君士坦丁堡前叉系列 | 细数以太坊的四个发展阶段

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如果你最近搜索“以太坊”一词，铺天盖地的新闻和文章一定与“君士坦丁堡分叉”有关。

预计将于 1 月 16 日发生的君士坦丁堡分叉是以太坊社区为改进以太坊网络而进行的一次基本上没有争议的硬分叉升级。 这个分叉是以太坊“大都市”发展阶段的最后一步。

以太坊的目标是成为“世界计算机”。 但在达到这个目标之前，它需要经历不同的成长阶段，就像电脑系统升级一样。

四个发展阶段

按照以太坊的发展路线，一共需要经历四个发展阶段。 每个发展阶段都会增加新的功能，提高可用性和网络安全性，从而不断提高以太坊的可扩展性。 四个发展阶段是：

1）Frontier（Frontier，2015 年 7 月）：以太坊网络首次上线，开发者可以在上面挖以太坊，开始开发 dApp 和各种工具。

2）宅基地（Homestead, March 2016）：以太坊发布第一个正式版本，优化协议，为后续升级打下基础，加快交易速度。

3）大都会（Metropolis，2017年10月）：该阶段将分两个阶段上线，分别是拜占庭（Byzantium，2017年10月）和君士坦丁堡（Constantinople，2019年1月）。 车间变得更轻、更快、更安全。

4）Serenity（时间待定）：这个阶段会带来期待已久的PoS共识，采用Casper共识算法。

所有这些更新都将帮助以太坊扩展、提高以太坊交易速度并降低交易费用。

当前阶段：大都会

大都市阶段的以太坊更轻、更快、更安全，可以为智能合约开发者提供更高的灵活性。

大都会将分为两个核心升级：拜占庭和君士坦丁堡。 第一次硬分叉（拜占庭）发生在 2017 年 10 月。第二次（君士坦丁堡）预计发生在 1 月 16 日。

每个阶段都包含一系列以太坊改进提案，简称 EIP。 拜占庭共有 9 个 EIP，以提高以太坊网络的隐私性、可扩展性和安全性。 拜占庭分叉后，区块确认时间更快，交易手续费更低。

以下是大都会阶段的主要更新：

隐私

在Metropolis阶段，开发者获得了一种新的隐私工具——有效验证链上zk-SNARKs，即零知识简洁非交互知识证明。

零知识证明可以证明陈述的真实性，而不会透露任何超出它试图证明的信息。 比如我想向小明证明我知道一台电脑的开机密码，只需要输入开机密码即可，不需要让他知道密码是多少。

那么零知识证明对以太坊有什么影响呢？ 这意味着不需要在链上存储某些隐私信息，可以隐藏交易中的发送方、接收方、金额、数据等信息。

除了 zkSNARKs，以太坊现阶段也会使用 Ring Singature。 环签名是一种数字签名方案，是一种简化的群签名。 在环签名中，只有环成员，没有管理者，不需要环成员之间的合作。

帐户抽象

在软件工程中，抽象是一个问题，它允许开发人员以一定的抽象思维进行思考，隐藏对手头问题不重要的细节，并防止最终用户重载细节。 这让用户可以更好地控制他们的私钥，并提高合约支付挖矿费用的能力。 抽象还降低了量子计算攻击的风险。

挖矿难度炸弹

这个难度炸弹会将以太坊从工作证明 (PoW) 转移到股权证明 (PoS)。 这将使挖矿变得更加困难，矿工的利润也会减少。 每个区块的奖励从 3 ETH 更改为 2 ETH。

最后阶段：宁静

这是以太坊路线图的最后阶段，将把以太坊网络从 PoW 转换为 PoS。 Serenity 阶段的愿景是以太坊网络的主流采用。

工作量证明

大多数区块链采用工作量证明，这意味着矿工的挖矿难度会逐渐增加，需要更多的电力和算力。

PoW 的问题是它会越来越中心化，某些矿业公司会控制比特币的哈希值。

随着挖矿难度越来越大，需要的硬件和电力越来越多，挖矿成本也越来越高。 因此，个人挖矿会越来越少，而集中在某些矿业公司。

这会造成什么问题？ 如果这些矿池联合起来，他们可以发起 51% 攻击，阻止新交易被确认，并停止用户之间的支付。

权益证明

以太坊解决这个问题的方法是 PoS。 这意味着验证者（而不是矿工）通过下注来抵押以太币来“验证”区块。 如果区块被验证，验证者将获得与赌注成比例的奖励。 如果您投注错误的方块，您的投注将被取消。

PoS 也有助于解决 PoW 的一些问题：实现去中心化，提高能源效率，帮助以太坊扩容。

封壳机

Casper 是以太坊权益证明协议的名称，有两个版本。 一个由 Vlad Zamfir 领导以太坊的发展前景以太坊的发展前景，另一个是由 Vitalik Buterin 领导的 FFG（friendly finality gadget）。

同样，会有一些人通过将代币锁定在特定钱包中来进行投注。 这些投注者通过年度以太奖金获得奖励。 因此，您持有的 ETH 越多，您获得的份额就越多。

在 PoS 机制中，无论发生什么，都会赢得奖励，不会有任何损失。 失去你的股份的唯一方法是恶意验证错误的区块。

Caper走向PoS共识，杜绝51%攻击的发生，进一步保障以太坊网络的安全。

以太坊如何扩容

Casper 将为以太坊的扩展和主流采用做好准备。 为了实现这个目标，以太坊需要处理大量的交易。 否则，成本会飙升，交易时间会更长。

Vitalik 提出了一个计划，通过分片技术帮助以太坊扩展。 通过分片技术，交易不必按线性顺序执行，而是可以并行发生。 这就像自己下载歌曲和使用 torrent（种子）下载歌曲与成千上万人下载文件之间的区别。

Sharding 也就是将区块链数据划分的过程，让每个节点只需要关心区块链的一小部分。 这允许以太坊每秒处理数千笔交易——所有交易都在同一条链上。

各种交易方式的TPS比较：

由此可见，比特币和以太坊要超过目前Visa的交易速度还有很长的路要走。

等离子体

与比特币类似，以太坊也存在可扩展性问题，这会减慢交易时间，尤其是在 ICO 期间。 Plasma 是以太坊可扩展性问题的解决方案。 它是由 Vitalik Buterin 与 Raiden Network 的 Joseph Poon 合作完成的。

根据 Vitalik 的说法，需要解决四个问题才能将以太坊推向新的高度：隐私、共识安全、智能合约安全和可扩展性（最大的问题）。

边疆-故乡-大都市-宁静，这四个浪漫的名字共同描绘着我们心目中一个由贫瘠走向繁荣又回归宁静的世界。

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当前的以太坊正处于各个繁华的“大都市”阶段，矿工、交易员、开发者疯狂涌入，dApp数量急剧增加。

这次君士坦丁堡分叉将带领以太坊走向一个新的高度。 我们有理由相信，世界计算机“安静”的那一天终将到来。

编译：黄飞鸿