以太坊向PoS的過渡 合并會如何影響應用層？_POW

以太坊向POS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TheMerge的全部規格。

執行層?

共識層?

API引擎???

區塊結構

合并后，POW區塊將不再存在于網絡中，以前POW鏈的內容會成為信標鏈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。

分析師：比特幣漲至2萬美元、以太坊漲至1000美元都是必然的:加密分析師The Moon發推稱，比特幣漲到2萬美元，以太坊漲到1000美元，兩者都是必然的，但是哪一個會先發生呢？[2020/9/14]

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。

采礦和Ommer區塊場

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。

以太坊測試網開發者：Ethereum 2.0信標鏈將在11月發布:以太坊多客戶端測試網開發者Afri Schoedon在接受采訪時表示，Ethereum 2.0信標鏈將在11月發布，除非我們在客戶端或協議中發現嚴重錯誤。Afri Schoedon稱其對推出時間估計介于V神和Justin Drake（以太坊基金會研究員）之間。他認為沒有必要把Ethereum 2.0推遲到2021年，除非找到關鍵問題。總的來說，很有可能在2020年底推出。

此外，針對多客戶端發展運行狀況，Afri Schoedon表示，目前，至少有五個客戶端實現了最新版本的Ethereum 2.0規范。目前運行的Altona測試網看起來是穩定的，它在Genesis中有四個客戶端，并且在Lodestar中增加了第五個客戶端。這使得團隊可以準備很快啟動正式的多客戶端測試網Medalla，這將標志著Ethereum 2.0主網絡啟動的最后一步。

此前消息，以太坊基金會研究員Justin Drake認為以太坊2.0第0階段可能在2021年才能上線；隨后V神否認了該說法，認為第0階段將比Justin Drake預估時間大大提前。（Paradigm）[2020/7/21]

數據：以太坊3-5年活躍供應量創歷史新高 達1800萬枚:Glassnode數據顯示，ETH 3-5年活躍供應量（1d MA）創歷史新高，為18004055.820枚。[2020/7/19]

由于POS并不像POW那樣自然產生omers，每個區塊中的這些列表將是空的，這個列表的哈希值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的特征，考慮到它們的字節大小值，它們都將被設置為0。

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。

BLOCKHASH和DIFFICULTY操作碼變化

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。

報告：以太坊Dapp活躍用戶在今年第二季度翻了一番:金色財經報道，根據dapp.com 2020年第二季度Dapp市場報告，以太坊在用戶和交易量方面均取得了大幅增長，其中很大一部分是由DeFi的發展引起的。根據報告，基于以太坊的Dapp活躍用戶在一個季度內翻了一番，累計總數超過100萬。此外，從4月初到6月底，在Compound上的大量交易促使以太坊DeFi的交易額超過100億美元。[2020/7/7]

與此相關，DIFFICULTY操作碼將被升級并更名為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更強大的供應給程序開發人員使用的隨機性來源。

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。

動態 | 以太坊未確認交易64205筆:據Etherscan.io數據顯示，以太坊未確認交易64205筆。以太坊全網算力為176.94 TH/s，當前挖礦難度2231.04 TH，交易處理能力10.4 TPS。[2019/9/6]

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。

區塊時間

合并將影響以太坊的平均區塊時間。目前在POW下，平均每13秒就有一個區塊進入，在POS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。

安全頭塊和最終確定塊

在POW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的和safehead的概念。這些區塊甚至可以比"確認"的POW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。在寫這篇文章的時候，這代表了以太坊上超過100億美元。

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在詢問最新區塊時，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。安全頭將比當前POW(工作證明)的最新區塊更不可能被重新掛起。為了暴露POS鏈的實際頂端，一個不安全的標志將被添加到JSONRPC中。

最終確定區塊(finalized)也將通過JSONRPC，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。

接下來

我們希望這篇文章能幫助程序開發者為備受期待的向POS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：《HowTheMergeImpactsEthereum’sApplicationLayer》

原文作者：以太坊開發者、以太坊基金會社區經理TimBeiko

原文編譯：RexHuang7

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