900亿左右！一文读懂以太坊硬分叉：君士坦丁堡

2018年12月8日，以太坊核心开发团队宣布，他们就君士坦丁堡硬分叉的激活时间达成一致，以区块7,080,000为激活点，预计在2019年1月14日至18日之间上线。

1月11日，以太坊基金会正式发布君士坦丁堡升级公告，宣布以太坊网络升级预计将于2019年1月16日进行。随后，币安、OKEx、火币等数十家交易所宣布支持以太坊君士坦丁堡叉。

君士坦丁堡硬分叉是以太坊进化为“完整体”之前最重要的一次版本升级。 之后，以太坊可能进入一个时代。

值此硬分叉升级倒计时1天之际，ZeroOne Finance Binary精心梳理了以太坊的升级过程，诚邀业内从业者和专家进行解读，带您更接近真正的“康斯坦”丁堡”。

一、以太坊的升级路径

以太坊开发始于2013年底，2014年1月，创始人Vitalik Buterin（V神）在美国佛罗里达州迈阿密举行的北美比特币大会上正式宣布了以太坊。

早在以太坊设计之初，创始人就完成了项目发展的道路规划。 为了使网络的功能更好地满足这一目的，以太坊在发展过程中将进行四大升级，即：Frontier、Homestead、Metropolis、Serenity。

网络测试：奥林匹克测试网

2014年至2015年上半年，以太坊处于全网开发测试阶段。 2015 年 5 月，以太坊在第九次概念验证期间推出了奥林匹克测试网（Olympic Testnet）。 邀请开发者社区参与网络压力测试，持有各种记录或以某种方式扰乱以太坊网络系统的用户将获得丰厚奖励。 这个阶段很短，主要是为正式进入第一阶段做准备。

第一阶段：边境

2015年7月30日，以太坊进入第一阶段——Frontier。 这个阶段主要是跑挖矿和交换交易，让社区可以跑挖矿设备，建立测试分布式应用（DApps）的环境。 现阶段，以太坊只有命令行界面，没有图形界面。 它需要非常精通整个以太坊模型，并且很好地掌握使用它的工具。

值得注意的是，这个阶段可以挖出真正的以太币，但是每块奖励只有正常奖励的10%，即每块0.59 ETH。 而且，由于现阶段的以太坊版本非常复杂，普通矿工很难参与挖矿，更多的是开发者参与挖矿。

第二阶段：家园

2016 年 3 月 14 日，以太坊进入第二阶段——Homestead——主网区块高度为 1,150,000。 本次升级主要包括几个协议变更：EIP-2（重大硬分叉变更）、EIP-7（以太坊虚拟机更新）、EIP-8（devp2p向前兼容）。

以太坊协议优化后，系统更加稳定易用，普通用户也可以开始参与挖矿。 挖矿奖励也从“Frontiers”阶段的 10% 恢复到每个区块 5 ETH 的正常奖励水平。

第三阶段：大都市

这一阶段主要包括两个硬分叉升级：拜占庭和君士坦丁堡。 这个阶段被认为是从 PoW 机制到 PoS 机制的过渡阶段。 以太坊底层协议将发生重要变化，即硬分叉升级。

拜占庭硬分叉升级已按原计划在4730000区块完成。 拜占庭升级在以太坊网络中引入了大量新特性，主要包括zk-Snarks、“revert function and return data instruction”（智能合约的灵活性）、抽象账户等。

目前整个以太坊网络处于第三阶段——大都会拜占庭（拜占庭版），也正处于君士坦丁堡硬分叉升级前夕。

第四阶段：宁静

君士坦丁堡升级完成后，下一次重大升级将使整个以太坊进入“安静”阶段，这是 PoS 机制全面实施的最后阶段。

2.君士坦丁堡硬分叉升级

君士坦丁堡硬分叉的目的非常明确——解决拜占庭分叉遗留的一系列问题，进一步改善以太坊使用成本高的局面。 同时，此次升级也是以太坊网络从PoW向PoS过渡的重要阶段。

具体而言，君士坦丁堡硬分叉升级主要体现在以下升级方面：

EIP145：引入“按位移位”运算符。 以太坊虚拟机（EVM）之前缺乏这种运算符，只支持其他逻辑和算术运算符。 “移位”运算符只能通过逻辑运算符和算术运算符来实现，现在符号原生支持“移位”运算以太坊一天能挖多少币，可以大大优化DApp开发者智能合约的Gas消耗。

EIP1014：由以太坊创始人Vitalik Buterin提出； 新增合约创建函数CREATE2，提供一种可以提前预测合约地址的合约创建方法。 本次升级可以更好地支持基于状态通道或链下交易的扩容方案，是目前主流的Layer2方案。

EIP1052：来自以太坊核心开发者Nick Johnson和Pawel Bylica； 引入了一个新的操作码，允许直接返回合约字节码的keccak256哈希值，这次升级可以有效减少大型智能合约在以太坊网络上的计算量，特别是当只需要智能合约的哈希值时。

EIP1234：本次升级主要是将现有区块奖励从3个ETH减少到2个ETH，减产33%，难度炸弹（Difficulty Bomb）延迟12个月。 这是此次升级最具争议的部分。

EIP1283：本次升级通过更改SSTORE操作代码，优化了智能合约网络存储的定价（Gas），减少了与智能合约操作量不匹配的gas消耗。

此次硬分叉升级后，以太坊网络将发生一些最显着的变化，包括：难度炸弹延迟一年、区块奖励从 3 个减少到 2 个、减少 30% 的 ETH 产量等，以及调整 Gas消耗。

3.难度炸弹和“冰河时代”

在本次升级中，难度炸弹是一个颇受争议的地方。 难度炸弹是什么鬼？

简而言之，难度炸弹是指在计算挖矿难度时，在根据出块时间和前一个区块的难度进行调整的基础上，增加一个每10万个区块呈指数增长的难度系数。

按照这个计算规则，随着以太坊区块高度的增加，出块的难度也会大大增加，矿工挖出新区块的难度也会增加。 挖矿难度越来越大，到最后矿工很难挖出新的区块。 此时，已经到了被称为“冰河时代”的阶段。

之所以添加难度炸弹，是为了防止矿工抵制从PoW到PoS的转换过程。 加入难度炸弹后，矿工会逐渐发现在挖矿过程中转入PoS机制对自己更有利，因此会逐渐放弃PoW，完成全网共识机制的“温和”过渡。

但现实情况是，整个转换过程所花的时间远比开发者最初想象的要长。 目前，PoW仍是以太坊的主要挖矿机制，并且由于难度炸弹的存在，导致挖矿难度持续快速增长。

为了保证网络畅通，维护系统稳定，难度炸弹只能一再推迟到PoS机制正式上线之前。 目前的实现方式是按照300万个区块高度的水平来计算挖矿难度，力求保持平均15秒的出块时间。 如此简单的操作，实际上降低了ETH的挖矿难度，增加了ETH的供应量。 直接的结果就是ETH膨胀，价值下降。

为避免这种情况，开发人员决定减少每个区块的奖励，从而维持 ETH 的整体供应水平。 拜占庭升级时，之前正常的5个ETH区块奖励减少到3个，而这次君士坦丁堡升级进一步将区块奖励从之前的3个ETH减少到2个。

同时，由于难度炸弹的延迟，冰河时代的到来也被推迟了。 君士坦丁堡这次升级后，冰河时代推迟了将近12个月。

难度炸弹的存在使得矿工很难抵制升级，避免类似之前ETC的硬分叉。 但这也会给以太坊开发者带来很大的压力，因为开发团队必须在难度炸弹造成的“冰河时代”到来之前完成PoW到PoS的转换。

4. 从 PoW 到 PoS

PoW和PoS都是区块链的一种共识机制。

不同的是，PoW机制需要矿工（或节点）不断消耗算力进行哈希计算，才能找到正确的随机数，从而获得记账权。 对于 PoW 机制，算力是关键。

PoS机制根据用户持有代币的数量和时间来决定权益。 该机制的参与者不是矿工，而是“验证者”。 通过要求验证者在以太坊中抵押 ETH 作为抵押来实现自己的权利。 在 PoS 机制中，Token 是密钥。

为什么以太坊总想把PoW机制转为PoS机制？

首先，解决PoW算力的中心化问题。 无论是去年的BCH分叉事件，还是此前对ETC的51%算力攻击，都说明了PoW共识机制中存在的中心化问题。 这将大大降低系统的安全性。

第二，解决PoW机制带来的能耗问题。 V神曾说过，“即使你不认为污染和二氧化碳是问题，但巨大的能源浪费确实存在。真正的消费者——我们每个人对电力的需求正在被比特币取代。”

由于PoW机制高度依赖算力，会造成巨大的能源浪费，这也是比特币的一个争议点。 以以太坊为例，在 2018 年的大部分时间里，用于挖矿的电量几乎与“冰岛”整个国家的电量相同。 对于V神来说，降低能耗一直是以太坊愿景的一部分，其他支持者也普遍认同这一点，将以太坊的PoW转为PoS就是为了实现这一愿景。 据V神估计，转向PoS将使以太坊交易的能耗降低99%以上。

数字经济与商业学院院长吴彤也表示，总体而言，POS比POW更节能，需要更高的共识度。 POW 向 POS 进化的大方向是没有问题的。 虽然在当前环境下很难完全脱离 POW，但未来还是会平稳过渡到纯 POS。 或许在这个过程中，引入 PoW 和 PoS 会是一个不错的选择。

虽然很多业内人士也认为这对以太坊来说是更好的选择，但君士坦丁堡硬分叉升级并没有引入 PoW 和 PoS 的混合机制。 这是值得注意的。

5. 君士坦丁堡硬分叉升级的影响

1.会有分叉吗？

MakerDao 目前是以太坊上最活跃的 DApp 之一。 作为中国区的项目负责人，潘超认为这次分叉可以简单理解为普通人的升级。 因为这是一个几乎没有争议的硬分叉，主要是引入状态通道，提高以太坊gas费以太坊一天能挖多少币，减少区块奖励。

在宣布支持 ETH 君士坦丁堡升级的公告中，Kraken 交易所还表示，这将是一次无争议的升级，ETH 持有者将不再收到新的糖果，因为预计老链很快就会出局——日期。

2. 对ETH的价格有何影响？

在过去的一个月里，两个主要因素可能促成了ETH的短期暴涨：超卖和即将到来的“君士坦丁堡”硬分叉升级。

根据经济学家和加密货币交易员 Alex Kruger 的说法，即将到来的名为“君士坦丁堡”的以太坊分叉将增加对以太坊的需求，因为分叉会将 ETH 的区块奖励从 3 EWTH 减少到 2 EWTH。

吴桐还认为，分叉升级将大大提升以太坊区块链的性能，以太坊改进提案中提到的挖矿奖励等一些重大变化也将在本次硬分叉中实现。 这种利好也一定程度上体现在此前的涨价中。 但他表示，“升级完成后，ETH的价格可能会出现小幅下跌，然后长期趋于价值”。

3、对矿圈的主要影响在哪里？

在矿工看来，这次升级降低了区块奖励，在找不到更便宜的电力降低成本的情况下，对那些在以太坊上挖矿的人影响很大。 但目前，我不会选择关闭，我会先挖掘再决定下一步做什么。 如果 ETH 的价格上涨，则可以降低升级的影响。 当然你也可以选择挖其他币种，目前还没到停产的地步。

北大区块链俱乐部秘书长、俄罗斯新疆某矿场主陈雷表示，此次升级导致的ETH减产可能会导致eth矿工频繁停产，但总体而言，只会影响20到20%。 30%。 雨季可能是关键时期。 更值得关注的是前几天的以太坊开发者大会，将对算法进行伊斯坦布尔修正。 从目前来看，下一次分叉改算法的可能性非常大，这对以太坊矿机厂商来说是一个不小的打击，他们即将在这方面推出的机器可能会落入他们的手中。

4、会不会影响公链的竞争格局？

Token道界首席架构师孟岩曾公开表示，以太坊君士坦丁堡升级带来的性能提升不会改变公链的竞争格局。 “第一，以太坊君士坦丁堡的升级并没有带来根本性的改善，除非实施Casper等重大性能提升，否则不会改变公链的竞争格局。第二，市场处于低潮期。大家我“我正在用放大镜看各个公链的竞争。目前EOS的情况是比较好的。但实际上，在大浪到来之前，这个流量和数据什么都不是。”

5. 对以太坊上的DApp项目有什么影响？

在潘超看来，这次分叉对于整个以太坊生态来说是一件好事，可以大大降低开发者的开发成本。 就 MakerDAO 而言，本次硬分叉升级后，用户与 MakerDAO 之间的合约交互成本变得更低，这在一定程度上对项目开发团队和用户都是有利的。

完全实现PoS机制是以太坊的理想； 但PoW仍然是以太坊的主流挖矿算法，也是以太坊不得不面对的现实。

君士坦丁堡是以太坊跨越理想与现实的地方。

注：添加作者微信Johnson941012，加入Binary区块链交流群。