我们知道，以太坊是区块链的 2.0 版本，项目方可以在以太坊上搭建自己的 DApp，在技术上，这一定程度上为各个项目方提供了便利性。同时，以太坊也带火了代币发行的项目融资方式，2017 年以来，各大项目方纷纷采用以太坊的 ERC 20 代币标准来发行自己的代币，并以此作为项目的盈利模式。这些都是支撑着以太坊 ETH 成为全球第二大市值的数字货币的因素。
但随着越来越多公链项目的上线及对以太坊性能的争议，以太坊本身的功能被忽视，更多的关注点则落在了借其发币上。伴随着 ETH 市场下行，恐慌情绪似乎达到了顶峰。
想要了解以太坊，就不得不提以太坊的创始人——V神，一位少年天才。
以太坊的诞生
1999年，俄罗斯计算机工程师Dmitry Buterin在莫斯科成为一名科技企业家之后，举家迁往加拿大。2011年左右，Dmitry向他17岁的儿子Vitalik介绍了比特币。随后Vitalik成为一名参与比特币社区的程序员，曾经向比特币核心开发人员主张比特币平台应该要有个更完善的编程语言能让人开发程序，但未得到他们的同意因此他决定开发一个新的平台作此用途。Vitalik认为很多程序都可以用类似比特币的原理来达成进一步的发展。
Vitalik在2013年写下了《以太坊白皮书》，说明了建造去中心化程序的目标。然后2014年通过网络公开募资得到开发的资金，投资人用比特币向基金会购买以太币。除了消失的中本聪，Vitalik就是区块链领域最权威的人物，后来人们称他为V神，他创造的以太坊，改变了世界，并且将区块链从1.0推向了2.0。
什么是以太坊？
那么以太坊到底是什么呢？简单来说以太坊就是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。同样，以太坊也有他的数字代币，那就是以太币（ETH），以太币也被视为“比特币2.0版”，和其他数字货币一样，以太币可以在交易平台上进行买卖。
举一个形象化的例子帮助大家理解什么是以太坊：
假设我们要盖一所大房子，如果我们从头做的话应该生产水泥，生产钢材，等把所有材料生产完之后再去盖。以太坊帮我们把所有的材料模块都做好了，我们只需要基于以太坊通过拼接模块，把门、窗等模块拼接好，就可以把房子盖好了。
以太坊4个重要阶段
2013年末，V神发布以太坊初版白皮书，召集一批认可以太坊理念的开发者启动项目。
2014年7月，以太坊开放为期42天的以太币预售，共募集30,000多个比特币。接下来，测试、上线、上交易所、币值上升，整个过程简直像开了挂一样的顺利。
2015年7月，以太坊主网上线，并不断升级。按照白皮书上的介绍，以太坊网络开发分为四个阶段，以太坊团队给每个阶段取了一个充满文艺气息的名字，它们分别为前沿、家园、大都会、宁静。
1、前沿（Frontier）
前沿为以太坊网络的第一个阶段，持续时间为2015年7月至2016年3月。这个阶段为以太坊网络的初始阶段。在这个阶段，只有命令行界面，没有图形界面，主要适用于开发者。
2、家园（Homestead）
在2016年3月14日，以太坊进入家园阶段。家园阶段与前沿阶段相比，以太坊网络的运行更加平稳，安全性和可靠性得到提升。在此阶段，以太坊易用性得到极大改善，普通用户也可以方便地体验和使用以太坊。以太坊图形界面的钱包就是这个阶段产生的。
3、大都会（Metropolis）
以太坊网络的第三阶段为大都会。大都会阶段分为两个小的升级，分别为拜占庭（Byzantium）和君士坦丁堡（Constantinople）。这两个升级都属于硬分叉。
拜占庭版本的升级时间为2017年10月16日。这次升级，主要包含了5项以太坊改进提案，实现了以太坊更快速、更安全的交易，使得以太坊的智能合约适合于商业交易。同时，提高了挖矿的难度，区块奖励由5ETH降为3ETH。
君士坦丁堡版本的升级时间在2019年3月1日。这次升级最初预计的时间在2018年中期，后来因各种原因被多次延期。原本预计将共识算法从PoW转换成PoW/PoS混合共识算法，实际也没能实现。
虽然没有达成路线图中规划的目标，但这次升级同样给以太坊带来了一些变化。这次升级包含了5项以太坊改进提案，升级后的主要变化包括：出块奖励进一步减少，由3ETH变为2ETH，难度炸弹延期12个月生效，在以太坊虚拟机中新增了移位指令等。
君士坦丁堡升级完成，标志着以太坊大都会阶段结束。
4、宁静（Serenity）
以太坊的第四阶段为宁静阶段，这是以太坊路线图中最后一个里程碑，发布时间待定。在宁静阶段，以太坊将完全从PoW转换到PoS，以太坊也将进入到2.0阶段。
前面三个阶段是以太坊的1.0时期，基于POW的共识机制，最后一个阶段是以太坊2.0，将会从POW最终升级为POS共识机制。
以下是以太坊2.0的发展进程：
2017年11月1日
以太坊开发者大会(DEVCON3)于在墨西哥的坎昆召开,历时4天。会上, Vitalik ButerinCasper提出了 Sharding和其他的一些协议更新的议题,正式将分片拉入人们的视野。
2017年11月28日
以太坊创始人 Vitalik公布以太坊2.0路线图,分片机制作为协作提升的核心。
2018年6月
以太坊 Swarm客户端v0.3(PoC3)发布。
2019年3月1日
3月1日凌晨03:52,以太坊区块高度达到7280000,君士坦丁堡及圣彼得堡(Constantinople&st
Petersburg)升级启动,以太坊硬分叉成功。同时区块奖励也降为2个ETH。这标志着以太坊路线图中的第三个阶段已完成，正在向最后的第四阶段迈进。
2019年12月8日
以太坊主网在区块高度9069000处完成伊斯坦布尔硬分叉升级。
2020年1月2日
以太坊在区块高度9200000处完成“缪尔冰川硬分叉升级。
2020年1月11日
以太坊2.0发布第0阶段代码规范v0.10.0版本。
2020年4月15日
以太坊2.0构建团队Prysmatic Labs发布以太坊2.0主网配置测试网 Topaz
2020年5月21日
以太坊2.0技术规范发布0.12.0版本,该版本将BLS签名算法规范更新为使用标准化组织“互联网工程任务组"(IETF)推出的BLS草案2
2020年6月
以太坊2.0阶段1达成更多共识,并将启动64个分片进入以太坊1.5阶段。
2020年7月
以太坊开发团队预计将在2020年7月推出以太坊2.0。
2020年11月4日
ETH发布主网存款合同地址:0x00000219ab540356cB839be05303d7705Fa,需要在12月1日前至少有16384个验证人,总计锁定524288ETH,才能顺利开启Pos挖矿。
2020年12月1日
以太坊2.0阶段0的主网信标链上线。这将是以太坊2.0重要升级的第一步，它的上线将以太坊带入一个新的阶段——宁静（Serenity）。它在以太坊2.0中，权益证明机制将被引入，这将解决以太坊长期存在可扩展性问题。
2021年4月15日
下午6:12分左右,柏林硬分叉在主网的12244000区块上正式激活。近一周以太坊全网算力均值为502.37TH/s,平均出块时间13秒
2021年8月5日
以太坊进行伦敦硬分叉升级(区块高度12965,000),本次分叉未产生新的代币。
2021年8月19
以太坊2.0信标链测试网Pyrmont成功进行Altair硬分叉升级。
2021年10月27日
以太坊信标链达到 Epoch74240,已激活 Altair硬分叉升级。Altair是以太坊相对较小的信标链更新，其中一个重要新功能是“轻客户端同步委员会”，此委员会里的验证者会定期得到激励，把区块头的信息提供给轻客户端。
2022年3月15日
以太坊基金会官方博客发文，宣布以太坊合并公共测试网 Kiln 已上线，当前网络为 PoW 阶段，预计将于3 月 17 日进行 PoS 的合并升级。与以太坊主网一样，Kiln 的执行层是在工作量证明下与运行权益证明的信标链并行启动的。Kiln 将在一周内初全面过渡到权益证明。
2022年4月11日
随着以太坊逐渐向权益证明 (PoS) 机制过渡，以太坊的第一个主网影子分叉“shadow fork”正式上线。以太坊基金会开发人员Parithosh Jayanthi表示，影子分叉是“对关于同步和状态增长的假设进行压力测试”的一种方式，它还将提供“一种方法来检查我们的假设是否适用于现有的测试网和/或主网”。
2022年6月9日
以太坊Ropsten测试网已完成合并。以太坊主网权益证明（POS）的过渡日期仍未确定，目前仅是基于测试网的合并试验。在完成Ropsten过渡后，另外两个测试网（Goerli和Sepolia）也将过渡到权益证明，然后才会将重点转移到主网上。
2022年7月15日
以太坊的第九个主网影子分叉“Shadow Fork9”已上线，在影子分叉发生后的几个小时内，没有报告任何重大故障。与完整的测试网Merge硬分叉（如Sepolia硬分叉）不同，影子分叉是一个较小的测试分叉，专注于当以太坊合并最终发生时需要的一两个小规模更改。
2022年7月22日，EthHub联合创始人sassal.eth在其社交网站上表示，以太坊Goerli测试网将于8月8日至10日左右进行合并过渡，这将是最后一个通过过渡的公共测试网。如果Goerli测试网合并一切顺利，那么在 9 月中下旬进行主网合并是极有可能的。
2022年7月26日
第 10 次影子分叉SHADOW FORK10于在上午 11:45（UTC）上线 – 大约比预定发生时间早 26 小时。 如在 etherscan 上所见，影子分叉在 54892065290522348390492 块 15217902 处通过覆盖终端总难度 (TTD) 实现。
2022年8月5日
以太坊核心开发者Tim Beiko表示，为确保社区对于以太坊主网合并做好重组准备，团队将尽快确定主网合并时间。如果Goerli测试网的合并进展顺利，开发团队将会在8月11日的电话会议上对以太坊主网合并总难度（TDD）进行初步设定。然后根据后续进展，在8月18日对该TDD进行再次确定。
以太坊2.0阶段最新路线图解读：
经研究以太坊官网后发现，以太坊升级路线图已经做出更改，同时相关的部分术语也进行了调整。接下来介绍以太坊合并进度和未来路线图。
以太坊联合创始人Vitalik Buterin于 7 月 21 日参加在巴黎召开的以太坊社区会议 ETHCC5 并针对以太坊合并进度以及以太坊未来路线图发表演讲。
Vitalik 表示，以太坊在完成5 个关键阶段后可实现10 万 TPS。这 5 个阶段是：
The Merge
The Surge
The Verge
The Purge
The Splurge
01. The Merge (合并) 阶段
合并是指以太坊执行层(当前的以太坊主网)与信标链(新的 POS 层)的合并。
对以太坊而言，这意味着：
1. ETH 成为通缩性资产 (发行减少量)；
2. 减少了 99% 的能源消耗。
本次升级目前暂定2022 年 9 月 19 日。
02. The Surge 阶段 (2023)
本阶段指在以太坊上引入分片(Sharding)。
分片是将以太坊区块链的整个网络分成更小的分区 (称为“分片链”)。这将显著提高以太坊网络的可扩展性。
03. The Verge 阶段
本阶段将引入Verkle 树，这是“对 Merkle 证明的强大升级，允许实现更小的证明大小 (proof sizes)”。
这将优化以太坊上的存储，并有助于减少节点大小。最终，这将帮助以太坊变得更具可扩展性。
04. The Purge 阶段
本阶段将减少验证者所需的硬盘空间，这将通过剔除历史数据和消除技术债务来实现。
这意味着存储简化，从而减少网络拥塞。
05. The Splurge 阶段
本阶段将进行一系列杂七杂八的*较小*升级，确保以太坊网络在上述 4 个阶段完成之后平稳运行。
The Merge阶段解读：
以太坊计划于2022年第二季度进行“合并”，即实现由PoW（工作量证明）转向PoS（权益证明），此共识机制的转变也成为近期讨论的热点。
技术方案
在了解以太坊升级的具体内容之前，我们先简单回顾下以太坊为什么要升级。以太坊的愿景是在保证去中心化的前提下，具有更好的可扩展性和安全性，以更好服务于现有的和潜在的用户，同时支持可持续性发展。但目前以太坊正面临着网络拥堵、运行节点的门槛越来越高、PoW机制引起的能量损耗等诸多困境，其一系列升级正是为了解决这些问题。
众所周知，要想解决公链性能的“安全、去中心化和可扩展性”这三难困境，必定在设计上做一定的牺牲，比如有些自称高性能公链的解决方案就是牺牲去中心化，而一旦特许节点们出现问题就会造成网络宕机。以太坊开发团队计划通过以下技术方案来攻克这个三难问题：
利用分片链来解决可扩展性问题；
利用信标链随机分配验证者来保证安全；
利用PoS机制降低节点门槛，实现去中心化；
具体而言，分片链将通过减轻节点验证者的工作量，以及支持以太坊同时创建多个区块，来提高以太坊的可扩展性。信标链将为不同分片链随机分配验证者，作恶的概率低，以太坊网络的安全性得以保证。PoS机制能有效降低运行节点的门槛，支持更多普通用户成为节点验证者，以最大程度地实现去中心化。
最新路线图
通过不同解决方案的协同作战，理论上以太坊升级可以同时保证去中心化、可扩展性和安全性。了解了技术方案后，我们再看看以太坊升级的最新路线图以及目前的进展情况。
从最新路线图中可看出，以太坊升级的主要节点是信标链上线、合并以及分片链上线。
目前信标链已于2020年底上线，最近大家讨论的升级是指“合并”。与旧版路线图不同，最初计划是在合并之前处理分片链以解决扩容问题，新路线图中将合并升级提前到扩容之前。这一改变的主要原因是Layer2技术（第二层解决方案）的快速发展，尤其是rollups，这给以太坊团队解决可扩展性问题提供了另一种思路。
将rollups作为安全可行的以太坊扩展方式的研究被证明是前景广阔的，同时分片链上线还需要几年时间才可以实现，难度大且不确定性高，所以优先事项转向了通过合并实现PoW转PoS。
除了路线图更改外，部分术语也进行了调整，之前ETH1（现有工作量证明链）和ETH2（原计划将用户和应用程序迁往的权益证明链）的叫法已被弃用，从2021年底开始，核心开发人员已停止使用这些术语，分别以新术语“执行层”和“共识层”来代替。所以合并后现有以太坊主网将被视为一条具有执行交易和智能合约功能的分片链“Shard 0”，不会被弃用，应用程序和用户也不会迁移至新的权益证明链。
合并的意义
此次PoW转PoS的合并升级，只涉及到共识机制的改变，以太坊网络的可扩展性问题还需要依靠Layer2技术或分片链上线来解决。所以，这次合并升级也不会降低以太坊主网高昂的Gas费，这个问题需要分片链与Layer2技术相结合才得以有效解决，即交易过程在便宜的第二层协议上执行，最终的状态（交易数据库）存储在分片链中。
关于PoW和PoS的对比，业内已有非常多的资料，在此不再赘述。本文结合将以太坊愿景和升级所涉及的技术方案来谈谈信标链为什么要采用PoS机制。
1）支持分片链上线。
分片链的安全性将影响着整个以太坊网络，所以只有当安全性得到有效保障后，才能逐渐上线，此次合并升级也正是为最后的分片链上线做准备。分片链的验证者将由信标链随机分配，因为是随机的，所以一条分片链上的验证者难以进行串谋作恶，据以太坊团队介绍，该作恶的可能性小于万亿分之一，分片链的安全得以保障。
分片链的这种保护机制，只有信标链在PoS共识下才能实现，PoW共识无法做到。PoW共识下，只要矿机算力强，任何人都可以成为矿工，所以协议无法控制矿工。没有掌控权，就无法随机分配，而矿工有了自主权，可串谋选择对同一条分片链作恶，自然分片链的安全性得不到保证。PoS共识下，成为验证者的前提条件是质押32枚ETH，通过这个准入门槛，协议可以控制验证者，通俗来讲就是“不听从我的安排你就退出”。因为对验证者有了掌控权，所以协议可以随机分配验证者到分片链上，通过随机性来保证安全。
2）降低节点门槛以实现去中心化。
PoW机制下，成为验证节点的门槛较高，需要专业矿机等硬件设备，随着以太坊生态的发展和矿机的更新迭代，普通用户更难进入，如目前BTC矿工的现状。采用PoS机制，以太坊可以有效降低验证节点的准入门槛，任何用户只要质押32枚ETH即可加入验证者队伍。验证者的工作包括创建新区块（即矿工），以及检验新区块（未成为矿工），是由信标链随机分配的，不需要比拼算力，对硬件设备的要求大大降低，支持更多用户参与。参与验证的节点越多，以太坊网络也更加去中心化和分散，面临攻击时将会更加安全。
3）支持可持续性发展。
PoW需要消耗电力资源，目前电力供应本身就不足，比如近年我国一直存在工业限电现象，同时目前发电主要还是依靠火力发电，对环境不太友好，环保型的水力发电、太阳能发电、风力发电等一直未成为主力军。在全球减碳环保的大背景下，选择不消耗任何能源的PoS机制更符合以太坊网络可持续性发展的愿景。
未来升级——分片链
区块分片是水平分割数据库以分散负载的过程，以太坊网络致力于通过分片链技术来缓解网络拥堵并增加每秒的交易处理量。通俗来讲，分片就相当于把一个任务拆解成多个，每个小任务可以同时进行，这样就能有效提升完成该任务的速度。此外，如果组织内的成员较多，一个任务分拆给多人后，还有部分人是空闲的，那么组织就可以再派其它任务给剩下的人，达到多任务同步进行，所以分片链支持以太坊同时创建多个区块。通过任务拆解和多任务同步进行，分片链成为以太坊扩容的关键一环，通过与rollups技术相结合，可使以太坊网络的TPS达10万左右。
除了提升以太坊TPS外，分片链也为其实现去中心化做出贡献。现有以太坊主网的验证者需要存储和运行整个网络的数据，而分片后，验证者只需要管理他们负责验证的分片链上的数据，这不仅加快验证速度，也降低了对硬件设备的需求，让更多用户可以成为验证节点，据官网介绍分片后将最终让个人在笔记本或手机上运行以太坊。
关于分片链未来的最终版本，目前社区也没有统一定论。一种是分片链只作为数据层，仅向网络提供额外的数据，不具有处理交易或智能合约的功能，所以升级后只有现有的以太坊主网作为执行层。另一种是部分分片链变得智能，可以像现在的以太坊主网一样执行智能合约和交易，对此社区仍在在辩论中，当然未来可以根据需要重新考虑分片链的相关决定。
