以太坊:以太坊协议层的七年之变

什么是以太坊

什么是以太坊？一千个人有一千个答案，而本文想探讨的是最为一致的答案，即以太坊的协议是什么？或用更技术地描述——如果要开发以太坊的客户端(PoW链/ETH1)，我需要依照什么规则？

你没法找到一份规范描述以太坊当前的共识规则，因为以太坊的协议是通过增量更新来描述的。以太坊黄皮书描述了创世时的完整协议，而每一次协议变更都称为一次硬分叉(当然，也有人尝试用「网络升级」这个表述)，需要所有的客户端更新代码。简而言之，以太坊通过硬分叉来实现协议层的变化，变化的最小单元被称为以太坊改进提案(EIP,EthereumImprovementProposal)，一次硬分叉包含一组以太坊改进提案。本文将回顾以太坊的历次硬分叉及其中包含的改进提案，试图展现过去的七年中以太坊究竟做了什么

Ronin黑客已将6.25亿美元被盗资产从以太坊转移至比特币网络:8月22日消息，根据链上开发人员兼调查员Blite Zero研究发现，Ronin黑客已经将被盗资产从以太坊转移至比特币网络。今年3月，Ronin跨链桥遭攻击后，黑客将价值6.25亿美元的USDC和ETH转移到Tornado Cash，此后，BliteZero跟踪到黑客将资金从Tornado Cash转移至多个跨链桥和加密货币交易平台，通过renBTC形式将其转移到比特币网络，并存入到ChipMixer、Blender等混币器。[2022/8/22 12:39:57]

历次硬分叉介绍

概况

以太坊的历次硬分叉可以通过此页面查看。自2015年7月30日上线起，共进行了14次硬分叉，包含39个EIP。间隔最近的两次硬分叉是26天，间隔最远的两次则是490天

Cream Finance宣布C.R.E.A.M. 上线以太坊扩容方案Arbitrum:官方消息，Cream Finance宣布C.R.E.A.M. 上线以太坊扩容方案Arbitrum，用户可以供应和借用ETH, USDC和USDT。[2021/9/17 23:33:03]

硬分叉分为「主动升级」和「被动升级」。主动升级指的是开发团队主动对以太坊协议的修正，而被动升级则是「不得不」采取的行动，以应对潜在的安全性风险。被动升级至少包括「DAOFork」、「TangerineWhistle」、「SpuriousDragon」、「MuirGlacier」、「ArrowGlacier」、「GrayGlacier」此外，多次主动升级也包含了推迟难度炸弹的选项

硬分叉是如何达成共识的呢？尽管关于硬分叉的协商并无成文规定，而是依照某种社区管理进行，但其流程发生过一次变更，标志性事件是MartinHolstSwende提出了「以EIP为中心的升级」。

以太坊基金会资助筹建zkEVM团队:以太坊基金会在定期公布其支持的团队研究与开发进度的文章中表示，过去几个月的时间已经组建了一个名为zkEVM的团队，希望能将EVM （以太坊虚拟机）的所有操作码直接通过ZK （零知识证明）电路实现，以实现以太坊的智能合约可以以最少的调整部署至二层网络，比如zkSync。zkEVM团队表示，目前处于早期阶段，正在设计和构建第一个原型。[2021/8/13 1:53:34]

代表性硬分叉解读

历次硬分叉背后蕴含着一些代表性事件，颇具戏剧性，包括DAO分叉、上海DOS、双堡奇缘和拆弹危机

DAO分叉

DAO分叉事件是以太坊发展过程中最为深远的一次事件。由于theDAO的智能合约被黑客攻击，约360万ether被黑客盗走，但有28天的冻结时间。在这期间，借助Carbonvote，持币者表达意愿，以太坊基金会决定将这部分资金转移到新的智能合约，允许投资者提款。此次分叉产生了EthereumClassic，也引发了大量的社会争论

Circle向以太坊网络新增发1,803万枚USDC:据DAppTotal数据显示：10月11日01时41分 ，USDC发行方Circle向以太坊网络新增发1笔价值1,803万美元的USDC， 块高度为：11029090，交易哈希值为：0x6dc342e461976740636c84fc302d39b9874b4685beecb5a5142bc768308b736a 。截至目前，Circle在以太坊网络上的ERC20 USDC总发行量已达2,840,860,663枚。[2020/10/11]

硬分叉决策流程变更

硬分叉是如何决定的？实际上以太坊长期缺少成文文档，更多依赖「社会共识」。EIP-233试图规范分叉的正式流程，但并未被接受

尽管本文无法展现以太坊社区对硬分叉决策流程的讨论，但以太坊的硬分叉决定流程显然发生过变化。在Berlin硬分叉之前，开发者首先确定硬分叉的时间，再决定要纳入哪些EIP，确定之后再进行实现和测试

不是改变的改变

值得一提的是，以太坊的区块空间上限(Blockgaslimit)并非共识的一部分。矿工有权更改区块空间上限，每个区块的上限变化最多为0.1%。不去硬编码这个数值主要是为了避免潜在的攻击风险

EIP都在做什么

纳入硬分叉的EIP的类型主要包含计费模型变更、新操作码引入、难度炸弹、经济模型、预编译、安全考虑等

计费模型变更

计费模型变更是数量最多的EIP，共有10个，占25.6%。其通过增减操作码的单价，以平衡gas消耗和实际占用系统资源的不匹配，可消除系统被DOS攻击的隐患，或是有利于特定类型应用的部署。一部分DOS隐患是因为对系统资源的错误估计造成的，EIP-150和EIP-160解决了这个问题；而另一部分DOS隐患则是系统的固有特性，伴随着状态数据增长，访问状态数据的实际资源消耗也随之增长，因此需要定期调整相应操作码的单价，典型的有EIP-1884(我认为写得最好的EIP之一)

由于以太坊的状态表示模型，计费模型必须定期调整，这是特性，而非故障

新操作码引入

共有9个EIP为以太坊虚拟机引入了新的操作码(不含EIP-1884)，占23.08%。其中比较有影响力的包括EIP-7(DELEGATECALL),EIP-1014(CREATE2),EIP-3198(BASEFEE)等

经济模型

有4个EIP对经济模型有影响，2个降低了新区块奖励，1个调整了难度计算模型(EIP-100)，此外引发较多争议的EIP-1559调整了手续费市场

安全考虑

有3个EIP是出于安全考虑的，包括重放攻击保护(EIP-155)，状态前缀树清理(EIP-161)，合约代码大小限制(EIP-170)

其它

其它EIP还包括网络协议改进(EIP-8)，增加交易执行状态接口(EIP-658)，增加新的交易类型(EIP-2718)等。此外，EIP-2包含了Homestead的所有更新，较为复杂

总结

本文介绍了以太坊历史上的历次硬分叉，解读了几次硬分叉背后的代表性事件，并详细描述了以太坊硬分叉决策流程向EIP为中心的转变。文章还深入分析了历次硬分叉中的EIP所发挥的作用

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