在最早發布的發展計劃中，以太坊有四個裡程碑階段；這四個階段分別是Frontier（前沿），Homestead（家園），Metropolis（大都會），Serenity（寧靜）。以太坊目前處於第三階段——Metropolis的Byzantium（拜佔庭）版本。然而，以太坊現如今存在一個難度炸彈（difficulty bomb）——一種使加密貨幣挖礦變得更加困難的協議——這是自從Frontier階段開始引入到以太坊區塊鏈中的。
為什麼要設計一個難度炸彈？
以太坊的最後一個裡程碑階段是Serenity。伴隨著Serenity的一個重大變化是，以太坊的區塊鏈共識演算法將會從工作量證明（PoW）轉變成權益證明（PoS）。在以太坊網路的共識演算法能夠從PoW轉移到PoS之前，該網路必須將礦工從PoW區塊鏈轉移到PoS區塊鏈上。
為了使以太坊網路在完全支持下繼續運行，礦工將不得不支持PoS協議的以太坊區塊鏈，而不是將繼續使用PoW協議的鏈。這有點讓人迷惑——這就是為什麼開發人員把一個難度炸彈裝入到以太坊的區塊鏈，以消除任何礦工不使用PoS協議的區塊鏈而繼續使用PoW協議的區塊鏈所帶來的混亂。
難度炸彈
在2015年8月4日，前以太坊首席商務官Stephan Tual在一篇博客文章中宣布Frontier的第一個補丁時首次提到了這一難題。你們很多人也許都在想我們該如何實現從PoW到PoS的轉換，從而達到Serenity階段。這將在未來的16個月內通過硬分叉而引入的難度調整計劃來保證……它的工作原理如下：從區塊高度200000(約17天以後)開始，以太坊的算力難度將會經歷一個指數的增加，這一難度在大約一年的時間內只會變得更加明顯。在在Serenity裡程碑發布的時候，我們將看到難度的顯著增加，這將使解決區塊的時間增加。
在2016年9月7日，增加挖礦難度的協議被引入到以太坊網路。據估計，到2016年12月，驗證一個塊的時間將會非常緩慢，就好像以太網路上的活動被凍結了一樣。
這就是難度炸彈的外號“冰河世紀的炸彈”，或者為什麼它有時被稱為“以太坊的冰冰河世紀”的由來。然而，到了2016年12月，解決區塊的時間並沒有呈指數增長。在2017年3月，以太坊的聯合創始人Vitalik Buterin在Reddit上發布了一個關於難度炸彈的帖子:事實證明，隨著難度調整演算法在最後一個硬分叉(Homestead)中所帶來的改變，冰河世紀的到來將會非常緩慢。從第350萬個區塊開始，挖出10萬個區塊(大約1個月)的平均區塊間隔25秒。
然後接下來的10萬個區塊(約1.4個月)的時間間隔將是35秒，然後55秒，挖出10萬個區塊大約需要2.2個月，再然後是95秒，大約3.8個月，以此類推，直到我們到達了區塊間隔為655秒，挖出10萬個區塊大約26個月……最終的末日要到2021年才會到來(儘管到2017年下半年這一區塊挖出時間的增長肯定會讓人非常惱火)。
然而，在2017年10月，冰河世紀又被推遲了。在10月16日將網路進行硬分叉升級到Metropolis版本後，“難度炸彈”延遲了4200萬秒(1.33年)。到2018年底，礦工預計將見證30秒的區塊時間。
這麼做是為了避開冰河世紀嗎？
如果在2018年下半年以太坊網路開始感受到難度炸彈所帶來的影響的話，我們很可能會看到以太坊會硬分叉到進入到下一個裡程碑——Metropolis v. Constantinople（君士坦丁堡），這將是第一個將PoS系統引入到以太坊區塊鏈的裡程碑版本。雖然以太坊網路上的大部分交易都將繼續使用PoW協議，但在Constantinople版本中每一個第100筆交易將會使用PoS協議，這將為Casper奠定基礎，這是在Serenity階段使用的PoS系統— —以太坊的最後一個裡程碑。
工作量證明與權益證明
在PoW系統中，計算機競相解決演算法。首先解決演算法並向網路廣播新區塊的計算機將獲得新挖出的代幣和來自區塊的交易費用。因為獎勵是給第一個計算機來解決這個演算法的，所以礦工們有動力盡可能多地使用計算能力，這樣他們就能解決演算法並在他們的同伴可以之前得到塊獎勵。然而，為了擁有更多的哈希算力——解決演算法更快的能力——礦商將要消耗更多的資源，並支付更多的電力成本來運行他們的挖礦設備。礦工使用的計算能力越強，運行挖礦程序的電腦所需的能量就越多。
在PoS系統中，被稱為保證金驗證者（bond validator）的節點可以將他們所持有的代幣作為股份在添加到區塊鏈上。相對於市場上限所佔的財富百分比，他們所持有的代幣的百分比代表個人創造區塊並收取其中包含的交易費用的機率。
一個驗證者的資金可以被認為是個人的保證金。如果他們在相應區塊上的股份是有效的，他們將會收回他們的股份，如果他們進行欺詐的話，驗證者將失去他們的股份。由於不良行為者因支持無效的塊而受到嚴厲的懲罰，所以在PoS系統中，個人比在PoW系統中更有動機誠實行事。
區塊鏈架構師David Duccini告訴Cointelegraph:挖礦過程會給相應幣種帶來價格下行壓力的一部分原因在於，這些進行挖礦的礦工們需要將挖出的代幣換成法幣來支付電費和挖礦硬體升級的費用。他們主要是向投機者出售他們的硬幣。在以PoS為基礎的區塊鏈中，代幣持有者得到的報酬與他們持有的代幣數量成正比。
能源成本
在PoS系統中，挖礦的能源成本遠低於PoW系統的能源成本；驗證者把他們的資金押在區塊上，而不是用他們的硬體來解決一個演算法。MLG區塊鏈的創始人Michael Gord告訴Cointelegraph:PoS網路總是比PoW網路更高效。一個PoS網路是由在網路上持有代幣的用戶保護的，而不是用戶貢獻的用於保證PoW網路安全的計算能力。
在PoS系統中，不會存在擁有昂貴的挖礦設備能夠比同行的挖礦設備更快地解決演算法的情況出現。這意味著你不需要耗費很高的電費來支持網路。
Duccini認為因為PoS的效率更高，所以它比PoW要更優越:PoS的優越性是因為它是低能量損耗的，因為挖礦'花費'的不是電力而是幣種的年齡，第二是因為股份持有者實際上有著最純粹的動機，他們關心區塊鏈的長期發展而不是為了賺快錢。
PoS系統也使得進行51%的攻擊變得更加困難和昂貴。在PoS系統中，你需要購買51%的以太坊市值的以太幣——這是一項沒有多少人有資金完成的壯舉。而要對PoW系統進行51%攻擊的話，一個實體必須控制51%的挖礦算力——而這事實上已經發生過了：在2014年7月，一個名叫Ghash的比特幣礦池在Bbitcoin網路中掌控了51%的礦業算力大約12個小時的時間。
在極端的情況下，挖礦已經變成了'武器化'的過程——把原本合理的人變成了'經濟恐怖分子'，在那裡算力不足的區塊鏈將受到攻擊。——區塊鏈構建師David Duccini由於Ghash控制了51%的採礦權，他們有能力控製網路上的交易，以及對幣種進行雙花。
PoS的共識演算法是否公平？
一些人認為與PoS系統同時存在的一個問題是，在這樣的系統中，富人只會變得更富有。在區塊鏈擁有更多財富的個體比擁有較少財富的個體更有可能創建一個區塊並收取交易費用。
如果你佔有以太坊市值的20%股份，你有20%的機會創建一個區塊並接收包含在這個區塊中的交易費用，如果你只有0.005%的股份，那麼你只能有0.005%的機會創建一個區塊。
話雖如此，但是在經濟結構方面，PoS系統真的與PoW系統有什麼區別嗎？在PoW系統中，那些能夠負擔得起更多的計算能力的人(富人)能夠挖出更多的資源(比特幣)，而那些買不起同樣多的計算能力的人(窮人)則享受不到同樣的資源。無論哪種方式，無論是PoS還是PoW，富人都變得更富有，同時貧富差距也會進一步拉大。
Serenity
當以太坊升級到Serenity的時候，PoS系統將會完全在以太坊中運行，這是以太坊路線圖的最後一個裡程碑。在Serenity的階段，以太坊區塊鏈將擁有一個巨大的商業場景，這一場景中有內置的圖靈完備的編程語言，其他開發人員、公司和實體可以使用它來創建契約、應用程序和系統。在2017年的一次演示中，以太坊開發人員Hudson Jameson討論了以太坊的路線圖。儘管Hudson沒有給出以太坊在什麼時候會進入Serenity階段的信息，但是他說當Serenity被釋放時，“這將是你真正知道有大事情發生的時候”。
以太坊是區塊鍊網路中的一個，與其他區塊鍊網路和提供數字資產的區塊鏈相關公司相比，它更像是一個商業場景。以太坊的四個階段路線圖和白皮書明確了公司的目標，以太坊白皮書寫道:以太坊打算給區塊鏈提供一個內置的完全成熟的圖靈完備的編程語言，它可用於創建'合約' ，可用於編碼任意狀態轉換功能，允許用戶創建的任何上述系統，以及許多其他的我們還沒有想到的僅僅通過寫幾行代碼就能完成的邏輯。
換句話說，以太坊的目標是提供一種服務，該服務允許其他區塊鏈相關公司通過編程創建他們想要的任何類型的應用程序、產品或系統。在2018年1月13日，在以太坊的路線圖還沒完成75%的時候，以太坊的價格就達到了一枚1430.81美元。Hudson對Serenity的評論已經有了實質上的顯現。
