以太坊:合并前夜 回顧以太坊協議層的七年之變_ASH

什么是以太坊

什么是以太坊？一千個人有一千個答案，而本文想探討的是最為一致的答案，即以太坊的協議是什么？或用更技術地描述——如果要開發以太坊的客戶端(PoW鏈/ETH1)，我需要依照什么規則？

你沒法找到一份規范描述以太坊當前的共識規則，因為以太坊的協議是通過增量更新來描述的。以太坊黃皮書描述了創世時的完整協議，而每一次協議變更都稱為一次硬分叉(當然，也有人嘗試用「網絡升級」這個表述)，需要所有的客戶端更新代碼。簡而言之，以太坊通過硬分叉來實現協議層的變化//加威信JQSH996//變化的最小單元被稱為以太坊改進提案(EIP,EthereumImprovementProposal)，一次硬分叉包含一組以太坊改進提案。本文將回顧以太坊的歷次硬分叉及其中包含的改進提案，試圖展現過去的七年中以太坊究竟做了什么。

歷次硬分叉介紹

概況

以太坊的歷次硬分叉可以通過此頁面查看。自2015年7月30日上線起，共進行了14次硬分叉，包含39個EIP。間隔最近的兩次硬分叉是26天，間隔最遠的兩次則是490天。

硬分叉分為「主動升級」和「被動升級」。主動升級指的是開發團隊主動對以太坊協議的修正，而被動升級則是「不得不」采取的行動，以應對潛在的安全性風險。被動升級至少包括「DAOFork」、「TangerineWhistle」、「SpuriousDragon」、「MuirGlacier」、「ArrowGlacier」、「GrayGlacier」，它們或處置黑客盜竊(DAOFork)，或應對DDOS攻擊(TangerineWhistle,SpuriousDragon)，或僅僅處置難度炸彈(MuirGlacier,ArrowGlacier,GrayGlacier)。而「主動升級」大致符合白皮書的規劃，Frontier(Frontier,FrontierThawing)、Homestead、Metropolis(Byzantium,Constantinople/Petersburg,Istanbul)，而Berlin和London則是以太坊線路圖變更后的過渡性升級。此外，多次主動升級也包含了推遲難度炸彈的選項。

對沖基金競相押注以太坊的合并 以太坊或將取代比特幣:9月15日消息，以太坊區塊鏈即將轉向一個新的、更環保的系統，這引發了對沖基金的瘋狂交易，爭相在加密貨幣短暫歷史上最大的事件之一之前進行押注。交易員一直在買進以太坊期權，押注于價格波動，或在合并前保護自己免受突然大幅波動的影響。一些交易員押注，改用新系統將使該網絡的能源消耗減少99%，從而向主流投資者開放以太坊。交易所Deribit的未平倉期權合約總數已從今年初的120萬份，增至昨日的逾460萬份。在這些合約中，約80%是看漲期權，其余則是看跌期權。一些人甚至認為，合并可以幫助以太坊取代比特幣，成為世界上最大的加密貨幣。(金十)[2022/9/15 6:57:15]

硬分叉是如何達成共識的呢？盡管關于硬分叉的協商并無成文規定，而是依照某種社區慣例進行，但其流程發生過一次變更，標志性事件是MartinHolstSwende提出了「以EIP為中心的升級」。這種新的硬分叉協商機制首次在Berlin升級使用，并避免了一次大型失誤，細節將在后文中介紹。

代表性硬分叉解讀

歷次硬分叉背后蘊含著一些代表性事件，頗具戲劇性，包括DAO分叉、上海DOS、雙堡奇緣和拆彈危機。

DAO分叉

DAO分叉事件是以太坊發展過程中最為深遠的一次事件。由于theDAO的智能合約被黑客攻擊，約360萬ether被黑客盜走，但有28天的凍結時間。在這期間，借助Carbonvote，持幣者表達意愿，以太坊基金會決定將這部分資金轉移到新的智能合約，允許投資者提款。此次分叉產生了EthereumClassic，也引發了大量的社會爭論。

礦企Gryphon Digital Mining終止與Sphere 3D合并上市的計劃:4月5日消息，比特幣礦企Gryphon Digital Mining周一宣布將不會通過與數據管理公司Sphere 3D的反向收購上市。Gryphon和Sphere表示，由于市場條件的變化、時間的推移以及公司的相對財務狀況等因素，他們已同意終止協議。

兩家公司表示，他們將繼續通過其主服務協議（Master Services Agreement）進行合作，Gryphon將通過管理Sphere 3D的礦機獲得運營收入，而Sphere 3D將受益于Glyphon在挖礦方面的專業知識。

據悉，Gryphon Digital Mining是一家專注于使用100%可再生能源進行比特幣挖礦的私營公司。

據此前報道，Gryphon Digital Mining于去年六月宣布將通過反向收購Sphere 3D在納斯達克上市，最初計劃在2021年第三季度完成。但由于監管審批程序復雜，兩家公司將其推遲到第四季度，然后又推遲到2022年第一季度。（CoinDesk）[2022/4/5 14:04:38]

上海DOS

在Devcon2期間，以太坊核心開發者們齊聚上海，但以太坊網絡卻遭遇了大量的網絡流量攻擊，造成了拒絕服務(DOS)。由于EXTCODESIZE操作碼所消耗的實際系統資源遠高于攻擊者所需支付的手續費，攻擊者反復調用該操作碼，造成全網大多數節點無法追上最新區塊。開發者們一面協調礦池和全節點啟用受影響較小的Parity客戶端，一面協商降低區塊gas(從5M降低至1.5M)。最終，借助TangerineWhistle和SpuriousDragon兩次硬分叉調整了相關操作碼的價格，并做了狀態清理，才緩解了DOS攻擊的影響。這次硬分叉還帶來了后續影響，由于對EIP-161(納入在SpuriousDragon中)的實現不當(Go-ethereum和Parity各自錯誤地做了實現)，造成了共識分叉。

Roman DBDR與CompoSecure預計12月27日完成業務合并:12月24日消息，特殊目的收購公司（SPAC）Roman DBDR Tech Acquisition Corp. 宣布，在2021年12月23日舉行的Roman DBDR股東特別會議上，其股東已批準所有與CompoSecure Holdings, L.L.C. 擬議業務合并相關的提案。披露全部投票結果的表格8-K預計將提交給美國證券交易委員會，業務合并預計于2021年12月27日或前后完成。據悉， CompoSecure是高級金融支付卡提供商和加密貨幣存儲和安全解決方案緊急提供商。（Businesswire）[2021/12/24 8:01:10]

雙堡奇兵

你也許會好奇為什么在7280000高度會有「君士坦丁堡」和「彼得堡」兩個分叉，仔細觀察會發現兩者的差別就在于「彼得堡」移除了EIP-1283。

根據ChainSecurity的報告，EIP-1283會為部分合約引入重入攻擊的風險。TrailOfBits給出了更詳盡的分析并提供了可能受影響的合約列表。在硬分叉激活前32小時，以太坊基金會發文提醒節點升級或降級以推遲君士坦丁堡升級，隨后發布新版本引入彼得堡硬分叉，客戶端需要將「雙堡」配置在同一塊高或禁用君士坦丁堡硬分叉。

拆彈危機

為什么MuirGlacier和Istanbul兩次硬分叉之間只有26天，這是因為核心開發者們錯誤計算了難度炸彈的bao時間，導致在Istanbul中未納入推遲難度炸彈的提案。等到發現難度炸彈即將要對網絡產生影響時，第76次核心開發者會議迅速接受了EIP-2384，并納入到MuirGlacier硬分叉中。

Gate.io 將于今日對多個ETF產品進行持倉份額合并:據官方公告，Gate.io將于2021年4月7日（今日）14:00對BCH5S, ALGO3S, VET3S, 1INCH3S, ONT3S, BTM3S, OKB3S, EGLD3S, UNI3S, DASH3S ETF產品進行持倉份額合并和單位凈值調整，合并比例均為1000:1，用戶持倉量將減少為之前的1/1000，單位凈值增長1000倍。請務必注意市場恢復后，市場價格將按照新的單位凈值產生大幅變化，下單時切要留意價格變化。份額合并后，K線數據將會因為價格變化產生跳變，Gate.io提供K線前后復權功能優化體驗，歡迎使用。[2021/4/7 19:53:36]

硬分叉決策流程變更

硬分叉是如何決定的？實際上以太坊長期缺少成文文檔，更多依賴「社會共識」。EIP-233試圖規范分叉的正式流程，但并未被接受。

盡管本文無法展現以太坊社區對硬分叉決策流程的討論，但以太坊的硬分叉決定流程顯然發生過變化。在Berlin硬分叉之前，開發者首先確定硬分叉的時間，再決定要納入哪些EIP，確定之后再進行實現和測試。Berlin前的每次硬分叉都是一個MetaEIP，例如Istanbul硬分叉通過EIP-1679定義(簡稱HFM-1679)。

MartinHolstSwende提出了EIP為中心的硬分叉流程，其核心觀點是將EIP的接受與硬分叉剝離，核心開發者聚焦于單個EIP的認可、實現和測試，當單個EIP被接受后，后續的硬分叉可選擇納入該EIP。盡管在寫作過程中尚未找到該流程是如何被以太坊核心開發者接受的，但是Berlin硬分叉棄用了HFM-2070，而是采納了Martin提出的流程。

動態 | 分析：關于Bitcoin Cash和Dash合并品牌的提議很糟糕:Dash投資基金監事Amanda B. Johnson提出，“Bitcoin Cash和Dash之間的區塊鏈合并。兩個區塊鏈爭奪支付市場。比特幣現金擁有更好的品牌，Dash擁有更好的技術。兩者結合可形成名為‘Bitcoin Dash’的支付超級鏈。”文章表示，直接的反應是這種聯系將產生更糟糕的情況，實際上將混合兩種受損的資產。比特幣現金品牌更優越的說法沒有得到認可。除堅定支持者之外，其還獲得“bcash”的貶義綽號。而Dash網絡仍在開發其協議，主節點安全性存在問題。到目前為止，Dash網絡還未能產生承諾的類似電子郵件、人類可讀的地址。DASH資產被認為是拉高出貨的方案，從而進一步受到損害。DASH曾是排名前五的資產，現在卻默默無聞，2019年下跌約50%。DASH跌至39.95美元，從1月的0.02 BTC跌至年底的0.005 BTC。在Dash前顧問帶著保管的資金潛逃后，也受到退出騙局的困擾。聯合網絡另一個問題是兩者不同的節點結構。運行比特幣現金節點是資源密集型，因為其網絡旨在傳播較大的塊。而Dash網絡更喜歡銷售節點，這也需要大量投資。（Bitcoinist）[2019/12/28]

決策流程的變更很快就發揮了作用，在Berlin硬分叉測試網激活前兩周，圍繞EIP-2315的廢留，開發者們展開了激烈的爭論并最終移除了EIP-2315。由于新流程的采納，最后時刻的變更并未對硬分叉造成太大影響，并最終按期進行。更多細節可參考本人撰寫的《移除EIP-2315:以太坊柏林升級前的緊急剎車》

不是改變的改變

值得一提的是，以太坊的區塊空間上限(Blockgaslimit)并非共識的一部分。礦工有權更改區塊空間上限，每個區塊的上限變化最多為0.1%。不去硬編碼這個數值主要是為了避免潛在的攻擊風險。該數值變化的歷史可參見MyCrypto撰寫的研究報告。

EIP深入分析

這些EIP對以太坊究竟造成了什么影響，又是誰影響著以太坊的決策呢。本文整理了以太坊硬分叉中納入的所有EIP(不包含元提案)，詳見鏈接。

EIP都在做什么

納入硬分叉的EIP的類型主要包含計費模型變更、新操作碼引入、難度炸彈、經濟模型、預編譯、安全考慮等。

計費模型變更

計費模型變更是數量最多的EIP，共有10個，占25.6%。其通過增減操作碼的單價，以平衡gas消耗和實際占用系統資源的不匹配，可消除系統被DOS攻擊的隱患，或是有利于特定類型應用的部署。一部分DOS隱患是因為對系統資源的錯誤估計造成的，EIP-150和EIP-160解決了這個問題；而另一部分DOS隱患則是系統的固有特性，伴隨著狀態數據增長，訪問狀態數據的實際資源消耗也隨之增長，因此需要定期調整相應操作碼的單價，典型的有EIP-1884(我認為寫得最好的EIP之一)。

由于以太坊的狀態表示模型，計費模型必須定期調整，這是特性，而非故障。

新操作碼引入

共有9個EIP為以太坊虛擬機引入了新的操作碼(不含EIP-1884)，占23.08%。其中比較有影響力的包括EIP-7(DELEGATECALL),EIP-1014(CREATE2),EIP-3198(BASEFEE)等。

難度炸彈

共有6個EIP在推遲難度炸彈，占15.4%。有2次硬分叉伴隨著經濟模型的調整，即降低新區塊獎勵。其中有3次僅為了推遲難度炸彈而實施的分叉，即名字中帶有Glacier的硬分叉。有關難度炸彈的歷史，可見原語里弄的報告。

經濟模型

有4個EIP對經濟模型有影響，2個降低了新區塊獎勵，1個調整了難度計算模型(EIP-100)，此外引發較多爭議的EIP-1559調整了手續費市場。

預編譯

有4個EIP將一些密碼學操作預編譯，因此無需在EVM中執行，提升運行效率。包括EIP-152,EIP-196,EIP-197,EIP-198。

安全考慮

有3個EIP是出于安全考慮的，包括重放攻擊保護(EIP-155)，狀態前綴樹清理(EIP-161)，合約代碼大小限制(EIP-170)。

其它

其它EIP還包括網絡協議改進(EIP-8)，增加交易執行狀態接口(EIP-658)，增加新的交易類型(EIP-2718)等。此外，EIP-2包含了Homestead的所有更新，較為復雜。

誰為EIP做貢獻

共有43人，77人次參與了這些EIP的撰寫，其中參與2個以上(含）EIP的作者有11個。VitalikButerin參與撰寫的最多，共17個，占43.6%。MartinSwende和ChristianReitwiessner各參與5個，AlexBeregszaszi和JamesHancock各參與3個，其余人參與的個數均不超過2個。

MartinSwende是以太坊基金會安全負責人，Go-ethereum工程師，EIP為中心的硬分叉流程的提出者；ChristianReitwiessner是Solidity語言的發明者。

另外有趣的是在新的硬分叉流程實施之后，EIP作者的數量發生了顯著變化，這或許說明新的流程提高了EIP的參與度。Berlin之前，28個EIP，43人次，平均每個EIP有1.54個作者；Berlin之后，11個EIP，34人次，平均每個EIP有3.09個作者，增長了一倍。

總結

本文介紹了以太坊歷史上的歷次硬分叉，解讀了幾次硬分叉背后的代表性事件，并詳細描述了以太坊硬分叉決策流程向EIP為中心的轉變。文章還深入分析了歷次硬分叉中的EIP所發揮的作用以及他們背后的貢獻者。

以太坊即將迎來新的時代，往事涌上心頭，讀者朋友，你有何感受？

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