作者：雪儿小姐姐

本文首发于知乎雪儿小姐姐谈区块链专栏，题目：7年，看以太坊的4个阶段


【作者按】以太坊致力于成为去中心化的“世界计算机”，就如互联网的发展一路坎坷，经历了几十年才走向成熟， 区块链也不可能一蹴而就。

自从2014年初，V神发表了以太坊白皮书以来，以太坊花了一年半的时间来准备以太坊白皮书中愿景的启动， 这一段时间，以太坊完成了下面的工作：

正式宣布以太坊项目的成立；

开始开发通用的，去信任的智能合约平台；

编写商业基础结构，法律策略以及wiki维基百科内容；

发表以太坊的技术圣经《以太坊黄皮书》；

扩大社区，建立由开发者、矿工、投资人和其他干系人组成的生态圈；

建立瑞士楚格以太坊基金会；

2014.7月开始，进行为期42天的以太币创世预售；

建立ETH DEV 的非盈利组织来管理以太坊的开发工作；

发布了9个版本的测试网络，2015年5月代号为Olympic的第九代也是最后一个测试网络（POC9)发布。

2015年7月发布了正式的以太坊网络，标志以太坊区块链的正式运行。 在诞生之初，以太坊团队就为她的发展规划了3-5年的路径，分为前沿，家园，大都会和宁静四个阶段。

第1阶段：Frontier前沿–2015年7月30日发布。

第2阶段：Homestead家园–2016年3月14日发布。

第3阶段：Metropolis大都会–第一阶段拜占庭2017年10月16日发布，第二阶段君士坦丁堡2019年2月28日发布。

第4阶段：Serenity宁静–发布时间待定。

前面三个阶段是以太坊的1.0时期，基于POW的共识机制，最后一个阶段是以太坊2.0，将会从POW最终升级为POS共识机制。

 

第一阶段：Frontier前沿

2015年7月30日在高度为0的区块上发布了以太坊网络最初版本Frontier。创世区块中包含了8893个交易，他们来自从2014年ETH公开发售以来参与众筹的交易地址以及以太坊基金会的地址。

Frontier是以太坊的原始状态，开发团队将其定位为一个Beta版本，它并非一个安全可靠的网络，体验和功能也很简单，可以用粗糙来比喻。总体来说它的主要功能如下：

1. 挖矿功能：提供了挖矿界面，并规定了区块链奖励政策：旷工挖出一个新区块并得到确认之后，可以得到5个ETH的奖励。

2.限制性交易功能：提供了上传和执行合约的方法，但是每个区块的gas上限被硬编码为5000， 意味着在这段时间限制了在以太坊上大规模开发和进行交易。之后几天，等矿工们对网络操作和使用正常之后，gas的上限被自动解除，此后以太坊网络可以按照预期处理交易和执行合约。

3.中心化保护措施：一个叫做Canary Contracts的金丝雀合约用来及时提醒和阻止网络中出现的错误操作或者无效交易，避免用户在无效的链上进行操作。这是一个中心化的机制，在早期的以太坊，对网络安全运行起到必要的保护作用。

4.体验很差的可用性：前沿阶段的以太坊网络没有图形化的操作界面，所有客户端操作只能通过命令行实现，这种粗糙的操作界面对普通用户非常不友好，所以刚开始的以太坊用户只是局限于熟悉代码的开发人员。

可见这一时期的以太坊目标是提供一个正常运行的区块链网络，创建可用的环境，让挖矿和交易能够运作起来，让开发者能够测试各种分布式的DAPP，并进行拓荒式的原始探索。

虽然Frontier只是一个公测版本，但它的表现超出了人们的期望，大量矿工进入网络开始挖矿并得到代币的奖励，它们提高了以太坊网络的算力，提升了抗击黑客攻击的能力。Frontier是以太坊发展史的第一个里程碑。

 

第二阶段：Homestead: 家园

2016年3月14日圆周率日，以太坊发布了第二个阶段Homestead。它是以太坊版本的第一次硬分叉计划，在高度为1150000的区块发生。因为硬分叉之后的版本与之前的版本不能兼容，因此所有节点必须在分叉之前完成版本升级，才能与主链的数据保持一致。

这是以太坊第一个稳定版的网络，标志着以太坊能够平稳运行，不再是不安全和不可靠的网络。但是在技术上，与Frontier相比，并没有特别明显的突破。这一阶段的主要改进包括：

1.取消了金丝雀合约：去除了以太坊区块链上的中心化功能和机制。

2.引入Mist钱包：提供了图形界面的mist钱包客户端，让用户可以方便地持有或者交易ETH。以太坊不再是只供技术人员的开发工具，普通用户也可以方便地体验和使用以太坊。

值得一提的是，Homestead是以太坊的第一个正式和稳定版网络，在这一阶段发布之后两个月，以太坊开发者大会DEVCON-2 6月16日在中国上海举行，大会的主题聚焦在智能合约和网络安全上。然而第二天就发生了区块链历史上最严重的一起黑客攻击事件：震惊币圈的The DAO攻击。因为The DAO项目编写的智能合约漏洞被黑客成功攻击导致360万ETH被盗，ETH最终获得大多数社区成员投票决定强行实施硬分叉，在区块高度1,920,000时分叉成功，挽回了The DAO众筹参与人的损失。但是不认可此次分叉的那部分人仍然留在原来的那条原始链上挖矿和交易，这就是被后来成为以太经典的ETC，以太坊从此一分为二。

 

第三阶段：Metropolis: 大都会

大都会又分为两个阶段：拜占庭（Byzantium）和君士坦丁堡（Constantinople），将通过两次硬分叉实现技术的升级。

拜占庭计划于2017年10月16日在4370000区块高度被激活，成功完成分叉。它涉及的升级主要有：

1.调整区块难度评估的公式：规定了不能通过操纵叔块来强制增加区块高度，提高了挖矿的难度，保证了区块产生速度的稳定性。

2.调整挖矿奖励：挖矿收益从每个区块5个ETH降低到3个。

3.延迟引爆“难度炸弹”(Difficulty Bomb)：为了以太坊的共识机制顺利从POW过渡到POS， 以太坊提前于2015年9月规划了在过渡期间逐渐提高挖出新区块难度的“难度炸弹”机制。根据这个机制，在POW后期，挖矿难度将会提高到无法产生新区块，以太坊网络将会被冻结形成“冰河时期”。目的是最终淘汰POW机制，避免矿工继续在旧的POW链上作业从而产生两条独立的链，导致社区分裂。拜占庭升级将“难度炸弹”计划推迟了1年时间。

君士坦丁堡硬分叉在几经推迟之后，于2019年2月28日在区块高度达到7280000时被触发。

君士坦丁堡升级总共包括5个改进协议，分别是 EIP 1234、EIP145、EIP 1014、EIP 1052和 EIP 1283。比较重要的内容包括：

1.优化了gas费用：减少SStore操作码的GAS耗费，以太坊虚拟机中允许 dApp 开发人员优化某些操作，以节省 gas。提升了以太坊网络的可扩展性。

2.推迟“难度炸弹”：“难度炸弹”时期推迟500万个区块，历时约12个月，届时将会进行再次投票。

3.智能合约验证：允许智能合约只需通过检查另一个智能合约的哈希值来验证彼此。节省大量时间和精力，提高了验证智能合约的效率。

4.减少区块奖励：再次将挖矿奖励从每个区块3ETH减少到2ETH。这是以太坊第三次区块奖励减少。

这一次升级影响最大的应该是区块奖励，对矿机厂商和矿工，甚至以太坊挖矿生态都会产生比较大的影响和调整。因为挖矿收益减少，机会成本增加，在以太坊上挖矿将会变得性价比低于其他币种，因此可能会有不少以太坊矿工会转而去挖ETC。而矿池也很有可能为了留住矿工慢慢转向其他币种。

 

第四阶段：Serenity: 宁静

以太坊的最后发展阶段，意味着一个功能完善，稳定的时期，以太坊因此走向“宁静”。也是我们熟知的以太坊2.0时期。

以太坊的2.0将会随着两次升级的成功而开启，在“宁静”到来之前，还将经历“伊斯坦布尔”和“以太坊1.X”两个阶段。

伊斯坦布尔硬分叉于2019年12月8日，在高度9069000成功启动，提出了6个改进提案。以太坊这次升级的关键词是成本和速度。实现了提高性能、优化成本、改进与Zcash的互操作性，并支持围绕智能合约的更有创造性的功能。

1.成本：降低了预编码、代码价格、gas费等各类开发的成本，交易数据成本从每字节68gas降低到16gas。这样一个区块中可以容纳更多数据，增加以太坊的带宽， 扩展性得到提高。

2.速度： TPS上升至3000，以太坊网络每秒能够处理3000笔交易。而在之前，以太坊每秒处理的交易数量仅为30笔左右。

随着伊斯坦布尔的升级成功，“大都会”第三部分顺利实施，也标志着以太坊2.0想要达到的phrase0目标基本已经实现。

“宁静”之前的最后一次计划内分叉“柏林”升级,计于2020年6月进行，将带领以太坊从POW进入POS共识。

从2014年到2019年，经过7年时间的艰难行军，终于以太坊距离“宁静”仅一步之遥！

从以太坊发展的过程中，我们看到了太多人对她的诟病和质疑，明白了区块链技术发展的艰难，也感受到了以太坊团队的用心和专注。虽然一路坎坷，几经推迟，但一丝希望终于出现在前方。

当然即使成功进入2.0，也未必意味着区块链就真正成功落地，以太坊未来的路仍然很长。