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什么是以太坊
什么是以太坊?一千个人有一千个答案,而本文想探讨的是最为一致的答案,即以太坊的协议是什么?或用更技术地描述——如果要开发以太坊的客户端(PoW链/ETH1),我需要依照什么规则?

你没法找到一份规范描述以太坊当前的共识规则,因为以太坊的协议是通过增量更新来描述的。以太坊黄皮书描述了创世时的完整协议,而每一次协议变更都称为一次硬分叉(当然,也有人尝试用「网络升级」这个表述),需要所有的客户端更新代码。简而言之,以太坊通过硬分叉来实现协议层的变化,变化的最小单元被称为以太坊改进提案(EIP, Ethereum Improvement Proposal),一次硬分叉包含一组以太坊改进提案。 本文将回顾以太坊的历次硬分叉及其中包含的改进提案,试图展现过去的七年中以太坊究竟做了什么。

历次硬分叉介绍
概况
以太坊的历次硬分叉可以通过此页面查看。自 2015 年 7 月30日上线起,共进行了 14 次硬分叉,包含 39 个 EIP(「君士坦丁堡」和「彼得堡」视为同一次)。间隔最近的两次硬分叉是 26 天,间隔最远的两次则是 490 天。

硬分叉分为「主动升级」和「被动升级」。主动升级指的是开发团队主动对以太坊协议的修正,而被动升级则是「不得不」采取的行动,以应对潜在的安全性风险。被动升级至少包括「DAO Fork」、「Tangerine Whistle」、「Spurious Dragon」、「Muir Glacier」、「Arrow Glacier」、「Gray Glacier」,它们或处置黑客盗窃(DAO Fork),或应对 DDOS 攻击(Tangerine Whistle, Spurious Dragon),或仅仅处置难度炸弹(Muir Glacier, Arrow Glacier, Gray Glacier)。而「主动升级」大致符合白皮书的规划(至少在命名上),Frontier(Frontier, Frontier Thawing)、Homestead、Metropolis(Byzantium, Constantinople/Petersburg, Istanbul),而 Berlin 和 London 则是以太坊路线图变更后的过渡性升级。此外,多次主动升级也包含了推迟难度炸弹的选项。

硬分叉是如何达成共识的呢?尽管关于硬分叉的协商并无成文规定,而是依照某种社区管理进行,但其流程发生过一次变更,标志性事件是 Martin Holst Swende 提出了「以 EIP 为中心的升级」。这种新的硬分叉协商机制首次在 Berlin 升级使用,并避免了一次大型失误,细节将在后文中介绍。

代表性硬分叉解读
历次硬分叉背后蕴含着一些代表性事件,颇具戏剧性,包括 DAO 分叉、上海 DOS、双堡奇缘和拆弹危机。

DAO 分叉
DAO 分叉事件是以太坊发展过程中最为深远的一次事件。由于 the DAO 的智能合约被黑客攻击,约 360 万 ether 被黑客盗走,但有 28 天的冻结时间。在这期间,借助 Carbonvote ,持币者表达意愿,以太坊基金会决定将这部分资金转移到新的智能合约,允许投资者提款。此次分叉产生了 Ethereum Classic,也引发了大量的社会争论。

上海 DOS
在 Devcon 2 期间,以太坊核心开发者们齐聚上海,但以太坊网络却遭遇了大量的网络流量攻击,造成了拒绝服务(DOS)。由于 EXTCODESIZE 操作码所消耗的实际系统资源远高于攻击者所需支付的手续费,攻击者反复调用该操作码,造成全网大多数节点无法追上最新区块。开发者们一面协调矿池和全节点启用受影响较小的 Parity 客户端,一面协商降低区块 gas(从 5 M 降低至 1.5 M)。最终,借助 Tangerine Whistle 和 Spurious Dragon 两次硬分叉调整了相关操作码的价格,并做了状态修建,才缓解了 DOS 攻击的影响。这次硬分叉还带来了后续影响,由于对 EIP-161(纳入在 Spurious Dragon 中)的实现不当(Go-ethereum 和 Parity 各自错误地做了实现),造成了共识分叉。

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