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编者注:原文揭晓于 2019 年 5 月 13 号。修改很少,增补了最近几回硬分叉的信息。

纵观全局,区块链手艺泛起的时间并不久。只管区块链相关的基本看法(密码学、 *** 化、点对点网络和生意)已经被研究了数十年,但直到 2008 年比特币降生之后,人们才信托这些看法确实可以组合到一起、缔造出可用的产物。尤其是以太坊,直到 2015 年才以一种公然的、可用的面目泛起在人们的视野中。只管预期的生长时间线和详细细节有所转变,以太坊仍坚持根据设计推进,不停升级协议,以确保提升可用性、平安性、功效性以及 *** 化水平。

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(也被称为以太坊 2.0)阶段的门槛上,只待再经由一系列硬分叉和阶段性升级(包罗 “以太坊 1.x”)便可实现。然而,为了更好地明白以太坊 2.0 的目的,我们先要回望一下当初是从那边启航。这里提供了一份以太坊大事记,回首了以太坊历史上主要的设计内(外)的硬分叉和升级,为下一阶段的生长做准备。

Olympic | 2015 年 5 月 9 日

以太坊区块链于 2015 年7 月正式公然上线。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,用以举行看法验证(PoC),闪开发者预先探索以太坊区块链宣布后的运行情形。Vitalik 宣布将发放共计 25000 枚 ETH 来奖励对网络举行压力测试的开发者们。测试要求很明确:实验让网络超负荷,并 “疯 *** 作网络状态”,从而领会协议将若那边理流量过高的情形。开发者需要测试四个方面:生意动作、虚拟机运行、挖矿机制以及一样平常责罚机制。

Frontier | 2015 年 7 月 30 日

经由几个月的压力测试后,以太坊网络已经做好了进正式主网宣布的准备。7 月 20 日,以太坊的创世块被挖出,社区最先逐渐扩大。在 Frontier 宣布前几个月,Vinay Gupta 揭晓了一份说明,论述了以太坊的宣布历程。慷慨激昂的陈词中不乏对以太坊潜在用户的警示,Gupta 示意 Frontier 是 “最原始形态” 的以太坊,开发者们应当郑重行事。就在 Frontier 宣布的前几天, Stephen Taul 也像 Gupta 一样对开发者发出了提醒:“与美国拓荒潮时代那些勇敢的开拓者们一样,以太坊社区的介入者将发现伟大的时机,同时也将面临许多挑战。”

Frontier 协议包罗以下几个要害特征:

Homestead | 2016 年 3 月 14 日

Homestead 升级是以太坊网络的第一个硬分叉设计,于 2016 年 3 月 14 日在第 1,150,000 个区块上最先实行。总的来说,Homestead 升级主要包罗对以太坊的三大主要改善措施。首先,它移除了 Canary 合约,去除了网络中的中央化部门。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/生意 ETH 并编写/部署智能合约。

Homestead 升级是最早实行的以太坊改善提案(EIP)之一。EIP 指的是向社区提出的建议,一旦它们获得认可,就会被纳入网络升级中。Homestead 升级包罗三个 EIP:

EIP-2:Homestead 焦点升级

EIP 2.1:将通过生意确立智能合约的成本从 21000 Gas 提高到 53000 Gas。之前,通过合约来确立合约(推荐设施)的成本比通过生意确立合约的成本更高。由于通过生意确立合约的 gas 成本提高,EIP 2.1 激励用户重新接纳通过合约来确立合约的方式。

EIP 2.2:“所有 s 值大于 secp256k1n/2 的生意署名被视为无效。预编译的 ECDSA 回复合约保持稳固并接受较高的 s 值;在有合约需要恢复旧的比特币署名之类的情形下,这一功效就派上用场了。” [泉源]

EIP 2.3:明确划定了,若是一个合约没有收到足够的 Gas 来完成整个操作历程,合约确立将会“失败”,而非确立一个空缺合约,使得生意可能的输出效果由原来的 [乐成]、[失败] 或 [空] 变为 [乐成] 或 [失败]。

EIP 2.4:作废了对用户确立难度值较高的区块的激励,从而提高了网络挖到区块的概率。这一升级将出块时间稳固在 10 秒到 20 秒,并将整个网络恢复到约莫 15 秒的目的出块时间。

EIP-7

“在 0xf4 中新增了一个操作码,DELEGATECALL。该操作码与 CALLCODE 类似,差异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,被确立的挪用与原始挪用拥有相同的发送方和数值。”[泉源]

EIP-8:面向未来的升级

EIP-8 是一项着眼于未来的网络升级设计改善提案。这一改善确保以太坊网络上所有的客户端软件都能顺应未来的网络协议升级。

DAO 分叉 | 2016 年 7 月 20 日

除了设计内的以太坊升级和硬分叉之外,另有一次设计外的 DAO 事宜值得被铭刻。在 2016 年,一个名为 The DAO 的 *** 化自治组织通过代币发售筹集了 1.5 亿美元资金。在6 月,The DAO 被黑客攻击,有价值 5000 万美元的 ETH 被一位不着名的黑客劫走。以太坊社区的大多数介入者决议执行硬分叉,恢复钱包中被盗的 ETH 并修补破绽。然而,硬分叉没有获得社区内所有介入者的一致认可,另有部门介入者继续在那条 原始 链上挖矿并生意。未恢复被盗 ETH 的 原始 链被称为以太经典(ETC)久而久之,其平安性逐渐降低,挖矿难度也在下降。社区的大部门介入者以及焦点开发者则继续在分叉链上事情 —— 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。

多数会:拜占庭分叉 | 2017 年 10 月 16 日

以太坊蹊径图的下一步被称为多数会(Metropolis),它将分为两个阶段举行:拜占庭(Byzantium)和君士坦丁堡(Constantinople)。拜占庭分叉于 2017 年在 437 万区块高度上激活,包罗了以下 9 个 EIP:

EIP 100

调整区块难度评估公式,将叔块纳入参考局限。新的公式使得钱币增发率变得加倍稳固,并确保无法通过操作叔块来强制提高刊行率。

EIP 658

对于拜占庭硬分叉升级后的区块,生意收条内会包罗一个状态字段来标志乐成(赋值为 1)或失败(赋值为 0)。

EIP 649

“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(即难度)都市提高,直到难度到达不能能挖出新的区块为止。一旦到达这个难度,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,旨在辅助以太坊网络从 PoW 转型为 PoS。一旦执行了 PoS 机制,矿工们从理论上来说依然可以选择支持旧的 PoW 链,这就会导致社区盘据并发生两条自力的链 —— 一条由权益所有者(staker)维护,另一条由矿工维护。为了防止这种情形发生,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,而不会泛起硬分叉的情形。在该提案中,难度炸弹(也称冰河世纪)将推迟一年,此外区块奖励从 5 ETH 降至 3 ETH。

其余拜占庭分叉 EIP 的详细内容(140、196、197、198、211、214)可以在这里找到。

多数会:君士坦丁堡 | 2019 年 2 月 28 日

多数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 的自力平安审计公司宣布了一份讲述,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时机。针对该讲述提出的问题,以太坊焦点开发者和社区的其他成员投票决议暂缓升级,直到该平安问题获得解决。在 1 月末,焦点开发者们宣布将于 728 万区块高度上激活升级。2 月 28 日, 728 万区块高度上执行了君士坦丁堡硬分叉。以太坊网络现在正处于君士坦丁堡阶段。

EIP 145:按位移动指令

按位移动指令被添加至以太坊虚拟机(EVM)。这些指令让二进制信息中的比特可以以动到左边和右边。这一改善意味着智能合约的按位移动操作将廉价 10 倍。

EIP 1052: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自己。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气举行验证,这种验证方式将花费大量的时间和资源。

EIP 1014:CREATE2

状态通道的可实行性变得更强。状态通道是一种基于链下生意的以太坊扩容方案。

EIP 1283:SSTORE

降低 SSTORE 操作所需消耗的 Gas 成本。这一行动使得生意中多个更新操作的成本更低。

EIP 1234:区块奖励以及暂缓难度炸弹

由两部门组成:削减区块奖励以及暂缓难度炸弹。

区块奖励削减

矿工获得的出块奖励从每区块 3 ETH 降至 2 ETH。这一行动被称为 “1/3 奖励削减(Thirdening)”。

难度炸弹暂缓

EIP 1234 将难度炸弹的激活再次推迟了十二个月,届时将再一次举行投票。

远景:伊斯坦布尔(Istanbul)以及平静(Serenity)

展望未来,“平静(Serenity)” 将是以太坊区块链的最后阶段,不外要先履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 的决议。Serenity 将完成从 PoW 到 PoS 的转化,以及其他一些主要升级。其中尤其要关注的是:信标链和分片看法的引入,以及用 eWASM(Ethereum-flavored Web Assembly)替换以太坊虚拟机(EVM)。Serenity 的所有升级将分阶段举行,与此同时,以太坊 1.x 也将不停完善,从而确保原 PoW 链的后续运行。我会在下一篇文章中解说后续硬分叉设计和 Serenity ,敬请关注。

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编者注:遗憾的是,作者在此处期望的未来,到本次校对(2021 年 7 月)为止,尚未成为现实。2020 年底,信标链正式推出,ETH 持有者可以在以太坊区块链上把资金锁定,从而成为信标链验证者、介入 PoS 的共识历程。然则,信标链还不具备任何的功效,甚至信标链验证者的奖励也无法转账,资金也无法退出。信标链仍需履历一个叫做 “Merge(合并)” 的历程,才气真正用于承载当前由 PoW 共识机制来承载的区块链上流动。(“Merge” 的实行尚无明确的时间表。乐观估量可能在明年的第一季度。)

此外,在原文揭晓之后,以太坊区块链又履历了多次硬分叉,我们把这几回硬分叉的信息,增补如下:

伊斯坦布尔” 升级

伊斯坦布尔分叉的激活高度为 9, 069, 000 号区块,激活时间是 2019 年 10 月 8 号(UTC 时间)。

升级内容:

    • 增添在以太坊合约内验证 Equihash PoW 的功效。这就开启了 Zcash 和以太坊之间中继生意以及原子化交流生意的可能。

  • EIP-1108:降低 alt_bn128 曲线的预编译 Gas 消耗量

    • 让 zk-SNARKs 运算变得更廉价,让更廉价的扩展和隐私应用能开发出来。例如 Matter labs、Aztec Protocol、Rollup 以及 Zether。

  • EIP-1344:ChainID 操作码

    • 为合约增添一种跟踪自己所在以太坊链的方式,好让合约(尤其是 Layer-2 方案如 状态通道 和 Pla *** a 所用的合约)跟踪准确 Layer-1 链,尤其是在硬分叉时代。

  • EIP-1884:给与默克尔树巨细相关的操作码重新订价

    • 改变了一些 EVM 操作码的 Gas 耗用量,以防止滥发生意攻击并更好地平衡每个区块的盘算开销。在以太坊网络上,一个操作所需耗用的 Gas 数目往往跟这个操作所需支出的盘算开销相匹配。该 EIP 提高了一些盘算麋集但当前的 Gas 耗用量较少的操作码的耗用量,即 SLOAD、BALANCE 以及 EXTCODEHASH。

  • EIP-2028:降低生意数据 Gas 消耗量

    • 通过降低在生意内挪用数据的 Gas 消耗量来让 zk-SNARKs 和 zk-STARKs 的应用更廉价。这样做还可以辅助 Layer-2 解决方案提高吞吐量。Starkware 就是一个例子。

  • EIP-2200:改变 SSTORE 操作的 Gas 净耗用量计量方式

    • 改变 EVM 数据存储操作的 Gas 耗用量计量方式,让合约能够引入一些新的函数,好比重入锁(re-entry lock)以及 same-contract multi-send。

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

缪尔冰川” 升级

伊斯坦布尔分叉的激活高度为 920 万号区块,激活时间是 2020 年 1 月 2 号(UTC 时间)。

升级内容:

  • EIP 2384

    • 将难度炸弹推迟 400 万个区块,约 611 天。

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

柏林” 升级

伊斯坦布尔分叉的激活高度为 1224 4000 号区块,激活时间是 2021 年 4 月 15 号(UTC 时间)。

升级内容:

  • EIP-2565:ModExp Gas Cost

    • 降低使用 ModExp (0x00..05) 预编译模块的 Gas 消耗量

  • EIP-2929:提高状态接见操作码的 Gas 消耗量

    • 提高一笔事务(transaction)中首次使用 SLOAD*CALLBALANCEEXT* 以及 SELFEDESTRUCT 的 Gas 消耗量

  • EIP-2718:尺度化的事务信封

    • 引入一种新的、作为信封的事务类型,从而能够更好地支持多种事务类型

  • EIP-2930:可选的接见列表

    • 加入一种新的事务类型,该种类型的事务会包罗一个接见列表:该事务设计接见的地址和存储项键的列表。这可以在一定水平上缓解由 EIP-2929 带来的 Gas 消耗量增添。

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

即将到来的 “伦敦” 升级

时间未确定。

内容已确定:

  • EIP-1559:ETH 1.0 链的手续费市场改造

  • EIP-3198:BASEFEE 操作码

  • EIP-3541:拒绝以 0xEF 字节开头的新合约

  • EIP-3554:难度炸弹推迟到 2021 年 12 月 1 日

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

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