以太坊区块链今天承担全球数万亿美元的 DeFi、NFT 与 DAO 交易，但这一协议并非一夜建成。本文沿时间线回顾 2013~2015 两次大重构、共识算法三次抉择、安全审计与叔区块演进的来龙去脉，带你读懂 以太坊协议演进史 的价值底色。
一、2013 年 10 月：并非「以太坊」的第一份提案
关键词：双方合约、非图灵完备、万事达币
当时年仅 19 岁的 Vitalik 在以色列与万事达币团队共事，递交了一份名为《Ultimate Scripting》的笔记，建议把原本只能处理双方赌注的脚本扩充为一个更通用的双方合约系统。
亮点：
- 合约逻辑限定为“A、B 根据某条件分账”——典型 PK 场景；
- 仍基于 非图灵完备 的栈式脚本；
- 命名尚未出现“以太坊”，也未提及 智能合约 这一概念。
万事达币团队赞赏却无意重构，Vitalik 只好单飞。雏形虽不惊艳，却埋下了“让脚本更通用”的种子。
二、2013 年 12 月：黄皮书之前的「0.1 版」
关键词：基于寄存器、Gas、图灵机
一个人在旧金山冬日的长街散步，Vitalik 把“合约”升级为带有持久存储（当时叫“内存”）的独立账户，虚拟机转向更像传统 CPU 的 寄存器模型。
创新点：
- 以太（ether） 首次被定义为“每次计算都让余额减少”的燃料。
- 为防止滥调，默认送 16 步免费执行额度，超出即停机。
- 仍保留“接收方付费”，合约必须主动向交易来源收费。
角色登场的开端
- 12 月底，Gavin Wood 通过 about.me 私信加入；
- Jeffrey Wilcke 同步启动 Go 客户端，即后来的 Geth。
三、2014 年 1~6 月：共识算法三次重启
1. Dagger：内存受限的 DAG
- 通过“伪随机大图 + 轻量验证”兼顾矿机反垄断与轻客户端友好；
- 快速验证仅数微秒，慢速验证数毫秒，手机也能跑。
2. “自适应 PoW”流产
试图把挖矿变成 随机执行以太坊合约 以狙击 ASIC。
致命伤：长程攻击 可以用极简合约绕开复杂算法，回写历史。
3. Random Circuit + Dagger-Hashimoto
- 与 Vlad Zamfir、Matthew Wampler-Doty 测试 伪随机电路；
- 引入 Thaddeus Dryja 的 Hashimoto I/O 约束思想，最终定格 Ethash。
小结：2014 年夏，Ethash 基本成型，协议进入“浅黄皮书”时代。
四、2014 年 8~9 月：重要思想实验
叔区块机制（Uncle Block）
- 目标：把出块时间缩短到 12~15 秒，提高 TPS；
- 驱动：减少中心化收益差异——孤块也能得到部分奖励。
收据树 & 日志
- 每块新增 收据树，存交易日志的哈希与中间状态根；
- 轻钱包可直接检索事件，如代币转账、拍卖成交等。
预编译合约
为椭圆曲线、哈希等高耗操作设 native 实现，既省 Gas 又免 EVM 涡轮迟滞。
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五、2014 年末：协议化（Protocolization）与审计冲刺
协议抽象
把“以太币余额、随机数、签名算法”统统变成状态里的字段，为后续 君士坦丁堡 与 分片 铺路。
双轨审计
- 工程侧：重点审计 Go/C++ 代码实现；
学术侧：
- Ittay Eyal：提出 自私挖矿 的那位；
- Andrew Miller + Least Authority：专注燃料经济学与 Patricia 树攻击面。
审计结果驱动：
- 链总难度不再含叔区块；
- Patricia 树 key 统一调整为
sha3(addr||key)，防最坏情况碰撞。
六、2015 春：Olympic 测试网与主网点火
燃料限制投票难题
比特币区块大小争论的阴影下，团队尝试“EMA 1.5 倍自动调节”→ 发现矿工可灌水造块。最终折中：
- 矿工明文投票，默认策略跟随 EMA；
- 接受被滥用风险，换取网络弹性。
Olympic 4 个月“魔鬼训练”
- 前 2 个月：漏洞、共识分裂频发；
- 后 2 个月：趋于稳定。
- 月底代码冻结，7 月 30 日 Frontier 主网创世区块诞生。
常见疑问 FAQ
Q1：为什么早期虚拟机从栈式改成寄存器，最后又回到栈式？
A：寄存器模型直观看更贴近硬件，但实现和安全性维护复杂；Andrew Miller 团队指出栈式结构易于形式化验证，最终在 2014 Q2 回滚。
Q2：Ethash 的 DAG 需要多大内存？
主网上线时 ≈1 GB，每 3 万区块增长一次；2025 年已 >5 GB，但设计 4G 绘图封顶机制，逐步让位于 PoS。
Q3：以太坊为何不直接选 SHA-3？
团队偏向 Keccak-256，与 NIST 最终定版的 SHA-3 有细微差别；保持早期比特币生态工具兼容性占优。
Q4：收据树 logs 与状态有什么区别？
状态可被合约再次读写；logs 只能被链外查询，是“轻通知”设计，降低重放攻击面。
Q5：Olympic 测试网给矿工奖励了吗？
有！“奥林匹克”矿工根据找到的区块获得积分，TOP 奖励进入 1500 万 ETH 早期贡献分配名单。
Q6：叔区块奖励现在还有吗？
现行主网已被 PoS 取代，叔区块机制成为 Ethash 时代的历史注脚，但其思路启发了 L2 的并行出块研究。
结语：缓慢苏醒的技术涅槃
从“万能合同”的朴素设想，到黄皮书的每一条公式，再到 Olympic 的 4 个月风雨，以太坊协议用 严谨实验+快速迭代 的社区文化完成了一场涅槃。今天，当我们把 Layer2、EIP-1559、Merge 与分片视为理所当然，回望 2013~2015 那段激情燃烧的岁月，仍能体会到 区块链协议演进史 中最珍贵的东西：对去中心化、安全性与灵活性的极致平衡。