以太坊的发展与升级路线

引言

近期，许多项目方咨询我们关于公链选择的问题,包括性能差异、生态布局和平台流量等方面。今年几个热门公链项目如Arbitrum、Sui和即将发布的zkSync等都引发了广泛关注。为满足大家对公链知识的需求,我们组建了专门的研究小组,计划对当前活跃度高、关注度大的公链进行全面梳理。我们将从GameFi项目方和用户的角度,分析这些公链对GameFi项目的性能、友好度和支持力度。

我们计划撰写4篇研究长文,主要内容如下:

第一篇:以太坊的发展历史、链游生态及问题,延伸至以太坊2.0升级路线图;

第二篇:分析Optimistic Rollup技术路线,比较Arbitrum、Optimism、opBNB等项目在技术、市场和链游支持方面的差异;

第三篇:深入分析zk Rollup技术,以及zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM、Linea、Scroll等项目;

第四篇:分析其他热门Layer1公链如Solana、Aptos、Sui、Near、Avalanche等的技术特点、链游生态和技术支持。

通过这些分析,我们希望为项目方和用户提供对主流公链更全面深入的认知,为公链选择、项目部署和投资决策提供理论基础。

开篇

在区块链技术的浪潮中,以太坊一直是智能合约和去中心化应用的领军者。作为链游的开创者,以太坊引领了GameFi赛道的发展。本文将回顾以太坊的发展历程,探讨其如何从一个初创项目成长为全球最重要的公链生态系统。

一、以太坊的起源和发展历史

以太坊的故事充满了挑战、创新和不懈努力。

2013年底,Vitalik Buterin发布以太坊白皮书,开启了区块链2.0时代。2014年,以太坊进行ICO,42天内筹集约1800万美元比特币。2015年7月,以太坊发布首个版本Frontier,并在年底提出ERC20标准。

2016年是以太坊动荡的一年。3月推出Homestead升级,提高了稳定性和安全性。但5-6月发生了The DAO事件,导致硬分叉,分裂出以太坊(ETH)和以太经典(ETC)。

2017年是以太坊的繁荣之年。年初成立Enterprise Ethereum Alliance,吸引了微软、IBM等知名企业。10月完成Metropolis升级第一阶段Byzantium,引入多项改进。同时ICO热潮席卷而来,以太坊价格从几美元涨至数百美元,成为市值第二大加密货币。但网络拥堵和高燃料费问题也随之显现。

2018年初加密货币价格大跌,以太坊也未能幸免。但Ethereum 2.0的开发取得进展,确定了从PoW转向PoS的路线图。DeFi生态系统开始崛起,为以太坊带来新的机遇。

2019年是以太坊的创新之年。Ethereum 2.0项目取得重要进展,发布了信标链。DeFi生态爆发,吸引了大量资金流入。区块链游戏开始兴起,NFT概念逐渐普及。

从问世到成熟,再到达到巅峰,以太坊经历了不断的变革和挑战,充分展现了其作为智能合约平台的巨大潜力。

二、以太坊上链游的兴起

以太坊是链游发展的重要起点。我们来回顾几个具有代表性的项目及其发展历程。

CryptoKitties被认为是链游的鼻祖,于2017年问世。它首次结合了ERC-721标准,成为最早的NFT项目。游戏中数字猫的收养、繁殖和交易引发了加密圈的FOMO情绪,一只加密猫曾拍出百万美元高价。CryptoKitties的成功引发了人们对NFT的兴趣,但也暴露了以太坊网络的扩展性问题。

2018年,Gods Unchained进入人们的视野。这款类似"炉石传说"的卡牌游戏使用NFT确保卡牌的安全性,开启了链游与卡牌游戏的深度融合。然而,由于以太坊网络限制,游戏在高峰期仍面临交易延迟和高费用问题。

Axie Infinity被认为是上一波链游发展的顶峰。这款基于以太坊的收集和战斗类游戏于2018年问世,在2021年牛市中迅速崛起。它极大地提高了游戏可玩性,带动了"P2E"链游热潮,催生了大批游戏公会和打金工作室。巅峰时期,Axie的月流水超过3亿美元,一度超过《王者荣耀》成为全球最赚钱的游戏。然而,由于以太坊网络拥堵和高交易费用,游戏的门槛和成本仍然较高。

另一个重要分支是"元宇宙"类游戏,以Sandbox和Decentraland为代表。以Decentraland为例,用户可在游戏中购买、收集和交易虚拟土地和资产。然而,游戏体验不佳和以太坊网络性能限制阻碍了其进一步发展。数据显示,Decentraland土地的交易金额从2021年底的高峰(约3400万美元)持续下降,现已不足高峰期的1%。

以太坊上的链游带来了一些开创性的特点:

1. 所有权和稀缺性:区块链技术赋予了游戏资产真正的所有权和稀缺性,提高了虚拟资产的价值和交易性。

2. 经济生态系统:创造了真实的游戏内经济生态,玩家可通过游戏获得实际价值,为游戏发展提供了动力。

然而,以太坊上的链游也面临一些问题和挑战:

最大的问题是扩展性不足,导致交易速度缓慢、Gas费用高昂。特别是在NFT和Token集中发售阶段,经常出现Gas War,造成网络瘫痪,交易费用飙升,严重影响用户体验。

三、以太坊2.0升级

以太坊于2020年4月底推出ETH2.0测试网,经过半年测试后,于12月正式上线2.0主网。这标志着以太坊2.0时代的到来,旨在全面提升性能、可扩展性、安全性和可持续性。

为什么要升级2.0

1. 解决高费率和拥堵问题:以太坊的Gas费率高、确认速度慢、效率低等问题一直备受诟病。虽然有团队通过外部应用(如Flashbots)优化交易效率并降低费用,但效果有限。要从根本上改善,必须升级底层架构。

2. 应对竞争公链崛起:尽管以太坊仍占据公链市场领导地位,但新兴公链在性能和架构上不断突破,正在蚕食以太坊的市场份额。如不及时升级,未来市占率和市值可能被超越。

3. 满足用户对安全性和隐私的新需求:随着加密货币领域资金规模扩大,用户对区块链技术的安全性、隐私保护等要求不断提高。如何在保证安全的前提下实现隐私保护,是以太坊未来发展需要解决的重要课题。

升级主要内容

以太坊2.0升级针对区块链不可能三角(去中心化、安全性、可扩展性)分别提出了应对方案:

1. 分片链(Shard Chains):解决可扩展性问题

分片链是提升交易效率和可扩展性的关键机制。最新的分片方案(Sharding 2.0)将网络资源分成不同片区,每个分片都是一个新链,与信标链相连。每个节点只需处理一个片区的交易和存储部分数据,大大提高工作效率。

分片2.0方案与Rollup方案相辅相成。通过Rollups,交易执行在链下进行,以太坊主链仅存储成交数据。理论上,数据分片和Rollups的结合可使以太坊每秒处理超过10万笔交易。

2. 权益证明(Proof of Stake):解决去中心化问题

以太坊2.0引入PoS共识机制,将能源消耗减少99%以上。用户只需质押32个ETH即可成为验证者,大大降低了准入门槛,使网络更加去中心化。

3. 信标链和Casper机制:解决安全性问题

信标链通过随机选择验证者,避免节点勾结,提高安全性。同时实现跨分片通信,记录所有分片状态和信息,避免双花问题。

Casper协议负责管理系统节点,对验证者实施奖惩制度。验证者需质押Token并申请成为节点,如未完成任务可能失去质押并被踢出节点池,从而促使验证者诚实行事。

ETH2.0的升级路线图

Vitalik Buterin将以太坊2.0升级路线概括为六个阶段:The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge。

1. The Merge:已于2022年10月完成,标志着以太坊向PoS系统的转变。

2. The Surge:通过Danksharding(分片)提升可扩展性,目标是达到10万TPS。Proto-Danksharding(EIP-4844)是第一步,将显著降低Layer2 Rollup的成本。

3. The Scourge:旨在减轻MEV的中心化,保持交易包含的公平性和透明度。主要通过提议者-创建者分离(PBS)机制实现。

4. The Verge:实现极简区块验证,将MPT升级为Verkle Trie,提高验证效率。

5. The Purge:清除历史数据存储负担,实现更简单的协议和更轻量级的节点。

6. The Splurge:包括账户抽象化、多维EIP-1559等杂项升级。

后续影响与展望

以太坊2.0升级将带来积极影响:

1. 提高交易性能和扩展性,吸引更多开发者和企业。

2. 提升安全性和稳定性。

3. 支持更复杂的智能合约和去中心化应用。

4. 与Layer 2解决方案集成,满足更多市场需求。

然而,升级过程也面临一些风险和挑战:

1. 网络重大改动可能导致节点版本不统一。

2. 对现有生态系统应用的兼容性影响存在不确定性。

3. 升级时间表具有不确定性,技术难题可能影响进程。

以太坊2.0升级是一个重要里程碑,但其发展永不停歇。通过明确的路线图,开发团队正推进各模块升级落地,以实现理想中的去中心化网络。Layer2的蓬勃发展将为以太坊生态注入新动力,实现更多应用和数据上链。未来的系列文章中,我们将深入分