作者：雪兒小姐姐

本文首發於知乎雪兒小姐姐談區塊鏈專欄，題目：7年，看以太坊的4個階段


【作者按】以太坊致力於成為去中心化的“世界計算機”，就如互聯網的發展一路坎坷，經歷了幾十年才走向成熟， 區塊鏈也不可能一蹴而就。

自從2014年初，V神發表了以太坊白皮書以來，以太坊花了一年半的時間來準備以太坊白皮書中願景的啟動， 這一段時間，以太坊完成了下面的工作：

正式宣布以太坊項目的成立；

開始開發通用的，去信任的智能合約平台；

編寫商業基礎結構，法律策略以及wiki維基百科內容；

發表以太坊的技術聖經《以太坊黃皮書》；

擴大社區，建立由開發者、礦工、投資人和其他干係人組成的生態圈；

建立瑞士楚格以太坊基金會；

2014.7月開始，進行為期42天的以太幣創世預售；

建立ETH DEV 的非盈利組織來管理以太坊的開發工作；

發布了9個版本的測試網絡，2015年5月代號為Olympic的第九代也是最後一個測試網絡（POC9)發布。

2015年7月發布了正式的以太坊網絡，標誌以太坊區塊鏈的正式運行。在誕生之初，以太坊團隊就為她的發展規劃了3-5年的路徑，分為前沿，家園，大都會和寧靜四個階段。

第1階段：Frontier前沿–2015年7月30日發布。

第2階段：Homestead家園–2016年3月14日發布。

第3階段：Metropolis大都會–第一階段拜占庭2017年10月16日發布，第二階段君士坦丁堡2019年2月28日發布。

第4階段：Serenity寧靜–發佈時間待定。

前面三個階段是以太坊的1.0時期，基於POW的共識機制，最後一個階段是以太坊2.0，將會從POW最終升級為POS共識機制。



第一階段：Frontier前沿

2015年7月30日在高度為0的區塊上發布了以太坊網絡最初版本Frontier。創世區塊中包含了8893個交易，他們來自從2014年ETH公開發售以來參與眾籌的交易地址以及以太坊基金會的地址。

Frontier是以太坊的原始狀態，開發團隊將其定位為一個Beta版本，它並非一個安全可靠的網絡，體驗和功能也很簡單，可以用粗糙來比喻。總體來說它的主要功能如下：

1. 挖礦功能：提供了挖礦界面，並規定了區塊鏈獎勵政策：曠工挖出一個新區塊並得到確認之後，可以得到5個ETH的獎勵。

2.限制性交易功能：提供了上傳和執行合約的方法，但是每個區塊的gas上限被硬編碼為5000， 意味著在這段時間限制了在以太坊上大規模開發和進行交易。之後幾天，等礦工們對網絡操作和使用正常之後，gas的上限被自動解除，此後以太坊網絡可以按照預期處理交易和執行合約。

3.中心化保護措施：一個叫做Canary Contracts的金絲雀合約用來及時提醒和阻止網絡中出現的錯誤操作或者無效交易，避免用戶在無效的鏈上進行操作。這是一個中心化的機制，在早期的以太坊，對網絡安全運行起到必要的保護作用。

4.體驗很差的可用性：前沿階段的以太坊網絡沒有圖形化的操作界面，所有客戶端操作只能通過命令行實現，這種粗糙的操作界面對普通用戶非常不友好，所以剛開始的以太坊用戶只是局限於熟悉代碼的開發人員。

可見這一時期的以太坊目標是提供一個正常運行的區塊鍊網絡，創建可用的環境，讓挖礦和交易能夠運作起來，讓開發者能夠測試各種分佈式的DAPP，並進行拓荒式的原始探索。

雖然Frontier只是一個公測版本，但它的表現超出了人們的期望，大量礦工進入網絡開始挖礦並得到代幣的獎勵，它們提高了以太坊網絡的算力，提升了抗擊黑客攻擊的能力。 Frontier是以太坊發展史的第一個里程碑。

第二階段：Homestead: 家園

2016年3月14日圓周率日，以太坊發布了第二個階段Homestead。它是以太坊版本的第一次硬分叉計劃，在高度為1150000的區塊發生。因為硬分叉之後的版本與之前的版本不能兼容，因此所有節點必須在分叉之前完成版本升級，才能與主鏈的數據保持一致。

這是以太坊第一個穩定版的網絡，標誌著以太坊能夠平穩運行，不再是不安全和不可靠的網絡。但是在技術上，與Frontier相比，並沒有特別明顯的突破。這一階段的主要改進包括：

1.取消了金絲雀合約：去除了以太坊區塊鏈上的中心化功能和機制。

2.引入Mist錢包：提供了圖形界面的mist錢包客戶端，讓用戶可以方便地持有或者交易ETH。以太坊不再是只供技術人員的開發工具，普通用戶也可以方便地體驗和使用以太坊。

值得一提的是，Homestead是以太坊的第一個正式和穩定版網絡，在這一階段發布之後兩個月，以太坊開發者大會DEVCON-2 6月16日在中國上海舉行，大會的主題聚焦在智能合約和網絡安全上。然而第二天就發生了區塊鏈歷史上最嚴重的一起黑客攻擊事件：震驚幣圈的The DAO攻擊。因為The DAO項目編寫的智能合約漏洞被黑客成功攻擊導致360萬ETH被盜，ETH最終獲得大多數社區成員投票決定強行實施硬分叉，在區塊高度1,920,000時分叉成功，挽回了The DAO眾籌參與人的損失。但是不認可此次分叉的那部分人仍然留在原來的那條原始鏈上挖礦和交易，這就是被後來成為以太經典的ETC，以太坊從此一分為二。

第三階段：Metropolis: 大都會

大都會又分為兩個階段：拜占庭（Byzantium）和君士坦丁堡（Constantinople），將通過兩次硬分叉實現技術的升級。

拜占庭計劃於2017年10月16日在4370000區塊高度被激活，成功完成分叉。它涉及的升級主要有：

1.調整區塊難度評估的公式：規定了不能通過操縱叔塊來強制增加區塊高度，提高了挖礦的難度，保證了區塊產生速度的穩定性。

2.調整挖礦獎勵：挖礦收益從每個區塊5個ETH降低到3個。

3.延遲引爆“難度炸彈”(Difficulty Bomb) ：為了以太坊的共識機制順利從POW過渡到POS， 以太坊提前於2015年9月規劃了在過渡期間逐漸提高挖出新區塊難度的“難度炸彈”機制。根據這個機制，在POW後期，挖礦難度將會提高到無法產生新區塊，以太坊網絡將會被凍結形成“冰河時期”。目的是最終淘汰POW機制，避免礦工繼續在舊的POW鏈上作業從而產生兩條獨立的鏈，導致社區分裂。拜占庭升級將“難度炸彈”計劃推遲了1年時間。

君士坦丁堡硬分叉在幾經推遲之後，於2019年2月28日在區塊高度達到7280000時被觸發。

君士坦丁堡升級總共包括5個改進協議，分別是EIP 1234、EIP145、EIP 1014、EIP 1052和EIP 1283。比較重要的內容包括：

1.優化了gas費用：減少SStore操作碼的GAS耗費，以太坊虛擬機中允許dApp 開發人員優化某些操作，以節省gas。提升了以太坊網絡的可擴展性。

2.推遲“難度炸彈”： “難度炸彈”時期推遲500萬個區塊，歷時約12個月，屆時將會進行再次投票。

3.智能合約驗證：允許智能合約只需通過檢查另一個智能合約的哈希值來驗證彼此。節省大量時間和精力，提高了驗證智能合約的效率。

4.減少區塊獎勵：再次將挖礦獎勵從每個區塊3ETH減少到2ETH。這是以太坊第三次區塊獎勵減少。

這一次升級影響最大的應該是區塊獎勵，對礦機廠商和礦工，甚至以太坊挖礦生態都會產生比較大的影響和調整。因為挖礦收益減少，機會成本增加，在以太坊上挖礦將會變得性價比低於其他幣種，因此可能會有不少以太坊礦工會轉而去挖ETC。而礦池也很有可能為了留住礦工慢慢轉向其他幣種。

 

第四階段：Serenity: 寧靜

以太坊的最後發展階段，意味著一個功能完善，穩定的時期，以太坊因此走向“寧靜”。也是我們熟知的以太坊2.0時期。

以太坊的2.0將會隨著兩次升級的成功而開啟，在“寧靜”到來之前，還將經歷“伊斯坦布爾”和“以太坊1.X”兩個階段。

伊斯坦布爾硬分叉於2019年12月8日，在高度9069000成功啟動，提出了6個改進提案。以太坊這次升級的關鍵詞是成本和速度。實現了提高性能、優化成本、改進與Zcash的互操作性，並支持圍繞智能合約的更有創造性的功能。

1.成本：降低了預編碼、代碼價格、gas費等各類開發的成本，交易數據成本從每字節68gas降低到16gas。這樣一個區塊中可以容納更多數據，增加以太坊的帶寬， 擴展性得到提高。

2.速度： TPS上升至3000，以太坊網絡每秒能夠處理3000筆交易。而在之前，以太坊每秒處理的交易數量僅為30筆左右。

隨著伊斯坦布爾的升級成功，“大都會”第三部分順利實施，也標誌著以太坊2.0想要達到的phrase0目標基本已經實現。

“寧靜”之前的最後一次計劃內分叉“柏林”升級,計於2020年6月進行，將帶領以太坊從POW進入POS共識。

從2014年到2019年，經過7年時間的艱難行軍，終於以太坊距離“寧靜”僅一步之遙！

從以太坊發展的過程中，我們看到了太多人對她的詬病和質疑，明白了區塊鏈技術發展的艱難，也感受到了以太坊團隊的用心和專注。雖然一路坎坷，幾經推遲，但一絲希望終於出現在前方。

當然即使成功進入2.0，也未必意味著區塊鏈就真正成功落地，以太坊未來的路仍然很長。