進擊的巨人：深入淺出 玩轉以太坊 PoS 合并_ETH

以太坊工作量證明轉為權益證明目前已經確認不延期，預計在2022年也就是本年度年末完成PoS的合并。截至目前，以太坊信標鏈BeaconChain上的總質押量已經達到1300萬枚Ether，驗證者數量也已經突破35萬。

可以說，今年是作為“公鏈之首”的以太坊的變革之年，與權益證明(PoS)的合并將是迄今為止對以太坊最深刻的技術升級，其重要性僅次于創世區塊的誕生。我們相信，PoS通過更深入地將我們聯系在一起和消除權力中心及其固有的缺點，將使Web3社會更加繁榮。

作為區塊鏈或者說Web3的參與者，無論是作為開發者、礦工還是科學家等等，都有必要深入的了解此次升級所帶來的影響，以及如何迅速融入升級后的yield&defi。本文將系統的闡述ETH1.0到ETH2.0轉型的始末，闡明ETH2.0所做出的改變內容，以及幫助參與者無縫過渡到ETH2.0生態中。

拂曉：ETH2.0?出現的始末

起因：為什么要合并？

以太坊的目標是成為世界級計算機，但就目前而言，以太坊仍然面臨交易速度緩慢、手續費高昂、PoW不環保等諸多問題。

首先老生常談的是上面提到的低擴展性。以太坊網絡支持數千個去中心化應用程序，每秒都需要處理大量交易，而采用PoW共識機制的以太坊1.0，每秒只能處理約10-50筆交易，遠小于PayPal、Visa等中心化網絡，遠無法滿足用戶對于交易速度的需求。

數據：昨日一地址支付64 ETH的Gas費用以84 ETH購買Meme代幣FOUR:5月8日消息， fadedface.eth 地址用 84 ETH 購買了逾 137.6 億枚 Meme Token FOUR，并支付了高達 64 ETH 的 Gas 費用。

5 月 8 日 21:13 開始至 5 月 9 日 03:11，該地址分多筆拋售 FOUR 獲得約 150 ETH，當前還持有 83.27 億枚 FOUR（當前價值逾 55 萬美元）。fadedface.eth 是第二個購買 FOUR 的地址。[2023/5/9 14:52:09]

2020年，DeFiSummer促使以太坊網絡上的交易量大幅增加，DappRadar2020Q3Dapp報告中指出，以太坊交易量在2020年第三季度猛增至1195億美元，與第二季度相比增長了近1200%。但隨著而來的是網絡堵塞，交易費猛增。甚至一度平均交易費用達到14美元的高度，刷新歷史記錄。所以，手續費高昂一直是以太坊被詬病的一個重要的點。包括EOS創始人BM在內的不少人感嘆稱：對于大多數正常規模的交易來說，以太坊交易費用太高了。

同時被詬病更多的，是PoW的高能耗等問題。PoW機制下，礦工需要購買礦機硬件、布置礦池、消耗電力來獲得相應收益。根據以太坊基金會2021年5月18日對Digiconomist研究成果的援引，以太坊礦工目前每年消耗44.49太瓦時的電量，相當于一個小型國家一年的耗電量。

改變：合并可以帶來什么？

此次以太坊的合并，是解決以太坊可擴展性問題第0階段，為后續可能到來的分片做鋪墊。所以，這次合并升級并不涉及擴容技術，也不會降低以太坊主網高昂的Gas費。在當前階段，將部署信標鏈，驗證者使用權益證明來創建區塊。

隱私區塊鏈Aleo測試網Testnet 3將暫時下線:4月13日消息，專注于隱私的Layer 1區塊鏈Aleo在推特上宣布其測試網Testnet3將在北京時間4月13日23:59UTC到4月17日期間下線，為啟動Testnet 3第三階段做準備。此外，4月17日，Aleo將公布關于Testnet 3第三階段激勵措施的幾項變動以及最新消息。[2023/4/13 14:01:35]

TheMerge后的以太坊，主要會增加以下三大特性：

1）更公平

以太坊基金會認為，PoW機制下，算力投資等級越高，硬件維護能力越高，這讓大的資本相比散戶來說，擁有更高的資本回報和優勢；相比之下采用PoS機制，以太坊可以有效降低驗證節點的準入門檻，任何用戶只要質押32枚ETH即可加入驗證者隊伍。驗證者的工作包括創建新區塊，以及檢驗新區塊，是由信標鏈隨機分配的，不需要比拼算力，對硬件設備的要求大大降低，支持更多用戶參與。只需一臺普通的筆記本電腦以及一個可靠的、保持在線的互聯網連接即可，所有質押者獲得的投資回報率更平等，也由于質押者的數量更多，更去中心化。

2）更安全

PoS很容易從攻擊中恢復。V神在《為什么要進行PoS》一文中論述到，在基于GPU挖礦的PoW中，攻擊網絡的成本僅僅是租用足夠的GPU趕超現有礦工的成本，只需要花費少量的成本和時間就可以進行攻擊工作。比如ASIC芯片挖礦需要1/3的持續成本(包括更新迭代硬件、維護、電力)和約2/3的資本成本。據計算，需要487美元左右。ASIC以高昂的集中化成本提高安全級別，但這種高成本防范攻擊使得整個網絡趨于中心化，因為礦工加入的門檻也變高了。而在權益證明中，幾乎全部是資本成本，即運行節點的成本。隨著質押率的提高，攻擊成本預計非常高，V神個人預計這個數字最終會上升到10000美元左右。

Safe、BitKeep等超30個項目合作推出MEV Blocker RPC:4月5日消息，Safe、BitKeep、DODO、Oasis、Balancer、1inch等超過30個以太坊項目合作推出MEV Blocker RPC，該工具旨在保護用戶免受各種類型的MEV攻擊。

MEV Blocker RPC是一個路由用戶交易到“搜索器”網絡而不是公共內存池的工具，這些搜索器通過競標獲取反向運行交易的權利，保護用戶免受搶先交易和三明治攻擊。[2023/4/5 13:46:40]

在PoW網絡中，如果遭到51%攻擊，唯一的應對措施就是“等到攻擊者主動撤銷攻擊"。但這忽略了一種更危險的攻擊可能性，這種攻擊叫做產卵營攻擊(PawnCampingAttack)，攻擊者一次又一次地進行攻擊，目的很明確，就是為了使整條鏈癱瘓。PoS的情況會好很多。對于某些類型的51%攻擊(特別是回滾最終確定的區塊)，在權益證明中有一個內置的懲罰機制，通過這個機制，攻擊者的大部分質押(并不包括其他人的)將被自動銷毀。

同時，此次合并升級也正是為最后的分片鏈上線做準備。分片鏈的安全性將影響著整個以太坊網絡，所以只有當安全性得到有效保障后，才能逐漸上線，分片鏈的驗證者將由信標鏈隨機分配，因為是隨機的，所以一條分片鏈上的驗證者難以進行串謀作惡，據以太坊團隊介紹，該作惡的可能性小于萬億分之一，分片鏈的安全得以保障。

3）更節能

PoW機制下，礦工需要購買礦機硬件、電力和礦池，這導致了對于能源的較大消耗，轉化成PoS機制后，能夠節約超過95%的能源消耗，原因是以太坊給質押者的收益只需要消耗少量的網絡和電力費用。在全球減碳環保的大背景下，選擇不消耗任何能源的PoS機制更符合以太坊網絡可持續性發展的愿景。

MetaMask集成Mercuryo以簡化加密貨幣購買:2月17日消息，MetaMask開發商ConsenSys與跨境支付網絡Mercuryo達成合作，MetaMask集成Mercuryo服務，將簡化使用銀行卡、Apple Pay和Google Pay直接從Web3錢包MetaMask購買加密貨幣的流程。該集成支持 19 種法定貨幣和 18 種加密貨幣，包括以太幣、DAI、USDT 和 USDC。

上周，MetaMask 還集成了Onramp.money，允許印度用戶直接從錢包購買加密貨幣。[2023/2/17 12:13:30]

深入：從礦工到驗證者

驗證者：ETH2.0中的礦工

在ETH2.0中，“礦工”將被“驗證者”(validators)取代，這些驗證者需要將ETH存入某個以太坊智能合約中(這一過程稱為“質押”(staking))。驗證者質押的ETH將作為抵押品，以激勵他們正確地完成驗證工作。不履行驗證工作(比如因為離線)或進行惡意行為的驗證者，將導致其質押的ETH的一部分被銷毀。另一方面，如果驗證者行為得當，那么將會獲得ETH獎勵。

事實上，一個交易被敲定的過程要求驗證者進行的“證明”(attestations)實際上要比上文闡述的要更復雜一些。有兩種類型的證明：一種是LMDGHOST投票，用于證明區塊鏈的鏈頭；第二種最為重要，是用于對兩個檢查點進行證明的FFG投票(對區塊鏈進行合理化和最終敲定)。如果驗證者接收到的區塊是有效的，那么驗證者將對區塊進行“證明”，實際上就是投票支持將該區塊添加到區塊鏈中。一個節點將不定期地被要求提議一個新區塊，其他驗證者將“證明”該區塊。當區塊鏈有多個分叉時，只有那條在其歷史上積累了最多“證明”的鏈才是正確的區塊鏈。

東莞中院：虛擬貨幣“礦機”元件交易協議無效:金色財經報道，近日，廣東省東莞市中級人民法院審理的一起涉虛擬貨幣“礦機”元件交易的合同糾紛案判決生效，法院審理后認為，模具公司是在明知科技公司購買用途的情況下向其供應散熱片等元件，用于組裝“礦機”。虛擬貨幣“挖礦”活動能源消耗和碳排放量極大，不利于國家產業結構優化、節能減排，干擾了正常的金融秩序、經濟發展秩序，雙方簽訂的《商業競業禁止協議》損害社會公共利益，屬無效合同。（中國法院網）[2022/11/22 7:56:38]

所有驗證者都會對每個檢查點進行FFG投票，而只有一個隨機選中的驗證者子集在每個slot(將區塊添加到信標鏈的機會，每12秒出現一次)進行LMDGHOST投票。

此外，驗證者還將不定期地參與到某個同步委員會(synccommittee)中，同步委員會是一個由隨機選擇的512名驗證者組成的小組，這些被隨機選中的驗證者將對區塊頭(blockheaders)進行簽名，這樣輕客戶端就可以檢索這些被驗證過的區塊，而無需訪問整條歷史鏈或整個驗證者集。

驗證者參與結果：質押獎勵、懲罰和罰沒

1）獎勵

驗證者需要質押的ETH用于作為“抵押品”，以激勵驗證者的誠實行為。隨著驗證者因為參與到保護網絡中而獲得獎勵，這些被質押的ETH將隨著時間的推移而增加。當確定驗證者的投票合法并有效、且與大多數其他驗證者一致時，那么驗證者就會獲得證明獎勵。

當驗證者被選中作為“區塊提議者”(blockproposer)時，如果其提議的區塊被“敲定”，那么該驗證者也將獲得獎勵。區塊提議者也可以通過將有關其他驗證者行為不當的證明打包進自己提議的區塊中，從而增加自己獲得的獎勵。

2）懲罰

驗證者可能受到的“懲罰”是以各種機制的形式來銷毀一部分驗證者質押的ETH。當驗證者未能提交一個FFG投票、提交延遲了或者提交了錯誤的FFG投票時，都會受到證明懲罰(attestationpenalties)。驗證者余額被削減的數額，等同于如果他們提交正確的證明而本可以獲得的獎勵數額。這意味著，一個誠實但“懶惰”的驗證者，他因為錯過了證明而遭受到的最大懲罰，就是損失他如果以完美的方式進行證明時本可以獲得的獎勵金額的3/4。注意，如果不參與LMDGHOST驗證是不會受到懲罰的，只是無法得到相應的獎勵。

此外，當驗證者被分配至“同步委員會”(synccommittee)時，如果該驗證者未能簽名區塊，那么其受到的懲罰將等同于如果他成功地簽名區塊時本可以獲得的ETH價值。

3）罰沒

罰沒(slashing)是一種更嚴重的行為，這會導致驗證者被強制從網絡中移除，并導致相關的ETH質押金損失。

如果檢測到嚴重的違規操作操作，驗證者就會罰沒。這意味著相當于其質押的ETH的1/64(最高可達0.5ETH)將立即被銷毀，然后進行一個為期36天的移除。在此期間，驗證者的質押金將逐漸被削減；且在這段期間的中間點(第18天)，該驗證者還將受到額外的懲罰，懲罰大小將與此次罰沒事件發生之前的36天內所有被罰沒的驗證者的ETH質押總額成比例。

這意味著，當更多的驗證者被罰沒時，此次罰沒的量級將會增加。最大的罰沒是所有被罰沒的驗證者的全部有效余額(比如，如果有大量驗證者被罰沒，那么某個驗證者可能損失其全部的質押金)。

淺出：不同參與者如何玩轉ETH2.0

對開發者：無縫過渡

在以太坊上工作的開發人員可以“高枕無憂”，因為用于合并前后架構的通用API以及對現有組件的重用，將確保無縫過渡的不間斷開發體驗。這意味著現有應用程序的返工率很低甚至沒有。

PoW和PoS接口的相似之處意味著無需更改API。利用現有組件還可以確保無需重寫智能合約或dapp或遷移基礎設施。對于依賴隨機操作碼的Dapp，可能需要更新一些基礎設施。如果您是以太坊開發人員并希望提前開始測試您的Dapp和基礎設施，鼓勵使用最近推出的Kiln測試網來進行。增加的客戶端選擇和靈活性將允許開發人員混合和匹配以滿足他們的需求，例如在執行層使用輕量級客戶端和在共識層使用重量級Staking客戶端。

遷移到PoS還意味著更可預測的區塊時間和費用，這將減少在設計12秒區塊時間和使用EIP-1559建立的base費用的高流量解決方案時的不確定性。

對普通Web3玩家：質押挖礦

在完全切換共識后，以太坊的增發率會低至2%以下，增發會遠低于目前。PoS共識下的挖礦和理財比較相近，長期穩定下來的年化收益率預期在10%以下，傳統礦工一年回本、兩年翻倍的模式將不復存在。

可能很多玩家會說，質押32ETH的門檻太高，會導致大部分PoW礦工無法參與其中。常言道，有求必有應，需求驅動供給的產生，諸如Lido等Dapp可以從門檻上進一步降低參與者的準入條件。如今Lido的TVL已達195億美元，在DeFi項目TVL總榜中穩居第二，僅次于Curve。

最后

根據Bankless以太坊第一季度報告，僅在EIP1559燃燒情況下，ETH通脹率從1.10%下降至0.51%。按照目前的質押率，僅考慮轉換PoS，通脹率為0.5-1%左右，低于比特幣的通脹率。兩者疊加，ETH既有可能進入通縮狀態，將利好ETH價格。

合并過程或許不會一切順利。首先合并后PoW礦機節點將全部下線，許多礦工可能會在合并之前退出網絡，合并發生后也極有可能出現分叉。其次，如此重大的技術升級，也可能出現服務錯誤和黑客攻擊。

在過去幾年中，我們看到以太坊引領了DeFi、NFT等創新趨勢，同時以太坊在提升性能方面從未停止腳步，PoS合并會是這一進程中的重要一步。在元宇宙敘事的Web3.0下，以太坊是否能保持龍頭公鏈的地位，建立一個更強壯的體驗與生態，引入更多用戶的參與，期待以太坊生態會有更好的表現。

文章作者：SnapFingersDAO

參考

https://newsletter.banklesshq.com/p/state-of-ethereum-q1-2022?s=rhttps://mp.weixin.qq.com/s/PNXIzQdaMmLMyn7f7WMeuw

來源：金色財經

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