以太坊历史发展梳理

一、以太坊升级历史

1. 创世阶段：以太坊 1.0 (Frontier 边境升级)

时间: 2015 年 7 月
意义:

  • 以太坊主网正式上线，标志着世界上第一个可编程区块链的诞生。
  • 支持智能合约和去中心化应用（DApps）的运行。

2. Homestead 家园升级

时间: 2016 年 3 月
硬分叉区块高度: 1,150,000
目标和改进:

  • 标志着以太坊从测试阶段过渡到更稳定的生产环境。
  • 修复了早期的漏洞，增强了网络安全性。
  • 引入了功能改进的 EIP，例如：
    • EIP-2: 调整 Gas 消耗规则。
    • EIP-7: 新增 DELEGATECALL 操作码。
  • 为后续的分叉奠定了基础。

3. DAO 硬分叉

时间: 2016 年 7 月
硬分叉区块高度: 1,920,000
背景:

  • 由于 The DAO 智能合约漏洞导致价值 360 万个 ETH 被黑客转移。
  • 社区选择通过硬分叉将资金归还给原始持有者，从而产生了以太坊经典（ETC）。

意义:

  • 以太坊主链保留了硬分叉后的版本，继续沿用“以太坊”名称。
  • 标志着以太坊治理的首次重大社区分歧。

4. Metropolis - Byzantium(拜占庭升级)

时间: 2017 年 10 月
硬分叉区块高度: 4,370,000
目标和改进:

  • 增强网络隐私性、安全性和性能：
    • EIP-649: 延缓难度炸弹（Difficulty Bomb）。
    • EIP-197: 增加 zk-SNARK 的支持。
    • EIP-658: 增加状态变更标记，便于轻客户端同步。
    • EIP-100: 优化区块奖励机制，减少出块奖励至 3 ETH。

意义:

  • 提高了网络效率并增强隐私支持，推动以太坊进入新的发展阶段。

5. Metropolis - Constantinople 和 St. Petersburg( 君士坦丁堡（圣彼得堡）升级)

时间: 2019 年 2 月
硬分叉区块高度: 7,280,000
目标和改进:

  • 为以太坊 2.0 做准备，改进协议性能：
    • EIP-1234: 减少区块奖励至 2 ETH，进一步延缓难度炸弹。
    • EIP-1014: 提供更高效的合约交互（支持 CREATE2 操作码）。
    • EIP-1052: 增强智能合约之间的代码验证性能。

意义:

  • Constantinople 显著优化了智能合约和 DApps 的开发效率。
  • 修复漏洞后发布了 St. Petersburg，避免了安全问题。

6. Istanbul 伊斯坦布尔升级

时间: 2019 年 12 月
硬分叉区块高度: 9,069,000
目标和改进:

  • 提升网络性能，降低 Gas 成本，并增强兼容性：
    • EIP-152: 增加与 Zcash 的互操作性支持。
    • EIP-1108: 优化 Gas 成本，提升 zk-SNARK 的效率。
    • EIP-2028: 减少交易中 calldata 的 Gas 消耗。
    • EIP-2200: 调整存储操作的 Gas 模型。

意义:

  • Istanbul 的升级增强了以太坊的扩展性，为 Layer 2 扩展（如 Rollups）提供了技术基础。

7. Muir Glacier 冰川升级

时间: 2020 年 1 月
硬分叉区块高度: 9,200,000
目标和改进:

  • 延缓难度炸弹：POS切换依然没有准备好, 选择通过 EIP-2384 延迟难度炸弹触发时间，为开发团队争取时间完善以太坊 2.0。

意义:

  • 纯粹是一项维护性升级，确保以太坊网络继续稳定运行。

8. Berlin 柏林升级

时间: 2021 年 4 月
硬分叉区块高度: 12,244,000
目标和改进:

  • 提高网络的 Gas 效率，增强智能合约灵活性：
    • EIP-2565: 降低椭圆曲线运算的 Gas 成本。
    • EIP-2929: 增加首次状态访问的 Gas 成本，提高抗 DoS 攻击能力。
    • EIP-2718: 引入多交易类型支持。
    • EIP-2930: 增加可选访问列表，优化复杂交易的 Gas 成本。

意义:

  • 提升了以太坊网络的运行效率，同时增强了安全性。

9. London 伦敦升级

时间: 2021 年 8 月
硬分叉区块高度: 12,965,000
目标和改进:

  • 实现以太坊经济模型的重大改革：
    • EIP-1559: 引入基础费用（Base Fee）机制，动态调整 Gas 费用，并将部分交易费用燃烧。
    • EIP-3198: 支持 BASEFEE 操作码，为智能合约访问基础费用提供便利。

意义:

  • 改进用户体验，优化 Gas 费用的稳定性。
  • 燃烧机制（Fee Burn） 开启了 ETH 的通缩时代，增强了 ETH 的价值捕获能力。

10. Altair（以太坊 2.0 信标链升级）

时间: 2021 年 10 月
目标和改进:

  • 信标链的首次硬分叉，改进 PoS 网络：
    • 优化验证者惩罚机制。
    • 改善轻客户端支持。
    • 为以太坊 2.0 的全面转型奠定基础。

意义:

  • 进一步完善权益证明机制，为 The Merge 合并做准备。

11. The Merge（以太坊合并巴黎升级）

时间: 2022 年 9 月
硬分叉区块高度: 15,537,393
目标和改进:

  • 将以太坊从工作量证明（PoW）转向权益证明（PoS）。
  • 通过 EIP-3675 实现 PoS 的全面启用。

意义:

  • 能源消耗下降 99.95%，显著改善了以太坊的环境影响。
  • 提高网络安全性，为未来的扩展性（如分片）奠定了基础。

12. Shanghai & Capella（又称 Shapella 上海升级）

时间: 2023 年 4 月
目标和改进:

  • 提现功能：
    • 信标链质押的 ETH 可以提取。
  • 优化网络性能：
    • EIP-4895: 启用质押 ETH 的提款操作。
    • EIP-3651: 减少 COINBASE 操作码的 Gas 消耗。

意义:

  • 进一步完善了 PoS 网络，增强了用户对质押的信心。

13. Cancun & Proto-Danksharding（EIP-4844）坎昆升级

时间: 预计 2024 年
目标和改进:

  • 实现以太坊扩展性的重要里程碑：
    • EIP-4844：引入数据分片（Blob 数据），显著降低 Layer 2 Rollup 的交易成本。
  • 为分片（Sharding）做前期准备。

意义:

  • 提高 Layer 2 的扩展能力，推动以太坊的高效扩展。

二、以太坊重大 EIP 和 ERC 标准汇总

什么是 EIP 和 ERC 标准

EIP 是 Ethereum Improvement Proposal（以太坊改进提案） 的缩写，它是以太坊开发社区用来提出、讨论和改进以太坊协议的标准化流程。

ERC 则是 EIP 的一个子类别，特指以太坊上的 应用级别标准和规范，通常用来定义代币的接口或智能合约的交互方式，换句话说，ERC 是 以太坊智能合约开发的行业标准。

提案类型：

  • 核心（Core EIPs）: 涉及协议规范的变化，比如共识算法的更新（如从 PoW 到 PoS 的转变）。
  • 标准（ERC - Ethereum Request for Comment）: 面向应用层协议，例如智能合约标准（如 ERC-20、ERC-721）。
  • 网络（Networking EIPs）: 专注于以太坊网络的改进（比如节点发现协议的变化）。
  • 元（Meta EIPs）: 不涉及技术实现，而是针对流程的改进。
  • 信息（Informational EIPs）: 提供信息或设计建议，但不需要实施。

EIP-20（ERC-20 标准）

  • 时间: 2015 年
  • 意义: 定义了可替代代币的标准（ERC-20），是以太坊代币的基础标准，为大部分 ICO（初始代币发行）和 DeFi 协议提供了技术基础。
  • 影响:
    • 促进了以太坊生态系统的早期繁荣，形成了代币经济（如 USDT、DAI、LINK 等）。
    • 成为了最广泛应用的代币协议。

EIP-721（ERC-721 标准）

  • 时间: 2018 年
  • 意义: 引入了不可替代代币（NFT）的标准，为所有基于以太坊的 NFT 提供了规范化接口（如 CryptoKitties 和 BAYC）。
  • 影响:
    • 推动了 NFT 市场的爆发，改变了数字艺术和资产所有权的表现形式。
    • NFT 成为了艺术品、游戏资产以及元宇宙的重要基础。

EIP-1559（交易费用机制升级）

  • 时间: 2021 年（伦敦硬分叉）
  • 意义: 引入了一种新的交易类型(被标记为交易类型 2)，优化以太坊的交易费用机制，引入了基础费用（Base Fee）和费用燃烧机制（Fee Burn）。
  • 影响:
    • 通缩效应：自 EIP-1559 实施以来，已有数百万 ETH 被燃烧。
    • 为 ETH 的价值捕获和长期价格稳定提供了重要支撑。

EIP-2930（访问列表）

  • 时间: 2021 年（与 EIP-1559 同步推出）
  • 意义: 引入了一种新的交易类型(被标记为交易类型 1)，支持使用 访问列表 优化交易的 Gas 消耗. 详见: eip-2930

Gas 成本优化机制

EIP-2929 的上下文： 在以太坊升级之前，首次状态访问的 Gas 成本是固定的。但 EIP-2929 增加了首次状态访问的成本，旨在提高抗 DoS 攻击的能力。

EIP-2930 的优化：

  • 如果在交易中使用了访问列表，首次访问的 Gas 成本会比 EIP-2929 的普通访问更低。
  • 如果一个状态在访问列表中，则其 Gas 成本可以通过 提前加载 的方式减少。
  • 简化状态管理：提前加载的状态可以加快区块验证速度，特别是在 Layer 2 解决方案或复杂合约调用中

EIP-3675（合并升级 - The Merge）

  • 时间: 2022 年 9 月（以太坊 2.0 实现）
  • 意义: 将以太坊共识机制从工作量证明（PoW）切换为权益证明（PoS），完成了以太坊历史上最重要的升级。
  • 影响:
    • 能耗减少：能源消耗下降了 99.95%，使以太坊成为绿色区块链的典范。
    • 为未来的扩展性（如分片）奠定了基础。
    • 改善了网络安全性和经济模型（通过质押）。

EIP-4844（Proto-Danksharding / 数据可用性采样）

  • 时间: 2024 年
  • 意义: 提供了以太坊 分片（Sharding） 实现的前奏，支持 数据分片（Data Blob），主要优化了 Rollup 扩展方案。
  • 影响:
    • 提高了 L2 的扩展性，降低了交易成本。
    • Rollup 解决方案（如 Arbitrum、Optimism）将进一步受益。

EIP-1967 & EIP-1822（Universal Upgradeable Proxy Standard, UUPS）& EIP-2535（钻石标准）

  • EIP-1822（UUPS） 是一个轻量级的代理升级模式，适合那些希望使用简单代理合约，同时灵活管理实现合约的项目。
  • EIP-1967 为所有代理模式（包括 UUPS）提供了一个标准化的存储槽布局，是 UUPS 模式的基础之一。
  • EIP-2535（钻石标准） 则将模块化和升级机制推向极致，适合需要高扩展性和复杂功能的系统

EIP-4337（ERC-4337 账户抽象标准）

  • 时间: 2023 年
  • 意义: 引入了 账户抽象（Account Abstraction，AA），支持智能合约钱包，提升了用户体验。
  • 关键功能:
    • 支持社交恢复钱包。
    • Gas 代付（支付者可以不是用户本人）。
  • 影响:
    • 极大降低了 Web3 的入门门槛，为大规模用户采纳提供了便利。

EIP-4626（ERC-4626 金库代币标准）

  • 时间: 2022 年
  • 意义: 为 DeFi 的“收益金库（Vault）”定义了标准接口，规范了存款、取款和计息机制。
  • 影响:
    • 改善了 DeFi 项目间的互操作性，提升了用户体验。