的网络升级计划改进提案,对网络协议devp2p进行了向前兼容。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。
此时以太坊价格为每个12.5美元。
除了计划内的以太坊升级和硬分叉之外,还有一次计划外的分叉事件值得被铭记。2016年一个名为TheDAO的去中心化自治组织项目通过发行代币融资1.5亿美元。在6月,TheDAO的合约被黑客利用,价值数千万美元的ETH被未知的黑客窃取。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。被盗ETH未恢复的原始链被称为以太经典(ETC)。自此以太坊分道扬镳形成了ETH与ETC,这是为什么以太坊有两个网络的原因。
此时以太坊价格为每个12.54美元。
此时以太坊已经经历了前沿与家园两个重大里程碑升级,按照计划下一步是大都会(Metropolis)升级,但大都会升级内容较多,故当时计划分为两个阶段进行:拜占庭(Byzantium)和君士坦丁堡(Constantinople)。
此次硬分叉包含了9个改进提案(EIP100、658、649、140、196、197、198、211、214)。除了与操作码、智能合约等底层相关的更新之外,还将「难度炸弹」推迟至一年半之后,并将区块奖励从5ETH减少为3ETH。在拆除难度炸弹之前,区块生成时间接近30秒。增加了对其他合约进行非状态变化调用的能力;增加了一些密码学方法以允许以太坊的Layer2扩展。
此时以太坊价格为每个334.32美元。
大都会升级的第二阶段君士坦丁堡(Constantinople)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。
最终,以太坊基金会决定在2019年2月28日进行「大都会」的最后一步,也就是名为「君士坦丁堡」的硬分叉,共包含6个改进:确保了区块链在实施PoS工作机制之前不会被冻结;优化了以太坊虚拟机中的Gas成本问题;添加了地址创建的交互能力。有意思的事,此次升级中还有一个名为「圣彼得堡」(Petersburg)的硬分叉会同时进行,去除了之前在君士坦丁堡中的一个改进提案(EIP-1283)。在此次的5大更新中,除了技术相关的调整之外,再次推迟难度炸弹12个月,并将区块奖励从3ETH减少为2ETH。
同时,EIP1014中引入的一种能在合约被正式部署前,就预先计算出合约地址的新的指令CREATE2,从而将类似比特币闪电网络的状态通道概念引入以太坊,可以先在链下计算再将对应合约部署至链上结算。
此时以太坊价格为每个136.29美元。
以太坊2.0计划在2020年启动第一阶段(phase0),在2.0没有完全上线之前,大多数用户和开发者可能会主要使用以太坊1.X,所以后续1.X的更新也是非常重要的。本次的伊斯坦布尔硬分叉在12月8日激活,包含了6项改进:继续优化以太坊虚拟机中的Gas成本问题;改进应对分布式拒绝服务攻击的复原能力;提升基于SNARKs和STARKs验证机制开发的Layer2扩展解决方案的性能;实现以太坊和零币(Zcash)的互操作性;允许以太坊智能合约引入更多创造性的功能。
VitalikButerin表示,在本次升级后,普通的每秒交易数(TPS)会提高约5%到10%,而对于Layer2技术Rollup来说,可以提高约4倍。此时以太坊价格为每个151.06美元。
在仅仅完成伊斯坦布尔升级后不到一个月,以太坊又紧急临时进行了一次升级,一个月内进行两次硬分叉是非常罕见的,原因是不断有用户和开发者发现最近以太坊的区块生成间隔有略微提升,这将导致以太坊网络的TPS下降。以太坊开发者进行了讨论,有人提议在区块高度9,200,000进行代号为「谬尔冰川」的硬分叉以移除难度炸弹,预计发生在2019年12月31日前后。根据开发者在讨论组中的数据来看,以太坊的区块生成时间在移除难度炸弹之前将一直保持增长,到1月6日左右可能会达到25至30秒时间。
此时以太坊价格为每个127.18美元。
从这个版本开始,升级代号将会遵从以太坊开发者大会Devcon的顺序,而第一届Devcon0就是在柏林举办的。以太坊之前为伊斯坦布尔升级规划了很多的改进,但是由于各种原因,最终部分没有来得及放在伊斯坦布尔中的改进提案将会移至柏林。此次优化以太坊虚拟机中的Gas成本问题;并增加了对多种交易类型的支持。
此时以太坊价格为每个2454美元。
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