以太坊向PoS的過渡 合并會如何影響應用層？_以太坊

以太坊向 POS（權益證明）的過渡——合并——已近在眼前：開發網正在建立，規范正在敲定，社區宣傳也已緊鑼密鼓展開。合并的目的是最小化對以太坊的終端用戶、智能合約和 DApp 的運作方式產生影響，也就是說，有一些小變化值得強調。在我們深入了解它們之前，這里有幾個鏈接，以提供關于整個合并架構的背景。

路線圖的演變 

合并后的客戶架構

這篇文章的其余部分將假設讀者對上述內容很熟悉。對于那些想更深入了解的人來說，可在此查閱 The Merge 的全部規格。

執行層 

共識層 

API 引擎    

合并后，POW（工作證明）區塊將不再存在于網絡中，以前 POW 鏈的內容會成為信標鏈（Beacon Chain）上創建的區塊的一部分。那么你可以認為 Beacon 鏈成為了以太坊 POS 鏈的（權益證明）共識層，取代了之前的工作證明共識層。信標鏈區塊將包含 ExecutionPayloads，它是合并后當前工作證明鏈上的區塊等價物。

質押協議Figment表示將在以太坊2.0上支持MEV:7月20日消息，加密質押協議Figment周二宣布，當以太坊完全作為權益證明網絡運行時，它將支持MEV。

MEV是指礦工或驗證者根據其在以太坊區塊鏈上確定交易順序的能力從交易區塊中提取的最大價值。該價值超過了標準的區塊獎勵和Gas費用。

在解釋其MEV策略時，Figment表示將優先考慮公平MEV提取。該公司將公平MEV定義為確保增加網絡上的質押，并為客戶提供最大回報，同時防范中心化風險。（The Block）[2022/7/20 2:24:58]

下面的圖片顯示了這種關系。

對于終端用戶和程序開發人員來說，這些 ExecutionPayloads 是與以太坊交互的地方。這一層的交易仍將由執行層客戶端（Besu, Erigon, Geth, Nethermind 等）處理。幸運的是，由于執行層的穩定性，合并只帶來了最小的破壞性。

谷歌2021年度熱搜榜：“狗狗幣”及“以太坊價格”分別排名年度熱搜新聞第4和10位:12月8日，Google Trends發布了2021年度熱搜榜，其中，在熱搜新聞板塊，“狗狗幣”（Dogecoin）排名第四，“以太坊價格”（Ethereum Price）排名第10。[2021/12/8 12:59:03]

合并后，以前包含在工作證明區塊頭中的幾個字段變得不能使用，因為它們與 POS（權益證明）無關。為了盡量減少對工具和基礎設施的干擾，這些字段被設置為 0，或其數據結構的等價物，而不是完全從數據結構中刪除。關于區塊字段的修改詳細內容可以參考 EIP-3675。

由于 POS（權益證明）并不像 POW（工作證明）那樣自然產生 omers（又稱叔叔區塊），每個區塊中的這些列表（omers）將是空的，這個列表的哈希值（omersHash）將成為一個空列表的 RLP 編碼哈希值。同樣地，由于難度和 nonce 是 POW（工作證明）的特征，考慮到它們的字節大小值，它們都將被設置為 0。

以太坊域名服務ENS已支持波卡和Kusama地址映射:據官方消息，以太坊域名服務（ENS）已支持波卡Polkadot和Kusama網絡的地址。只要錢包集成支持了ENS功能，用戶就可以通過向某個特定ENS域名地址發送DOT或者KSM資產，而不是公鑰地址。[2020/9/28]

mixHash，另一個與采礦有關的字段，不會被設置為 0，而是包含信標鏈的 RANDAO 值。

關于這方面的更多詳細內容請看下面章節內容。

合并后，BLOCKHASH 操作碼仍可使用，但鑒于它不再能被通過工作證明哈希計算過程來鍛造，該操作碼提供的偽隨機性將大大減弱。

與此相關，DIFFICULTY 操作碼（0x44）將被升級并更名為 RANDOM。合并后，它將返回由信標鏈提供的隨機性信標的輸出。因此，這個操作碼將成為比 BLOCKHASH 更強大的（盡管仍有偏見）供應給程序開發人員使用的隨機性來源。

三箭資本CEO：大型ETH持有者推動了以太坊期權市場近期增長:Skew圖表顯示，衍生品交易平臺Deribit上的ETH期權未平倉量呈拋物線走勢上漲，達到了過去12個月未平倉量平均值的三倍多。顯示了ETH期權市場的增長速度。Skew還指出，以太坊期權市場目前的規模與2018年12月的比特幣市場規模相似。那時BTC期權市場未平倉量曾增長了許多倍。

DeFi的爆炸性發展提振了以太坊的基本面，并導致交易員普遍認為ETH的長期前景是光明的。參與以太坊期權市場的并非只有散戶，Three Arrows Capital（三箭資本）首席執行官Su Zhu表示，一些“世界上最大的ETH持有者”在一定程度上推動了ETH期權最近的增長。（CryptoSlate）[2020/7/1]

RANDOM 暴露的值將被存儲在 ExecutionPayload 中，其中 mixHash 是一個與工作證明計算相關的值。payload 的 mixHash 字段也將被重新命名為 random。

以太坊創下歷史新高 突破1000美元:受益于比特幣在市場上的價格大幅下滑，全球第三大加密貨幣以太坊周四創下紀錄新高，CoinDesk平臺數據顯示，以太坊價格達到了1043.2美元，突破1000美元大關。以太坊創始人Vitalik Buterin在其博客中表示，負責監管區塊鏈網絡的非營利性基金會正在啟動兩項新的補貼計劃，以支持以太坊的可擴展性研究。Buterin預計區塊鏈網絡社區效應將加速以太坊的發展速度，目前瑞銀，巴克萊和瑞士信貸等金融機構已加入了區塊鏈網絡的合作中。[2018/1/5]

下面是一個關于 DIFFICULTY 和 RANDOM 操作碼在合并前和合并后如何工作的說明。

合并前，我們看到 0x44 操作碼返回塊頭中的 difficulty 字段。合并后，該操作碼更名為 RANDOM，指向之前包含 mixHash 的塊頭字段，現在存儲來自信標鏈狀態的 random 值。

在 EIP-4399 中正式確定的這一變化，也為鏈上應用提供了一種評估合并是否已經發生的方法。

來自 EIP：

此外，本 EIP 提出的變化允許智能合約確定是否已經升級到 PoS。這可以通過分析 DIFFICULTY 操作碼的返回值來完成，大于 2**64 的值表明交易正在 PoS 塊中執行。

合并將影響以太坊的平均區塊時間。目前在 POW（工作證明）下，平均每 13 秒就有一個區塊進入（實際區塊時間有一些差異），在 POS（權益證明）下，每 12 秒就有一個區塊進入，除非是由于驗證者離線或沒有及時提交區塊而錯過了一個時間段。在實踐中，這種情況只在<1% 的時段發生過。

這意味著網絡上的平均區塊時間將減少 1 秒，那些有計算一個特定的平均區塊時間需求的智能合約將需要考慮這一點。

在 POW（工作證明）下，總是有可能出現重排的情況，應用程序通常會等待幾個區塊在一個新的頭塊（head）上被開采出來，然后再將其視為不太可能從公認鏈中刪除，或 "確認"。在合并之后，我們反而有了 finalized（最終確定）的和 safe head（安全頭塊）的概念。這些區塊甚至可以比 "確認 "的 POW（工作證明）區塊更可靠地使用，但需要轉變觀念以正確使用。

一個最終確定的區塊是被大于 2/3 的驗證者接受為公認的區塊，要創建一個沖突的區塊，攻擊者必須燒掉至少 1/3 的總權益（stake）。在寫這篇文章的時候，這代表了以太坊上超過 100 億美元（或大于 250 萬 ETH）。

安全頭塊是指在正常的網絡條件下，我們期望被包含在公認鏈中的塊。假設網絡延遲小于 4 秒，大多數驗證者是誠實的，并且沒有對分叉選擇規則的攻擊，安全頭將永遠不會成為孤兒。

這里有一份詳細介紹在各種情況下如何計算安全頭的報告。此外，在即將發表的論文中安全頭塊的假設和保證正在被正式定義和分析。

合并后，執行層 API（如 JSON RPC）在詢問最新（latest）區塊時，將默認返回安全頭。在正常的網絡條件下，安全頭和鏈的實際頂端將是相等的（安全頭塊只落后幾秒鐘）。安全頭將比當前 POW(工作證明) 的最新（latest）區塊更不可能被重新掛起。為了暴露 POS（權益證明）鏈的實際頂端，一個不安全（unsafe）的標志將被添加到 JSON RPC 中。

最終確定區塊 (finalized) 也將通過 JSON RPC，通過一個新的最終確定的標志被公開。然后，這些可以作為工作證明確認的一個更有力的替代品。

下表對此進行了總結。

我們希望這篇文章能幫助程序開發者為備受期待的向 POS（權益證明）階段的過渡做好準備。

在接下來的幾周里，一個長期存在的測試網將被提供給更廣泛的社區進行測試，還有一個即將舉行的關于基礎設施、工具和應用程序開發人員提問的合并社區電話會議，并聽取關于合并的最新技術更新。

原文標題：《 How The Merge Impacts Ethereum’s Application Layer 》

原文作者：以太坊開發者、以太坊基金會社區經理 Tim Beiko

原文編譯：RexHuang7

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