區塊鏈:邁向以太坊2.0：伊斯坦布爾升級將帶來哪些改變？_POS

2019年12月，區塊鏈領域最先受到關注的事件莫過于以太坊的伊斯坦布爾升級。伊斯坦布爾升級是以太坊的第八次網絡升級，最近一次以太坊升級代號“君士坦丁堡”。

根據ethernodes.org最新消息，ETH網絡將于區塊高度9069000時進行伊斯坦布爾升級，目前區塊高度為9064936（12月7日15：18）。根據目前出塊速度推算，以太坊預計將在12月8日8點29分左右進行伊斯坦布爾升級，距離升級還有約17個小時。具體升級時間可能會因出塊速度而有所變化。

此次升級完成也意味著以太坊走進了創始團隊為其設計的四個發展階段中的最后一個：Serenity（寧靜）。此次升級完成后，再經過預計于明年1月實施的“柏林升級”，以太坊將實現從PoW共識機制向PoS共識機制的轉換，最終邁向以太坊的2.0階段。

一、以太坊的升級之路

聲音 | 張哲宇：未來逐步邁向區塊鏈3.0 將徹底的社會變革:1月6日，交通銀行金融研究中心研究專員張哲宇在中國證券報發文稱，區塊鏈正處于向區塊鏈2.0（可編程金融）深入，目前在金融領域的應用集中供應鏈金融、支付結算、貿易融資、資產證券化、票據等業務場景。未來逐步邁向區塊鏈3.0（可編程社會），即超越貨幣和金融領域，向政府、醫療、科學、文化以及藝術等領域滲透，帶來徹底的社會變革。[2020/1/6]

以太坊正式上線之后，歷經了數次升級。按照其創始團隊的規劃，以太坊的發展路線分為四個階段，即：Frontier（前沿）、Homestead（家園）、Metropolis（大都會） 和 Serenity（寧靜）。每個階段都會通過硬分叉的方式來進行升級過渡，而每個階段的升級都是為了引入更多的特性和修復問題。

表1：以太坊歷次升級信息

聲音 | 上海報業集團黨委副書記：隨著區塊鏈等發展和應用，金融業正大步邁向FinTech時代:金色財經報道，11月27日，以“人工智能與金融創新”為主題的2019金融發展高峰論壇在上海舉辦。上海報業集團黨委副書記、副社長、總經理陳啟偉致歡迎辭表示，隨著大數據、云計算、區塊鏈、人工智能、移動互聯等新一代信息技術的發展和應用，金融業正大步邁向FinTech時代。以銀行為核心的傳統金融業是人工智能較現實的落地場景之一，傳統銀行紛紛開展金融科技創新，信息化、數字化、智能化已經普遍成為各家銀行發展的目標。[2019/11/28]

資料來源：網絡公開資料整理，01區塊鏈

第一階段：前沿（Frontier）

聲音 | 資策會MIC產業分析師高志昕：明年區塊鏈發展將邁向區塊鏈3.0:12月31日訊，據中時電子報消息，資策會MIC產業分析師高志昕表示，明年區塊鏈發展將邁向區塊鏈3.0，區塊鏈技術初期聚焦在金融應用，接下來將逐漸擴散到醫療、物流、能源、物聯網、農業、食品等更多元產業中。但在技術部分，2019年將接續2018年，偏向小規模採用與試驗性階段，但預期新創公司與各產業應用情境將蓬勃發展。 高志昕表示，估計要到2025年，區塊鏈技術將有機會迎來大規模擴散，更深入產業與人們的日常生活中，屆時也將顛覆現有商業模式。他表示，區塊鏈技術至今未能大規模商用，主要是因為有幾項條件仍需克服，包括大眾認知、既得利益者與技術門檻。[2018/12/31]

以太坊進入第一階段——前沿（Frontier）開始于2015年7月30日，這一階段主要是將挖礦和交易所交易運行起來，從而社區可以運行挖礦設備，同時還建立了一個測試分布式應用（DApps）的環境。這一階段的以太坊只有命令行界面，沒有圖形界面，需要非常精通整個以太坊模型，對工具的掌握非常好才能進行開發使用。從這一階段開始就可以挖出真正的以太幣，但每個區塊的獎勵只有正常獎勵的10%，即每個區塊獎勵是0.59個ETH。然而，由于這一階段的以太坊版本非常復雜，一般礦工難以參與挖礦，更多參與挖礦的是開發者。

逐風者王峰：區塊鏈名氣響亮，藍港游戲邁向深淵:今天上午，虎嗅網發布文章《逐風者王峰》，該文大篇幅地講述了王峰的藍港公司是如何走向落寞的。隨著“區塊鏈時代已經到來”，今年1月，據知情人士透露，藍港互動與美國游戲工作室合作推出寵物養成游戲《加密狗》，布局區塊鏈市場。此后，根據媒體的報道，王峰在公司內部骨干會上宣布：“藍港全面擁抱區塊鏈，旗下的游戲、硬件、影視IP業務全面鏈化。”為此，王峰還創辦了區塊鏈媒體“火星財經”，由王峰本人主導的“十問”一時之間風靡整個互聯網圈。面對逐風者王峰，作者寄語：“區塊鏈這股浪潮到底是真是假或許已經不重要。重要的是，藍港和王峰已經不能再輸了。”[2018/3/31]

第二階段：家園（Homestead）

2016年3月14日，以太坊在主網區塊高度1150000時進入第二階段——家園（Homestead）。這次升級主要包括幾個協議的改變：EIP-2（主要的硬分叉改變）、EIP-7（以太坊虛擬機更新）、EIP-8（devp2p向前兼容性）。

點亮資本合伙人勞維信：人工智能和區塊鏈是邁向數字商業社會的兩大舉措:點亮資本合伙人勞維信日前在第十屆深圳IT領袖峰會上表示：“我們正在邁進數字商業社會，這有兩大舉措，一個是人工智能，一個是區塊鏈。比特幣作為數字貨幣，相當于40年前第一代互聯網里面第一個應用比較廣泛的電子郵件。這個發展還需要很長時間。”[2018/3/26]

以太坊優化協議后，系統更加穩定、更易使用，普通用戶也可以開始參與挖礦。挖礦的獎勵也從“前沿”階段的10%恢復到正常獎勵水平，即每個區塊獎勵5個ETH。

第三階段：大都會（Metropolis）

這一階段主要包含兩次硬分叉升級：拜占庭（Byzantium）和君士坦丁堡（Constantinople）。這個階段被認為是從PoW機制到PoS機制的過渡階段，以太坊的底層協議將發生重要改變。

拜占庭硬分叉升級已按原定計劃于第4730000個區塊高度完成升級。拜占庭升級在以太坊網絡中引入了大量新特性，主要包括zk-Snarks、“revert功能和returndata指令”（智能合約的靈活性），以及抽象賬戶等。

2019年3月，以太坊君士坦丁堡分叉升級完成，本次升級在性能和安全上的改變主要有：智能合約執行性能優化、為合約更新時提供更廉價的存儲、為狀態通道等二層網絡擴容方案做鋪墊、修改了以太坊經濟政策。

第四階段：寧靜（Serenity）

即將到來的伊斯坦布爾升級，是計劃在未來六個月內進行的兩次主要網絡升級中的第一次（第二次為預期在2020年1月實施的柏林升級）。這兩次升級將使以太坊最終走向2.0階段，因為涉及共識協議的轉變。因此，此次伊斯坦布爾升級也被稱為“通往以太坊2.0的一個關鍵里程碑”。

二、以太坊2.0：寧靜將至

1、如何升級？

根據以太坊伊斯坦布爾升級公告，此次升級中實現的規則改動都使用EIP（以太坊升級提案）來定義。此次伊斯坦布爾升級包括14項EIPs，其中6項提案將在12月8日伊斯坦布爾第一次升級中實施應用，涉及的關鍵技術包括：引入分片技術；降低GAS成本的措施；改進與隱私幣Zcash的鏈上互操作性；以及允許更多創造性功能的智能合約。剩余的8項提案還需要核心開發人員商討審議后，在之后的柏林升級中實施。

寧靜階段（Serenity）的完成也將分為4個不同的子階段進行。

表2：以太坊2.0分階段實施詳情

三、以太坊2.0會產生什么變化？

在2018年11月的DevCon大會上，以太坊研究員Danny Ryan羅列了五個以太坊2.0的設計目標，包括去中心化、系統恢復能力、安全性、簡潔性、持久性。

總體來說，以太坊2.0將使以太坊網絡實現更高程度的擴展性和去中心化，最重要的變化在于完成共識機制從PoW到PoS的轉換。

現在以太坊采用的是PoW，亦即工作量證明共識機制，通俗來講，就是多勞多得制度，付出的計算工作量越高，就越有可能得到獎勵。這一機制存在的缺陷就是處理交易的速度太慢。而升級之后的POS機制則可以提高交易處理速度，同時節省很多算力消耗。

在具體操作方面，根據以太坊伊斯坦布爾升級公告，對于以太坊用戶或者Ether持有者來說，不需要進行任何手動操作，除非交易所或者錢包服務商等提示需要采取額外的操作。而節點運營者、礦工以及其他開發人員則需要進行以太坊客戶端的更新操作。

另外，上次以太坊君士坦丁堡升級決定將難度炸彈延緩一年，而經過公開討論后，以太坊網絡難度炸彈將被再次推遲。

難度炸彈一直是以太坊網絡中飽受爭議的地方。所謂難度炸彈是指計算挖礦難度時，除了根據出塊時間和上一個區塊難度進行調整外，加上了一個每十萬個區塊呈指數型增長的難度因子。

根據這一計算規則，隨著以太坊區塊高度的增加，出塊難度也將大大增加，礦工將難以挖出新的區塊。而挖礦難度越來越難，到最后礦工幾乎無法通過挖礦產生新的區塊，這時就到了被稱作“冰川時代”的階段。

之所以加入難度炸彈，是為了防止礦工聯合抵制PoW向PoS的轉換過程。加入難度炸彈后，會使礦工在挖礦過程中逐漸發現轉移到PoS機制對自己更加有利，于是會逐漸擯棄PoW，完成整個網絡共識機制的“溫和“過渡。

但現實情況卻是，整個轉換過程遠比開發者最初設想的要長。目前，PoW仍然是以太坊的主要挖礦機制，而且由于難度炸彈的存在，挖礦難度持續快速增加。為了保證網絡通暢和系統的穩定，在正式上線PoS機制之前，難度炸彈只能被一次次延遲。

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