今年以太坊按照计划共会进行两次重要升级，分别是已在4月12日完成的上海升级，与预计第四季度进行的坎昆升级。
按照以太坊官方文档，自2013年白皮书发布至今，共产生了24个里程碑事件，其中大多为分叉升级，相对重要的为12个升级。
区块链技术直到现在也可以被视为一个新兴的技术，尽管其中的基本概念如密码学、去中心化、点对点网络和交易已经被研究了数十年。然而，直到比特币在2008年诞生之后，人们才开始相信这些概念可以结合起来，创造出实用的产品。特别是以太坊，直到2015年才以一个公开且可用的形式出现在人们的视野中。
尽管以太坊的发展时间线和具体细节有所变化，但它一直按照计划推进，并不断升级协议，以提高可用性、安全性、功能性和去中心化程度。
本文将回顾和梳理以太坊历史上重要的硬分叉和升级，并介绍坎昆升级可能带来的变化。
前沿升级-2015年7月30日
2015年7月30日是以太坊创世区块生成的日子，也是以太坊开始的第一阶段。在这个阶段，叫做Frontier，主要是为区块链开发者和节点参与者准备的。人们可以通过挖k的方式参与，挖到区块的k工会得到一定数量的以太币作为奖励。在这个阶段，人们也可以上传智能合约。
Frontier阶段有一些关键特点。首先，k工们挖到一个区块后会得到奖励，奖励是以以太币的形式给予，每个区块奖励是5个ETH。其次，有一个叫做Gas的概念。最开始，每个区块的Gas上限被固定在5000，这意味着网络上的操作有限。这样做是为了给k工和用户提供一个过渡期，让他们开始在以太坊上工作和使用客户端。几天后，Gas上限解除，网络可以正常处理交易和智能合约。
另外还有一个叫做Canary的合约，用来告知用户哪些链可能受到攻击。Canary合约的值可以是0或1。如果合约的值是1，客户端就知道这条链有问题，可以避开这条无效的链。这个Canary合约起到了保护网络安全的作用。
在这个阶段，以太坊的用户界面非常简单，只能通过命令行进行操作，没有图形界面。整个网络是可用的，但只有对以太坊熟悉并有经验的人才能够使用。
后来，在Frontier阶段的两个月后，取消了Gas上限限制，Gas的默认价格被设置为50gwei，并引入了一个叫做难度炸弹机制。难度炸弹的目的是为了将网络从工作量证明转变为权益证明。当算力过高导致k工无法挖到任何一个区块时，就是转变为PoS的最佳时机。可以说，从以太坊的早期阶段就已经有了转PoS的计划。
所以，从那时起，以太坊正式进入了一个准可用的PoW挖矿时代，当时以太坊的价格是每个1.24美元。
家园升级-2016年3月14日
家园升级是以太坊发布的第二个重要版本，也是以太坊进行的第一次硬分叉，标志着以太坊的路线图进入第二阶段。这个版本带来了一些重要的改进。其中最重要的是对智能合约的优化，并为智能合约语言Solidity引入了全新的代码。此外，该版本还发布了桌面钱包Mist，让用户可以持有和交易以太币，以及编写和部署智能合约。然而，Mist项目在2019年初宣布停止开发。
家园升级是最早实施的以太坊改进提案之一，其中包含了3个具体的改进提案，分别是EIP-2、EIP-7和EIP-8。
EIP-2将通过交易创建智能合约的成本从21000Gas提高到53000Gas。之前，通过合约创建合约的成本比通过交易创建合约的成本更高。通过提高通过交易创建合约的成本，EIP-2鼓励用户重新采用通过合约来创建合约的方法。
EIP-7增加了一个名为DELEGATECALL的新函数，方便代码的复用。这个操作码类似于CALLCODE，但不同之处在于它将发送方和数值从父作用域发送到子作用域，也就是说，被创建的调用与原始调用拥有相同的发送方和数值。
EIP-8是一项面向未来的网络升级计划改进提案，对网络协议devp2p进行了向前兼容。这个改进确保以太坊网络上的所有客户端软件都能适应未来的网络协议升级。
在这个时期，以太坊的价格是每个12.5美元。
DAO分叉-2016年7月20日
除了计划内的以太坊升级和硬分叉，还有一次非常重要的事件发生在2016年。这个事件涉及一个叫做TheDAO的去中心化自治组织项目，他们通过发行代币筹集了1.5亿美元的资金。然而，就在6月份，黑客利用了TheDAO的合约漏洞，盗走了价值数千万美元的以太币。
面对这个巨大的损失，以太坊社区的大部分成员决定进行一次硬分叉。他们的目标是恢复被盗的以太币，并修复合约中的漏洞。但并非所有人都同意这次硬分叉，还有一部分人选择继续在原始链上挖矿和交易。因此，被盗的以太币未能在原始链上恢复，而形成了一个新的分支，被称为以太经典。
从那时起，以太坊就分成了两个网络，分别是以太坊和以太经典。每个网络都有自己的支持者和社区。这是为什么以太坊存在两个网络的原因。
在那个时候，以太坊的价格是每个12.54美元。
大都会：拜占庭升级-2017年10月16日
经过前沿和家园两个重要升级，以太坊即将迎来下一个阶段的升级，名为大都会。由于大都会升级内容较多，计划分为两个阶段进行：拜占庭和君士坦丁堡。
这次硬分叉包含了9个改进提案，涉及了操作码、智能合约等底层的更新。其中一项重要的改变是将“难度炸弹”推迟到一年半后，并将区块奖励从5个以太币减少到3个以太币。在难度炸弹被拆除之前，区块的生成时间接近30秒。此外，还增加了对其他合约进行非状态变化调用的能力，并引入了一些密码学方法，以支持以太坊的第二层扩展。
在这个时期，以太坊的价格是每个334.32美元。
大都会：君士坦丁堡升级-2019年2月28日
大都会升级的第二阶段君士坦丁堡原定于2019年1月中旬上线，但在1月15日，一家名为ChainSecurity的安全审计公司发布了一份报告，指出其中一个升级存在让攻击者有机会窃取资金的风险。针对这个安全问题，以太坊核心开发者和社区成员进行了投票，并决定暂时推迟升级，直到问题得到解决。
最终，以太坊基金会决定在2019年2月28日进行“大都会”的最后一步，也就是名为君士坦丁堡的硬分叉。这次升级包含了6个改进。其中一些改进确保了在实施PoS工作机制之前，区块链不会被冻结；优化了以太坊虚拟机中的Gas成本问题；增加了地址创建的交互能力。有趣的是，同时进行的还有一个名为圣彼得堡的硬分叉，它去除了之前在君士坦丁堡中的一个改进提案。在这次升级中，除了技术调整外，难度炸弹再次被推迟了12个月，并且区块奖励从3个以太币减少到2个以太币。
此次升级还引入了EIP1014中的一项新指令，称为CREATE2，它允许在合约被正式部署之前预先计算合约地址。这类似于比特币闪电网络的状态通道概念，可以在链下进行计算，然后在链上部署相应的合约进行结算。
在这个时期，以太坊的价格是每个136.29美元。
伊斯坦布尔升级-2019年12月8日
以太坊2.0计划在2020年启动第一阶段，但在完全上线之前，大多数用户和开发者可能还会主要使用以太坊1.X版本。因此，后续1.X版本的更新也非常重要。在这其中，伊斯坦布尔硬分叉是一个重要的里程碑，于12月8日激活，包含了6个改进。
这次升级的目标是继续优化以太坊虚拟机中的Gas成本问题，提高系统对分布式拒绝服务攻击的复原能力，加强基于SNARKs和STARKs验证机制的Layer2扩展解决方案的性能。此外，还实现了以太坊和零币的互操作性，以及允许以太坊智能合约引入更多创造性的功能。
根据以太坊创始人VitalikButerin的说法，这次升级后，普通每秒交易数将提高约5%到10%，而对于Layer2技术Rollup来说，性能提升可达到约4倍。这意味着以太坊网络可以处理更多的交易并实现更高的效率。
在这个时期，以太坊的价格是每个151.06美元。
谬尔冰川升级-2020年1月2日
在伊斯坦布尔升级完成不到一个月后，以太坊紧急临时进行了另一次升级，这是非常罕见的情况。原因是一些用户和开发者发现以太坊的区块生成间隔略微增加，这可能导致以太坊网络的每秒交易数下降。
以太坊开发者们进行了讨论，有人提议在区块高度达到9,200,000时进行一次紧急升级，代号为「谬尔冰川」。这次升级的目的是移除难度炸弹，这是一种机制，会使得区块生成时间逐渐增长。预计这次升级将在2019年12月31日前后发生。
根据开发者在讨论组中的数据，移除难度炸弹之前，以太坊的区块生成时间将继续增长，可能在1月6日左右达到每25至30秒生成一个区块的时间。
在这个时期，以太坊的价格是每个127.18美元。
柏林升级-2021年4月15日
从这个版本开始，以太坊的升级代号将按照以太坊开发者大会Devcon的顺序命名。第一届Devcon会议是在柏林举办的，因此这个版本被称为柏林升级。
在之前的规划中，以太坊计划在伊斯坦布尔升级中实施许多改进。但由于各种原因，一部分改进提案没有及时纳入伊斯坦布尔升级，而是被延迟到了柏林升级中。
在柏林升级中，以太坊进行了优化以太坊虚拟机中的Gas成本问题，这意味着用户在进行交易和智能合约操作时将更加高效。此外，柏林升级还增加了对多种交易类型的支持，使得以太坊网络更加灵活和适应不同的交易需求。
在这个时期，以太坊的价格是每个2454美元。
伦敦升级-2021年8月5日
本次以太坊的升级涉及了五个提案，它们分别是EIP-1559、EIP-3198、EIP-3529、EIP-3541和EIP-3554。其中，对以太坊影响最大的提案之一是EIP-1559。这个提案的目标是改变以太坊的手续费结构，将手续费分为基础费和矿工费，并通过销毁部分基础费来减少ETH的流通量。
在以前的机制中，以太坊的区块打包是通过拍卖的方式进行的，高出价的Gas会全部给到k工。但是，EIP-1559改变了这种机制，将Gas费用分为两部分：一部分给k工，另一部分被销毁。这样做的结果是，以太坊进入了一个通缩时代，因为每次交易都会减少ETH的总供应量。
在当前的时期，以太坊的价格为每个2621美元。
巴黎升级-2022年9月15日
本次以太坊的升级是非常重要的，它直接修改了以太坊的执行层和共识层，将主网从PoW共识机制转变为PoS共识机制。这个升级对以太坊网络的规则做出了一些改变，具体包括以下几个方面：
首先，验证节点的变更。原来的k工节点将被替换成验证节点。验证节点需要抵押32个ETH，并运行相应的软件来参与网络验证和打包区块。
其次，出块奖励的改变。原来的出块奖励将取消，取而代之的是通过交易费用来获取收益。
交易费用机制也有所改变。在新版本中，交易费用将直接支付给验证节点，而不再支付给以太坊基金会。
还有一个重要的改进是动态手续费机制的引入。新版本中增加了一个名为"EIP-1559"的新特性，它可以动态调整手续费价格，使得用户可以更快地完成交易并减少过高的手续费。
另外，状态存储方式也得到了优化。新版本采用了一种名为"Rollups"的技术，在侧链上存储大量数据，并将其汇总到主链上，从而减轻了主链的负担，提高了整个系统的效率和可扩展性。
最后，合约执行方式也有所改善。新版本引入了一种名为"EVM384"的虚拟机，它可以提高合约执行的效率和安全性。
总的来说，以太坊的巴黎升级通过改进共识机制、优化交易费用机制、改善状态存储方式以及提高合约执行效率等方面，大幅度提高了以太坊网络的可扩展性和效率。
当前以太坊的价格为每个1472美元
上海升级-2023年4月12日
上海升级是以太坊网络合并后的首次重大升级，也是以太坊路线图上的一个重要里程碑。这次升级带来了三个主要的变化：
首先，上海升级解锁了以太坊的质押提款功能。这意味着参与验证的人可以从他们质押的ETH中提取部分资金。这样做不仅有利于保持以太坊网络的活力，还有助于以太坊的可持续发展，吸引更多的验证者加入网络。
其次，上海升级降低了在以太坊区块链上运行的Layer-2解决方案的Gas费用。这使得以太坊变得更快、更便宜，可以进一步优化交易的Gas费用。
作为支持智能合约的最大区块链网络，上海升级通过引入EOF来保持以太坊在这一领域的领先地位。
当前以太坊的价格为每个1917美元。
坎昆升级-2023年第四季度
坎昆升级是对以太坊区块链的额外升级，紧随上海升级之后实施。该升级引入了EIP-4844和可能的EIP-6969，主要旨在推动以太坊Layer2实现成本降低和速度提高的目标。预计通过坎昆升级，以太坊Layer2的速度将提高10倍甚至有可能提高100倍，并且交易成本更低。
以太坊Layer1的费用一直较高，迫切需要改进来降低整体操作费用。目前，以太坊上的扩展解决方案主要是Layer2的Rollups。Rollups确实帮助用户节约了许多Gas费用，例如Optimism项目的Gas费用仅为0.001gwei，远低于以太坊第一层主网的费用；ZKRollups的解决方案具有更好的数据压缩性能，且不需要包含签名数据，费用更低，甚至可以降至以太坊第一层主网费用的百分之一。然而，对于更广泛的用户来说，即使经过Rollups解决方案，Gas费用仍然是相对昂贵的负担。此外，以太坊处理并行交易的效率仍然较低，每秒钟最多只能处理几十个交易，这需要新的改进方案来提高可扩展性。
分片是解决上述问题的一种强大改进方法，但当前的以太坊尚未实施。因此，EIP-4844的适时提出成为一个适用于现阶段以太坊的权衡方案，为以太坊未来实现整体数据分片奠定了前期的技术基础。EIP-4844被称为“Proto-danksharding”，它引入了一种新的交易类型，可以使用更低的费用将数据存储在称为Blob的空间中，从而极大地降低了Layer2的费用。
除了备受关注的EIP-4844，坎昆升级还确定了实施其他改进提案，包括：
EIP-1153：添加了瞬态存储操作码，用于解决区块内部通信的解决方案。
EIP-6780：修改了SELFDESTRUCT操作码的功能，为未来以太坊应用VerkleTree架构做准备。
除了ETH本身，坎昆升级还涉及一些其他值得关注的项目:
Layer2
坎昆升级对于Layer2来说是最大的受益者，而在Layer2领域中，具备先发优势的Arbitrum和Optimism是值得关注的项目。它们将在坎昆升级后迎来更大的发展机遇。同时，像GMX、RDNT、Magic等Arbitrum生态系统中的领先应用程序也将随着Layer2的蓬勃发展而迎来更大的发展。除此之外，基于OptimisticRollup技术的项目Metis，以及类似Optimism的BobaNetwork等项目也有望在坎昆升级的红利下获得进一步改进和发展。
ZK-Rollups
坎昆升级将给zkRollup这种被业界认为更高级的解决方案带来机遇，而其中的zkSync、StarkNet和Scroll是该领域中最知名的三个项目。虽然这三个项目目前还没有正式发布，但它们都具有巨大的潜力。
zkSync是由MatterLabs开发的扩展方案，基于ZK-Rollup架构。它主要针对支付用途的1.0主网和全面兼容以太坊虚拟机的通用2.0测试网。最近，zkSync升级到了2.0版本，支持使用任意代币支付网络费用，大大提高了用户的灵活性。
StarkNet是一种去中心化的Validity-Rollup，它作为Layer2在以太坊上运行，使得任何应用程序都能够实现大规模扩展，而不会影响到以太坊的可组合性和安全性。
Scroll是一种基于zkEVM的zkRollup，作为Layer2的解决方案，它旨在解决以太坊网络的拥堵问题。
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