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以太坊合并后 将给加密行业带来哪些重大变化?

BTCWan2022-08-02 10:31:375770

没有好问题,就没有好答案:

为什么以太坊这次升级被看成是区块链世界的第三次革命?

这次升级真的能让gas费大幅下降吗?

为什么升级后能减少99.95% 的能源消耗?

如果升级造成通货紧缩,对以太坊网络应用是好事吗?

毫无疑问,以太坊「合并」是整个加密行业在2022年的头号事件。

提到 Web3,就不得不提公链之王——以太坊。2008年比特币诞生带来了区块链技术;2013年以太坊把区块链与智能合约紧密结合,让区块链上能开发出各种区块链应用,促进了大量新的应用产生,也形成了Web3 应用的生态系统。

虽然拥有全球最大的开发者社群,DAPP数量也最多。但它的使用体验却并不好。现在PoW算法的以太坊区块链大约每15秒会打包一个区块,每个区块里会包含150-300笔交易,换算下来的一秒钟也就只能处理10-20笔交易。

这要是开发一个抢红包的 Web3 应用,跟微信相比,微信上的群友们都抢完并发完【谢谢老板】了,而Web3 的抢红包界面却还在转圈圈呢,这不能忍!

而且,这样的以太坊网络经常会有网络拥堵的情况发生。这时,如果你想要更快达成交易,那就得多交手续费(gas),高峰时甚至可以要花掉数百美元的手续费。

由于这些原因,现在以太坊的处理速度连普通的商业应用都撑不起来,更别提要做成“世界计算机”了。

为了实现世界计算机的目标,以太坊在2014年诞生之初,就设定了4个发展阶段:分别是Frontier (前沿)、Homestead (家园)、Metropolis (大都会)、Serenity (宁静)。

现在前三个阶段都已经完成,第四个阶段Serenity (宁静)是以太坊的最终形态,也就是以太坊2.0。它最大的变化是要引入分片、信标链,并会将 PoW 挖矿转成 PoS 挖矿。

作为加密生态应用的龙头,以太坊以 1204.3亿 $TVL占到了所有应用型公链TVL的半壁江山,对于以太坊这艘巨轮来说,每一个细微改变都可能影响链上成千上万的应用以及数百万的普通用户,就像是要换掉在大海航行的底层船舱和发动机,不仅难度大,牵涉面也很广,这也是以太坊整个分片升级一再推迟的原因,如果此次合并顺利进行,将为分片时代的顺利到来奠定最坚实的基础。

各公链TVL占比  数据来源:defillama

什么是以太坊合并?

以太坊「合并」指的是以太坊主网和信标链进行合并(即The Merge,以前称为the docking),更确切的说是将信标链(共识层)与现存的链(执行层)合并,并舍弃了原执行层的 PoW 部分。一旦合并完成,标志着以太坊POW共识时代的结束,ETH主网将由质押者来进行区块链验证,POW节点矿工退出历史舞台。

为什么要合并?

最本质的原因还是解决以太坊网络性能不足和高GAS的问题。伴随以太坊生态的发展,昂贵的交易费用和低可扩展性严重制约了生态的发展,而用户对以太坊改进的需求变得越来越迫切,分片将会在根本上解决以太坊的这一问题,而在开启分片前,「合并」是构建分片的基础。

只有通过合并后的POS共识机制,才能为后续的分片链升级铺平道路,分片链才能安全地进入以太坊生态系统。与此同时,还有一个致命的问题也在推动着「合并」,那就是以太坊的难度炸弹(Difficulty Bomb)。

“难度炸弹”是一种根据区块时间调整链难度的机制算法,目的是推动POW矿工转向POS,简单解释就是:在“难度炸弹”的机制下,伴随区块高度的增加,出块难度会呈现指数级别的增长,最终的结果就是矿工在衡量成本后无利可图。目的主要是为了强制节点升级,放弃POW转向POS,避免出现分叉。但如果不能在一定区块高度前完成合并和分片,那难度炸弹就会反过来威胁以太坊的自身,造成出块变慢、网络进一步拥堵等。

以太坊“难度炸弹”公式

其实这个问题已经出现了五次,也就是“难度炸弹”被推迟了5次,开发者主要通过利用伪区块号来代替原本区块号的方式延迟“难度炸弹”,其中两次以太坊网络升级的核心就是单纯的推迟难度炸弹:

  • 2017 : 拜占庭更新

  • 2019 : 君士坦丁堡更新

  • 2020:缪尔冰川更新(仅推迟难度炸弹)

  • 2021 : 伦敦更新

  • 2021 : Arrow Glacier 更新(仅推迟难度炸弹)

而根据 EIP-4345,在经过5次推迟后,难度炸弹或将在 2022 年 6 月左右爆炸,正是由于这个机制的存在,开发人员需要赶在6月前完成「合并」,要不就再次选择推迟难度炸弹。最近,以太坊核心开发者Tim Beiko在推特上表示:以太坊合并不会在6月完成,但将在年内完成。如果真是如此,那推迟难度炸弹的提案或将在近期提出,特别是伴随着以太坊生态发展到如今这个体量,难度炸弹机制的实际执行变得越来越困难,能执行拖字诀的空间越来越小。

降低安全成本,因为达成共识所需的能源更少。

对于 PoW 来说,收益需要为矿工使用的所有硬件和能源买单,否则将无人再去挖矿。这就需要大量发行并迅速卖出 Ethereum 以换取法币来支付账单。

而 PoS 则不然,PoS 只需要支付给投机者一些收益,让人们愿意存入资本,而不是直接投资到其他地方。除了一台普通的电脑和互联网连接之外,并不需要支付大额账单。所以收益率只需要反映所涉及的机会成本和风险。

更具可持续性。

一条链的安全性基本上与它的市值成正比。无论是 PoW(更高价值的 Token 奖励 = 更有理由按规则行事 = 更多的矿工 = 更难以破坏共识)或 PoS(更高价值的抵押 Token = 更有理由按规则行事以避免失去抵押品)都是如此。

新发行的 Token 本质上是将价值从所有持币人身上转移走,并重新分配给特定的人。在其他条件相同的情况下,将这些 Token 卖出可以从网络中提取价值。

这为未来的许多扩容解决方案打开了大门:数据分片、无状态、轻客户端等等。

通过分离执行层和共识层,这将有助于降低未来的代码复杂性。

安抚环境和游戏玩家当然是一个积极的副作用,但这并非是切换到 PoS 的主因。切换更多是由于外部因素导致的,Ethereum 作为一个协议并没有对整个网络太多的控制权,例如能源生产、GPU 供应链等等。

可这也是 PoW 的真实情况。谁有钱谁就可以买更多的矿机、赚更多的钱。在矿业,投资回报率也在随着规模经济的发展而变得更好。集中式的采矿作业可以获得更好的硬件折扣、并搬到电力便宜的地方。独立小矿工在现实中根本无法与之竞争。有了 PoS,每个人都能按比例获得相同的收益,无论他们的股份是 10 美元还是 1000 万美元。

它可能是中心化,但那些大的采矿业务没有理由攻击网络并削弱它,因为他们在基础设施上投入了数百万美元。所以……或许你对大型中心化主体的存在没有意见,只是对他们在网络中存在巨大利益而不满?

这就是它有趣的地方:越多的锁仓者、每人的奖励就越低。这也意味着所有成本都将交由市场本身定价。如果质押收益率太低,那么奖励就不能证明成本的合理性,人们就会撤出并投资于其他地方,这一举动会使收益率回升。同样,如果收益率太高,也会吸引更多的资本使收益回落。

就通货膨胀而言。假设市场认为 5% 是理想的收益率,其中 3% 来自增发。这样算下来,每年大约有 3000 万个 ETH 被抵押,将发行 90 万个新 ETH。在总供应量为 1.2 亿 ETH 的情况下,通货膨胀率为 0.75%。只要 Gas 费用高于 23gwei,EIP1559 燃烧的 ETH 就将超过这一数量。我要强调的是,Ethereum 很快就会成为一种带有收益的通缩资产。

「ETH 一直没有供应上限,且他们一直在改变货币政策。」

多年来,Ethereum 的目标一直是「确保网络安全的最低可行发行量」,将网络安全置于控制供应上限之上。对货币政策的任何更新都没有增加供应通货膨胀。从第一天起低通胀率就一直是目标。

一旦 EIP1559 的燃烧率与发行率相匹配,就会有一个作为有效供应上限的平衡点——再次由市场力量决定对 Ethereum 区块空间的估值。

并不存在一个 "Ethereum 中央银行 "任意调整利率并向亲信印钞。市场本身决定了有多少通货膨胀/通货紧缩,并不存在一个可以像中央银行控制法币通货膨胀率那样的实体控制 Ethereum。

合并后,会带来哪些变化?

作为以太坊迄今为止最重要的升级,本次升级完成后,我们将看到以下变化:

1. 降低 Gas 费

高额的 Gas 费是普通用户尝试以太坊的主要障碍。Gas 费根据交易需求而波动。短时间内的大量交易通常会堵塞以太坊,在这种情况下,矿工更愿意选择提供较高 Gas 费的交易。然而,当以太坊采用 PoS 时,交易处理会更简单,并可以避免因未处理交易堆积如山造成的堵塞。

2. 提高网络吞吐量

分片是继以太坊合并之后的以太坊又一重要升级。分片将数据库横向分割成多个分片链,所有这些分片链都可以独立于主网处理交易。

PoW 区块链将交易记录在一条链上,比如比特币自 2009 年挖出创世区块以来,所有交易历史都记录在链上。这样限制了区块链处理交易的能力:比特币每秒只能处理 7 笔交易,而以太坊每秒只能处理 10-15 笔交易。

Ethereum.org 预测在 2023 年分片交付时,将有 64 条分片链可用。每条链都可以验证交易以分担以太坊主网的负载,从而显著提高网络吞吐量。

3. 网络参与民主化,并通过新的激励机制、验证者和创新,实现更公平地分配奖励。

中本聪 13 年前设计比特币时,意图让每个人都能参与到交易的验证和记录系统中。看起来中本聪的计划偏离了轨道,因为参与比特币验证需要相当多的东西。从 2013 年到现在,比特币的开采难度增加了 27.9 万倍。这意味着需要昂贵的高级矿机产生足够的算力来和同行竞争,目前的以太坊也面临着同样的问题。

设备的高门槛不利于吸引更多的验证者参与到网络的保护和建设中。

在POW机制之下,想要成为验证者,需要专业机器硬件,门槛和成本都很高,普通用户更难进入,但在POS机制下,大幅降低了节点运行的门槛,不再比拼算力,对硬件的设备要求也大幅的降低。

以太坊向 PoS 过渡意味着算力的竞争将变得不那么严重。验证者不一定要有超级矿机,服务器级别的设备就足够了。

PoS 不仅降低了对验证节点的资源要求,而且旨在奖励所有参与者,而不仅仅是那些具有最大算力的参与者,每个节点将有平等的机会获得奖励。升级到 PoS 将使以太坊更加开放和多样化。客户端、验证者和 Layer 2 的多样性也将确保一个健康且可扩展的网络,使参与民主化。

但32个ETH的质押最低标准,对大部分人来门槛还是很高,于是诸如RocketPool、Secret Shared Validators、ankr等这样的质押服务商出现,不仅能以低于32ETH的标准质押,也推出了很多更方便快捷的质押工具、去中心化的非托管协议等,进一步降低验证者资金和技术上的门槛。

我们还是从数据上来衡量POW和POS以太坊的去中心化程度,截至2022年4月11日,在当前的以太坊主网上,全球活跃节点数为 2410个,而在信标链上,活跃的验证者已经高达34万个,后者是前者的150倍,从这个意义上来说,后者的去中心化程度显然更高。

4. 绿色环保,每笔交易中将减少 99.95% 的能源消耗

按照目前以太坊的消耗,一年的耗电量为111TWh,约等于荷兰一年的用电量,但在转为POS后,每个节点一天的成本与一台家用电脑的耗电量相当,据以太坊基金会测算,转为POS后,ETH网络的能耗将下降 99.95%,年耗电量与一座中等小镇相当。

以太坊耗能指数(TWh)  数据来源:digiconomist

单笔转账能耗可低至流式传输一小时的 Netflix 的能耗(234 瓦)或煮一壶咖啡的能耗(40 瓦)。以太坊将会使世界变得更好,而不是伤害它。

5.全面通缩,减少 ETH 的发行,并为最终用户和 DeFi 行业提供更强大的安全保障

合并还将限制 ETH 的供应,使其更稀缺,因此更有价值,一是为支付给验证者而创建的 Token 数量减少(减少 90%),二是销毁作为交易费用收集的 Token,而不是将它们传递给矿工。攻击链的成本也将显着增加(10-20 倍)。在当前 35 万验证节点(1,000 万 ETH 参与质押)的基础上,攻击以太坊的成本是 340 亿美元的 51%。

据Bankless估算,目前以太坊每天产出约 1.2万枚,而在转为POS 后,每天产出仅为1280枚,也就是说合并后ETH每日产出将减少89.3%,此外,原POW机制下的固定产出成本会形成固定的抛压,而POS机制下,因为质押者不需要消耗电力,因此抛售动力会更小,这也是很多业内人士看好以太坊合并后发展的重要原因之一,当然,1559的燃烧机制也是通缩的重要影响因素 。

6.质押收益提升

目前质押在信标链中的以太坊数量达到了1077.2万枚(现值约合344.7亿$),收益率大约在年化4.6%,在合并之后,因为验证者会收到的净交易(ex-base)费用,收益率可能会从现在的4.6% 上升到 ~10-15%,增加大约 2-3 倍。

7. GPU 价格降低

以太坊的共识算法(称为“ Ethash ”)经过专门设计,在数码圈子里存在着一批矿工,他们购买显卡拿去进行算力挖矿,获取以太坊区块链上的出块奖励ETH。以太坊网络对计算的需求越高,矿工获得的报酬就越多(gas 费),这使得他们想要购买更多的 GPU 来赚更多的钱。

在2020年,ETH价格大幅上涨后,矿工们为了获取更多的利益,与游戏玩家争抢显卡产能,直接导致过去两年时间显卡价格翻倍再翻倍,游戏玩家苦不堪言。高 GPU 价格也对 GPU 的其他应用(例如神经网络)产生了巨大影响。

合并之后,矿工们不会再去囤积显卡,所以说显卡价格一定会降低。实际上,进入2022年之后,显卡价格就开始下跌了。

8.扩大以太坊生态系统。

大量的 Dapp 运行在以太坊上,包括链游 Axie Infinity、CryptoKitties、DeFi 协议 Uniswap、Yearn 和各种 DAO 等。

高负载对 EVM 的负面影响显著,让网络处理速度急剧下降。EVM 很难打补丁,因为它的代码使用一种叫 Solidity 的复杂编程语言编写。根据以太坊主要开发者的说法,以太坊 2.0 将引入由万维网联盟设计的以太坊 Web Assembly(eWASM)来取代 EVM。

eWASM 允许开发者使用例如 C++、Rust 等更简单的语言进行编程。此外,eWASM 也与当前的 Web 标准兼容,因而更容易在普通浏览器中运行。用户无需扩展程序即可访问 dApp。

eWASM 最大的好处是它对开发者生态系统的影响。有了更多的语言选择,更多开发者将涌向以太坊,为社区带来更多创新和创造力。

整个升级过程是怎么样的?

在新版路线图中,整个升级过程依然分为三个阶段,分别是:

1. 信标链(Beacon Chain):信标链目前已经上线,该链将成为未来以太坊分片的核心。当前用户质押的以太坊就保存在这条信标链上;

2. 合并(The Merge):合并阶段是我们即将面临的升级,包括将 PoW 切换到 PoS,以及目前以太坊主链与信标链的合并工作,因此本阶段也被称为 The Merge;

3. 分片链(Shard Chain):在这个阶段,以太坊将从一条链扩展到共有 36 条分片链的最终状态,预计交易性能将随着分片的实施极大提高;

信标链在2020年底就上线了,并且是以PoS的形式运行。目前已经有40多万活跃验证者,有近1300万ETH抵押进入信标链维护共识,运行状态非常好。

而原链仍然作为执行层以 PoW 形式运行,以太坊进入一个PoW+PoS混合挖矿的阶段,为整个网络向PoS过渡做铺垫。按照路线图,以太坊会在2022年进行“merge合并”,之后再进行分片。

合并就是把PoS运行的信标链与PoW运行的原链合并,并停止原链的 PoW 部分,这次升级代表着以太坊正式切换到了PoS共识。这将会给以太坊的矿业带来剧变,因为在以太坊由P0W转PoS挖矿后,原有的PoW矿工将不能继续参与以太坊挖矿。

2022 年 3 月 10 日,以太坊开发者 Marius Van Der Wijden 宣布启动 Kiln 合并公共测试网,并在3月17日完成了测试网Kiln从PoW 到 PoS 的过渡,4月12日,以太坊实施了历史上首个影子分叉用来测试主网合并,为接下来的正式合进行演练。

Tim Beiko 曾发推表示,以太坊合并会在 2022 年内完成。

虽然合并周期很长,但在以太坊上工作的开发人员无需担忧过渡问题,因为合并前后架构的通用 API 以及对现有组件的重用将确保无缝过渡,并保证为开发人员提供不间断式体验。这意味着现有应用程序需要重做的概率很低甚至没有。

为什么这次合并后用电能省那么多?

以太坊2.0另一个重大改变是会把PoW挖矿转成PoS挖矿。

PoW挖矿的缺点就是费电。在以太坊区块链上建立共识是基于必须由以太坊网络上的节点解决的密码难题,这被称为PoW“工作量证明”。以太坊越受欢迎,验证其区块链所需的计算工作就越多,这使得网络上的节点使用更多的电力。

我们可以把PoW挖矿理解成大家通过矿机算题获得出块资格赚取ETH奖励。为保护链的稳定性,它会自动调节题的难度来保证一定时期里出块数量稳定。因为饼是一定量的,所以矿机越多就越内卷。每年都要因此消耗掉巨大电力。根据 Digiconomist 的数据,全世界各地的矿工每年挖矿的耗电量高达93.98万亿瓦时,也就是接近940亿度电。实在是太费电了!

而转成PoS挖矿后,大家可以通过质押ETH获得出块资格,赚取奖励。从线下的设备挖矿,转变为线上的质押挖矿。这样,大家以后就和和气气地投票决定谁来负责下一个区块的计算,完美解决了电力能源浪费的问题。

合并后,今年能否大幅降低 gas 费并提高性能?

此次合并不会立刻带来gas和性能的大幅改善。因为合并改变的只是共识机制,实际上,它不会对当今以太坊的当前用户体验产生任何影响。

而涉及到的GAS和网络性能等问题需要等到之后以太坊路线图的未来更新(例如分片)将直接帮助改善gas费用。

为什么分片上线将促进以太坊大幅改善性能?

以太坊2.0通过引入分片链(Shard Chains)的方式来提升网络的处理能力,目前规划是建立 64条分片链,每一个分片都有一组验证者负责对区块进行打包和验证。

我们可以将合并后的以太坊视为一条具有执行交易和智能合约功能的分片链——Shard 0,也就是最终64条分片链之一。试想一下,同样的交易池,现在有了这么多条链同时处理,如同一条公路突然变成了64条的宽度,处理速度必然会大大加快,大家的使用体验也会更流畅。

但分片间需要互通,这些分片就需要有一个中枢系统,如同人的脊椎一样去协调肢体的运动。信标链(Beacon Chain)就是整个以太坊2.0网络的中枢部分,或者说是“指挥和控制中心”,它会为分片链随机分配验证者,也会作为中枢帮分片们实现跨分片通信,保证整个系统的安全性。

合并之后,可以继续使用以太坊的PoW版本吗?

不可以。只有一个以太坊,整个网络将切换到PoS共识机制。

如果任何节点要继续进行以太坊的 PoW 版本挖矿,那么他们将在自己的少数分叉上,并且他们的区块奖励的经济价值将远远低于他们的运营成本。由于矿工被激励以营利为目的,因此预计所有 PoW 参与者将立即开始在其他非以太坊 PoW 区块链上使用他们的硬件进行挖矿。

总结

对于整个以太坊生态、加密世界和Web 3领域来说,以太坊 2.0的“大合并”事件,是件影响深远的大事。可以说是区块链世界的第三次重大革命。

以太坊转为PoS的做法是一个开创性举措,后续可能会有其它加密货币进行效仿,甚至会促使某些组织或是政府完全接纳加密货币。另一方面,这种做法又可以极大地推动以太坊的运用,使加密货币走向更美好的未来。

当然,第四阶段不能一蹴而就,要分步骤进行。

对以太坊矿工来说,以太坊2.0的上线将会砸掉自己的饭碗,这可是地球上第二大矿业生态,数量众多的矿工们可能并不会轻易放弃自己的矿场资源,他们很有可能会对以太坊 2.0进行分叉。

从种种分析以及合并后的预期结果来看,以太坊这次革命性的升级是非常让人期待的。


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本文来源:PANews

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