迈向ETH 2.0：从“Olympic”到“伦敦”，看ETH历次升级中协议的演化

编者注：原文发表于 2019 年 5 月 13 号。初版译本在此处。修改很少，增补了最近几次硬分叉的信息。

纵观全局，区块链技术出现的时间并不久。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。

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，只待再经过一系列硬分叉和阶段性升级（包括 “以太坊 1.x”）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（外）的硬分叉和升级，为下一阶段的发展做准备。

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（PoC），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 “疯狂操作网络状态”，从而了解协议将如何处理流量过高的情况。开发者需要测试四个方面：交易动作、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，Vinay Gupta 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，?Stephen Taul?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 协议包含以下几个关键特性：

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（EIP）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 升级包含三个 EIP：

EIP-2：Homestead 核心升级

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。”[来源]

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。

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 The DAO 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，The DAO 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（ETC）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。

以太坊路线图的下一步被称为大都会（Metropolis），它将分为两个阶段进行：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，包含了以下 9 个 EIP：

EIP 100

EIP 658

EIP 649

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

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。在 1 月末，核心开发者们宣布将于 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。以太坊网络目前正处于君士坦丁堡阶段。

EIP 145：按位移动指令

EIP 1052：智能合约验证

EIP 1014：CREATE2

EIP 1283：SSTORE

EIP 1234：区块奖励以及暂缓难度炸弹

区块奖励减少

难度炸弹暂缓

展望未来，“宁静（Serenity）” 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（Ethereum-flavored Web Assembly）替代以太坊虚拟机（EVM）。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。

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、参与 PoS 的共识过程。但是，信标链还不具备任何的功能，甚至信标链验证者的奖励也无法转账，资金也无法退出。信标链仍需经历一个叫做 “Merge（合并）” 的过程，才能真正用于承载当前由 PoW 共识机制来承载的区块链上活动。（“Merge” 的实施尚无明确的时间表。乐观估计可能在明年的第一季度。）

此外，在原文发表之后，以太坊区块链又经历了多次硬分叉，我们把这几次硬分叉的信息，增补如下：

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：

EIP-152：增加 BLAKE2 压缩函数?F?预编译功能

EIP-1108：降低 alt_bn128 曲线的预编译 Gas 消耗量

EIP-1344：ChainID 操作码

EIP-1884：给与默克尔树大小相关的操作码重新定价

EIP-2028：降低交易数据 Gas 消耗量

EIP-2200：改变 SSTORE 操作的 Gas 净耗用量计量方式

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

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

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

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：

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

时间未确定。

内容已确定：

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

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编译者/作者：星球日报

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