今年以太坊按照計劃共會進行兩次重要升級，分別是已在4月12日完成的上海升級，與預計第四季度進行的坎昆升級。
按照以太坊官方文檔，自2013年白皮書發佈至今，共產生了24個里程碑事件，其中大多爲分叉升級，相對重要的爲12個升級。
區塊鏈技術直到現在也可以被視爲一個新興的技術，儘管其中的基本概念如密碼學、去中心化、點對點網絡和交易已經被研究了數十年。然而，直到比特幣在2008年誕生之後，人們纔開始相信這些概念可以結合起來，創造出實用的產品。特別是以太坊，直到2015年才以一個公開且可用的形式出現在人們的視野中。
儘管以太坊的發展時間線和具體細節有所變化，但它一直按照計劃推進，並不斷升級協議，以提高可用性、安全性、功能性和去中心化程度。
本文將回顧和梳理以太坊歷史上重要的硬分叉和升級，並介紹坎昆升級可能帶來的變化。
前沿（ Frontier ）升級 - 2015 年 7 月 30 日
2015年7月30日是以太坊創世區塊生成的日子，也是以太坊開始的第一階段。在這個階段，叫做Frontier，主要是爲區塊鏈開發者和節點參與者準備的。人們可以通過挖k的方式參與，挖到區塊的k工會得到一定數量的以太幣作爲獎勵。在這個階段，人們也可以上傳智能合約。
Frontier階段有一些關鍵特點。首先，k工們挖到一個區塊後會得到獎勵，獎勵是以以太幣（ETH）的形式給予，每個區塊獎勵是5個ETH。其次，有一個叫做Gas的概念。最開始，每個區塊的Gas上限被固定在5000，這意味着網絡上的操作有限。這樣做是爲了給k工和用戶提供一個過渡期，讓他們開始在以太坊上工作和使用客戶端。幾天後，Gas上限解除，網絡可以正常處理交易和智能合約。
另外還有一個叫做Canary的合約，用來告知用戶哪些鏈可能受到攻擊。Canary合約的值可以是0或1。如果合約的值是1，客戶端就知道這條鏈有問題，可以避開這條無效的鏈。這個Canary合約起到了保護網絡安全的作用。
在這個階段，以太坊的用戶界面非常簡單，只能通過命令行進行操作，沒有圖形界面。整個網絡是可用的，但只有對以太坊熟悉並有經驗的人才能夠使用。
後來，在Frontier階段的兩個月後，取消了Gas上限限制，Gas的默認價格被設置爲50 gwei，並引入了一個叫做難度炸彈機制。難度炸彈的目的是爲了將網絡從工作量證明（PoW）轉變爲權益證明（PoS）。當算力過高導致k工無法挖到任何一個區塊時，就是轉變爲PoS的最佳時機。可以說，從以太坊的早期階段就已經有了轉PoS的計劃。
所以，從那時起，以太坊正式進入了一個準可用的PoW挖礦時代，當時以太坊的價格是每個1.24美元。
家園（Homestead）升級 - 2016 年 3 月 14 日
家園升級是以太坊發佈的第二個重要版本，也是以太坊進行的第一次硬分叉，標誌着以太坊的路線圖進入第二階段。這個版本帶來了一些重要的改進。其中最重要的是對智能合約的優化，併爲智能合約語言Solidity引入了全新的代碼。此外，該版本還發布了桌面錢包Mist，讓用戶可以持有和交易以太幣（ETH），以及編寫和部署智能合約。然而，Mist項目在2019年初宣佈停止開發。
家園升級是最早實施的以太坊改進提案（EIP）之一，其中包含了3個具體的改進提案，分別是EIP-2、EIP-7和EIP-8。
EIP-2將通過交易創建智能合約的成本從21000 Gas提高到53000 Gas。之前，通過合約創建合約的成本比通過交易創建合約的成本更高。通過提高通過交易創建合約的成本，EIP-2鼓勵用戶重新採用通過合約來創建合約的方法。
EIP-7增加了一個名爲DELEGATECALL的新函數，方便代碼的複用。這個操作碼類似於CALLCODE，但不同之處在於它將發送方和數值從父作用域發送到子作用域，也就是說，被創建的調用與原始調用擁有相同的發送方和數值。
EIP-8是一項面向未來的網絡升級計劃改進提案，對網絡協議devp2p進行了向前兼容。這個改進確保以太坊網絡上的所有客戶端軟件都能適應未來的網絡協議升級。
在這個時期，以太坊的價格是每個12.5美元。
DAO 分叉（DAO Fork） - 2016 年 7 月 20 日
除了計劃內的以太坊升級和硬分叉，還有一次非常重要的事件發生在2016年。這個事件涉及一個叫做The DAO的去中心化自治組織項目，他們通過發行代幣籌集了1.5億美元的資金。然而，就在6月份，黑客利用了The DAO的合約漏洞，盜走了價值數千萬美元的以太幣（ETH）。
面對這個巨大的損失，以太坊社區的大部分成員決定進行一次硬分叉。他們的目標是恢復被盜的以太幣，並修復合約中的漏洞。但並非所有人都同意這次硬分叉，還有一部分人選擇繼續在原始鏈上挖礦和交易。因此，被盜的以太幣未能在原始鏈上恢復，而形成了一個新的分支，被稱爲以太經典（ETC）。
從那時起，以太坊就分成了兩個網絡，分別是以太坊（ETH）和以太經典（ETC）。每個網絡都有自己的支持者和社區。這是爲什麼以太坊存在兩個網絡的原因。
在那個時候，以太坊的價格是每個12.54美元。
大都會：拜占庭升級 - 2017 年 10 月 16 日
經過前沿和家園兩個重要升級，以太坊即將迎來下一個階段的升級，名爲大都會（Metropolis）。由於大都會升級內容較多，計劃分爲兩個階段進行：拜占庭（Byzantium）和君士坦丁堡（Constantinople）。
這次硬分叉包含了9個改進提案（EIP），涉及了操作碼、智能合約等底層的更新。其中一項重要的改變是將“難度炸彈”推遲到一年半後，並將區塊獎勵從5個以太幣減少到3個以太幣。在難度炸彈被拆除之前，區塊的生成時間接近30秒。此外，還增加了對其他合約進行非狀態變化調用的能力，並引入了一些密碼學方法，以支持以太坊的第二層擴展。
在這個時期，以太坊的價格是每個334.32美元。
大都會：君士坦丁堡升級 - 2019 年 2 月 28 日
大都會升級的第二階段君士坦丁堡（Constantinople）原定於2019年1月中旬上線，但在1月15日，一家名爲ChainSecurity的安全審計公司發佈了一份報告，指出其中一個升級存在讓攻擊者有機會竊取資金的風險。針對這個安全問題，以太坊核心開發者和社區成員進行了投票，並決定暫時推遲升級，直到問題得到解決。
最終，以太坊基金會決定在2019年2月28日進行“大都會”的最後一步，也就是名爲君士坦丁堡的硬分叉。這次升級包含了6個改進。其中一些改進確保了在實施PoS（權益證明）工作機制之前，區塊鏈不會被凍結；優化了以太坊虛擬機中的Gas成本問題；增加了地址創建的交互能力。有趣的是，同時進行的還有一個名爲聖彼得堡的硬分叉，它去除了之前在君士坦丁堡中的一個改進提案。在這次升級中，除了技術調整外，難度炸彈再次被推遲了12個月，並且區塊獎勵從3個以太幣減少到2個以太幣。
此次升級還引入了EIP 1014中的一項新指令，稱爲CREATE 2，它允許在合約被正式部署之前預先計算合約地址。這類似於比特幣閃電網絡的狀態通道概念，可以在鏈下進行計算，然後在鏈上部署相應的合約進行結算。
在這個時期，以太坊的價格是每個136.29美元。
伊斯坦布爾（Istanbul）升級 - 2019 年 12 月 8 日
以太坊2.0計劃在2020年啓動第一階段，但在完全上線之前，大多數用戶和開發者可能還會主要使用以太坊1.X版本。因此，後續1.X版本的更新也非常重要。在這其中，伊斯坦布爾硬分叉是一個重要的里程碑，於12月8日激活，包含了6個改進。
這次升級的目標是繼續優化以太坊虛擬機中的Gas成本問題，提高系統對分佈式拒絕服務攻擊的復原能力，加強基於SNARKs和STARKs驗證機制的Layer 2擴展解決方案的性能。此外，還實現了以太坊和零幣（Zcash）的互操作性，以及允許以太坊智能合約引入更多創造性的功能。
根據以太坊創始人Vitalik Buterin的說法，這次升級後，普通每秒交易數（TPS）將提高約5%到10%，而對於Layer 2技術Rollup來說，性能提升可達到約4倍。這意味着以太坊網絡可以處理更多的交易並實現更高的效率。
在這個時期，以太坊的價格是每個151.06美元。
謬爾冰川（Muir Glacier）升級 - 2020 年 1 月 2 日
在伊斯坦布爾升級完成不到一個月後，以太坊緊急臨時進行了另一次升級，這是非常罕見的情況。原因是一些用戶和開發者發現以太坊的區塊生成間隔略微增加，這可能導致以太坊網絡的每秒交易數（TPS）下降。
以太坊開發者們進行了討論，有人提議在區塊高度達到9,200,000時進行一次緊急升級，代號爲「謬爾冰川」。這次升級的目的是移除難度炸彈，這是一種機制，會使得區塊生成時間逐漸增長。預計這次升級將在2019年12月31日前後發生。
根據開發者在討論組中的數據，移除難度炸彈之前，以太坊的區塊生成時間將繼續增長，可能在1月6日左右達到每25至30秒生成一個區塊的時間。
在這個時期，以太坊的價格是每個127.18美元。
柏林（Berlin）升級 - 2021 年 4 月 15 日
從這個版本開始，以太坊的升級代號將按照以太坊開發者大會 Devcon 的順序命名。第一屆 Devcon 會議是在柏林舉辦的，因此這個版本被稱爲柏林升級。
在之前的規劃中，以太坊計劃在伊斯坦布爾升級中實施許多改進。但由於各種原因，一部分改進提案沒有及時納入伊斯坦布爾升級，而是被延遲到了柏林升級中。
在柏林升級中，以太坊進行了優化以太坊虛擬機中的 Gas 成本問題，這意味着用戶在進行交易和智能合約操作時將更加高效。此外，柏林升級還增加了對多種交易類型的支持，使得以太坊網絡更加靈活和適應不同的交易需求。
在這個時期，以太坊的價格是每個2454美元。
倫敦（London）升級 - 2021 年 8 月 5 日
本次以太坊的升級涉及了五個提案，它們分別是EIP-1559、EIP-3198、EIP-3529、EIP-3541和EIP-3554。其中，對以太坊影響最大的提案之一是EIP-1559。這個提案的目標是改變以太坊的手續費結構，將手續費分爲基礎費和礦工費，並通過銷燬部分基礎費來減少ETH的流通量。
在以前的機制中，以太坊的區塊打包是通過拍賣的方式進行的，高出價的Gas會全部給到k工。但是，EIP-1559改變了這種機制，將Gas費用分爲兩部分：一部分給k工，另一部分被銷燬。這樣做的結果是，以太坊進入了一個通縮時代，因爲每次交易都會減少ETH的總供應量。
在當前的時期，以太坊的價格爲每個2621美元。
巴黎升級（The Merge ）- 2022 年 9 月 15 日
本次以太坊的升級是非常重要的，它直接修改了以太坊的執行層和共識層，將主網從PoW共識機制轉變爲PoS共識機制。這個升級對以太坊網絡的規則做出了一些改變，具體包括以下幾個方面：
首先，驗證節點的變更。原來的k工節點將被替換成驗證節點。驗證節點需要抵押32個ETH，並運行相應的軟件來參與網絡驗證和打包區塊。
其次，出塊獎勵的改變。原來的出塊獎勵將取消，取而代之的是通過交易費用來獲取收益。
交易費用機制也有所改變。在新版本中，交易費用將直接支付給驗證節點，而不再支付給以太坊基金會。
還有一個重要的改進是動態手續費機制的引入。新版本中增加了一個名爲"EIP-1559"的新特性，它可以動態調整手續費價格，使得用戶可以更快地完成交易並減少過高的手續費。
另外，狀態存儲方式也得到了優化。新版本採用了一種名爲"Rollups"的技術，在側鏈上存儲大量數據，並將其彙總到主鏈上，從而減輕了主鏈的負擔，提高了整個系統的效率和可擴展性。
最後，合約執行方式也有所改善。新版本引入了一種名爲"EVM 384"的虛擬機，它可以提高合約執行的效率和安全性。
總的來說，以太坊的巴黎升級通過改進共識機制、優化交易費用機制、改善狀態存儲方式以及提高合約執行效率等方面，大幅度提高了以太坊網絡的可擴展性和效率。
當前以太坊的價格爲每個1472美元
上海升級 - 2023 年 4 月 12 日
上海升級是以太坊網絡合並後的首次重大升級，也是以太坊路線圖上的一個重要里程碑。這次升級帶來了三個主要的變化：
首先，上海升級解鎖了以太坊的質押提款功能。這意味着參與驗證的人可以從他們質押的ETH中提取部分資金。這樣做不僅有利於保持以太坊網絡的活力，還有助於以太坊的可持續發展，吸引更多的驗證者加入網絡。
其次，上海升級降低了在以太坊區塊鏈上運行的Layer-2解決方案的Gas費用。這使得以太坊變得更快、更便宜，可以進一步優化交易的Gas費用。
作爲支持智能合約的最大區塊鏈網絡，上海升級通過引入EOF（EVM Object Format）來保持以太坊在這一領域的領先地位。
當前以太坊的價格爲每個1917美元。
坎昆（Cancun）升級 - 2023 年 第四季度（預計）
坎昆升級是對以太坊區塊鏈的額外升級，緊隨上海升級之後實施。該升級引入了EIP-4844和可能的EIP-6969，主要旨在推動以太坊 Layer 2 實現成本降低和速度提高的目標。預計通過坎昆升級，以太坊 Layer 2 的速度將提高10倍甚至有可能提高100倍，並且交易成本更低。
以太坊 Layer 1 的費用一直較高，迫切需要改進來降低整體操作費用。目前，以太坊上的擴展解決方案主要是Layer 2的Rollups。Rollups確實幫助用戶節約了許多Gas費用，例如Optimism項目的Gas費用僅爲0.001 gwei，遠低於以太坊第一層主網的費用；ZK Rollups的解決方案具有更好的數據壓縮性能，且不需要包含簽名數據，費用更低，甚至可以降至以太坊第一層主網費用的百分之一。然而，對於更廣泛的用戶來說，即使經過Rollups解決方案，Gas費用仍然是相對昂貴的負擔。此外，以太坊處理並行交易的效率仍然較低，每秒鐘最多隻能處理幾十個交易，這需要新的改進方案來提高可擴展性。
分片（Sharding）是解決上述問題的一種強大改進方法，但當前的以太坊尚未實施。因此，EIP-4844的適時提出成爲一個適用於現階段以太坊的權衡方案，爲以太坊未來實現整體數據分片奠定了前期的技術基礎。EIP-4844被稱爲“Proto-danksharding”，它引入了一種新的交易類型，可以使用更低的費用將數據存儲在稱爲Blob的空間中，從而極大地降低了Layer 2的費用。
除了備受關注的EIP-4844，坎昆升級還確定了實施其他改進提案，包括：
EIP-1153：添加了瞬態存儲操作碼（Transient Storage Opcodes），用於解決區塊內部通信的解決方案。
EIP-6780：修改了SELFDESTRUCT操作碼的功能，爲未來以太坊應用Verkle Tree架構做準備。
除了ETH本身，坎昆升級還涉及一些其他值得關注的項目:
Layer 2
坎昆升級對於Layer 2來說是最大的受益者，而在Layer 2領域中，具備先發優勢的Arbitrum和Optimism是值得關注的項目。它們將在坎昆升級後迎來更大的發展機遇。同時，像GMX、RDNT、Magic等Arbitrum生態系統中的領先應用程序也將隨着Layer 2的蓬勃發展而迎來更大的發展。除此之外，基於OptimisticRollup技術的項目Metis，以及類似Optimism的Boba Network等項目也有望在坎昆升級的紅利下獲得進一步改進和發展。
ZK-Rollups
坎昆升級將給zkRollup這種被業界認爲更高級的解決方案帶來機遇，而其中的zkSync、StarkNet和Scroll是該領域中最知名的三個項目。雖然這三個項目目前還沒有正式發佈，但它們都具有巨大的潛力。
zkSync是由Matter Labs開發的擴展方案，基於ZK-Rollup架構。它主要針對支付用途的1.0主網和全面兼容以太坊虛擬機的通用2.0測試網。最近，zkSync升級到了2.0版本，支持使用任意代幣支付網絡費用，大大提高了用戶的靈活性。
StarkNet是一種去中心化的Validity-Rollup，它作爲Layer 2在以太坊上運行，使得任何應用程序都能夠實現大規模擴展，而不會影響到以太坊的可組合性和安全性。
Scroll是一種基於zkEVM的zkRollup，作爲Layer 2的解決方案，它旨在解決以太坊網絡的擁堵問題。$坎昆升級$ETH