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写在上海升级前夜,看看上海后的以太坊

来源 中金网 04-12 19:03
摘要: 终于,以太坊要在几个小时后完成上海升级了

  如果回看这轮市场小高潮的开始,会发现资金最先在 LSD 板块启动,带动了其他资金在其他板块上的活跃,最终迎来了比特币的 30cm 大阳线的趋势反转。LSD,伴随着被讨论许久的以太坊上海升级,势必是今年以太坊最核心的赛道和里程碑。

  在以太坊升级的过程中和开放质押以来,以太坊质押量不断上升。随着 LSD 的兴起,其他大小加密项目也开始采用 Liquid 质押衍生品,LSD 可以提供更多的流动性和更高的回报率,同时还可以为用户提供更多的灵活性和选择性。这使得 LSD 迅速成为加密社区的热门话题,吸引了越来越多的关注和投资。

  在 LSD 的火热之下,中间起起伏伏了许多项目,足以证明以太坊上海升级备受关注,为整个加密社区注入了新的活力和动力。以太坊上海升级是以太坊 2.0 的重要里程碑,可以说这次升级的成功标志着以太坊进入了一个新的时代。即使上海升级的时间推迟了多次而引起了一些担忧,但是社区对此次升级的重视并没有减少。

  自 2 月以来的浙江测试网(Zhejiang testnet)和塞波利亚(Sepolia)测试网进展都非常顺利,在测试网的成功运行和社区的积极推广下,以太坊终于要在几个小时后完成上海升级了。

  PoS 以太坊的缘起

  自 Vitalik Buterin 于 2013 年 11 月 27 日发布以太坊的白皮书并详细介绍了愿景和技术实现,以及 2014 年 4 月 1 日 Gavin Wood 博士发布的黄皮书,对以太坊协议进行技术定义之后,以太坊 1.0 的发展之路就正式开始了,历经了多次重大升级和极具争议的事件。

  随后,以太坊进行了第一次众筹,以及以太坊创世块——分布式账本的第一个条目被加载,标志着以太坊区块链正式启动。

  2017 年 10 月 16 日,以太坊进行了拜占庭硬分叉,解决扩张和增长带来的挑战,为开发者和用户带来了更轻便、更高效的体验。它解决了以太坊在扩容过程中面临的诸多挑战,为开发者和用户带来了更轻便、更高效的体验。

  2019 年 10 月,君士坦丁堡升级,旨在解决拜占庭实施过程中可能出现的任何问题,为从工作量证明过渡到权益证明奠定了基础,这将显着降低以太坊的验证能耗。

  2020 年 1 月 2 日,以太坊进行了 Muir Glacier 升级,引入了难度炸弹的延迟。工作量证明共识机制的块难度增加可能会通过增加发送交易和使用 DApps 的等待时间来降低以太坊的可用性。同年 10 月 14 日,以太坊部署了质押合约,引入了质押,为以太坊生态系统带来了重大的变革。

  以太坊 1.0 展示了以太坊在技术和社区方面的快速发展和变化。以太坊的重大升级和事件,如 DAO 硬分叉和拜占庭硬分叉,都在以太坊社区中引起了广泛的争议和讨论。这些升级和事件不断推动着以太坊的发展和进步,为开发者和用户带来了更好的体验,同时也为以太坊 PoS 的升级奠定了坚实的基础。

  不可能三角

  自以太坊问世以来,去中心化应用程序(DApp)以及其他区块链等全新技术形式获得了极大推广。更重要的是,其中诸多技术均构建于以太坊网络之上。去中心化金融(DeFi)领域中绝大多数的重大创新均在以太坊中运行。

  2020 年夏天借贷平台 Compound 推出 COMP 治理令牌,用于在称为流动性挖掘的过程中奖励其用户。年底 Aave 的 TVL 从 300,000 美元飙升至约 20 亿美元,$AAVE 成为了 2020 年表现最佳的资产,产生了 5,000% 的收益,这个夏天也在后来被称为 Defi Summer。

  但以太坊在交互数量暴增的时候就会出现网络堵塞导致出现「GAS 战争」使得交互变得无比昂贵且确认交易极其缓慢,在「312」黑天鹅事件中 MakerDAO 就曾因为 GAS 费暴涨问题导致出现「零元购」,2017 年加密猫的爆红事件导致以太坊的网络拥堵甚至 GAS 费达到了以太坊历史最高的平均 GAS 价格 939.59 Gwei,这是极其昂贵的,没有人愿意在如此昂贵的 GAS 费下进行交互。

  POW 工作量证明机制最让人诟病的就是其能耗问题,大量的算力被浪费在了竞争出块权中。随着以太坊网络的交易量不断增加,交易成本不断上涨,可扩展性等问题逐渐浮出水面,以太坊的升级计划也就被提了出来。

  无状态以太坊和早期合并

  以太坊升级一直受到公众的翘首以盼,不是一蹴而就的过程,最开始分为了三个阶段陆续发布。每个阶段独具鲜明特征,确保全新的以太坊升级成功。

  Merge 的三个阶段

  1. 信标链(Beacon Chain)

  第一阶段或阶段 0 的重点是推出信标链,已于 2020 年 12 月 1 日上线,信标链是以太坊的一项重要升级,将以太坊由单一区块链变为了两条平行链的结合。信标链和执行链之间只有存款合约作为通信的唯一方式,节点需要 32 个质押的 ETH 才能安全运行。

  2. 分片链(Shard Chain)

  通过引入分片链,可让验证者通过权益证明 (PoS) 在区块链中创建区块。步入阶段 1.5 后,以太坊主网正式引入分片链,开始从工作量证明 (PoW) 过渡至权益证明 (PoS)。阶段 2 是最终阶段,即以太坊 2.0 支持完全成形的分片,成为正式的以太坊网络。分片链可与智能合约结合运行,支持 DApp 开发人员和其他技术与以太坊 2.0 无缝集成。

  3. 合并(The Merge)

  合并将是通往以太坊 2.0 的重要一步,也是完成工作量证明 (PoW) 过渡的标志。以太坊区块链合并即为从工作量证明 (PoW) 向权益证明 (PoS) 机制转变的过程。

  随着信标链的工作启动,很显然,分阶段的以太坊 2.0 路线图需要几年时间才能完全交付。这就导致对工作量证明链的研究计划重新活跃起来,例如无状态以太坊。无状态以太坊是通过删除网络中未触及状态以限制其增长率的范式。

  人们在日益关注如何令工作量证明链长期可持续发展的同时,也意识到信标链将比以太坊 2.0 路线图的其他部分更早准备就绪,由此,「早期合并」提案应运而生。在这项提案中,现有 EVM 链将作为以太坊 2.0 系统的「分片 0」启动。这不仅将加速向权益证明转变,还能使应用程序的过渡更为顺畅。因为无需应用程序端发生任何迁移就能过渡到权益证明。

  Eth2 为什么改名为共识层?

  根据以太坊官网于 2022 年 1 月 24 日发布的《重大重命名计划:Eth2 有何变化?》一文内容指出:「以太坊 1.0」(ETH1)和「以太坊 2.0」(ETH2)一词将被淘汰,取而代之的是「执行层」和「共识层」。

  将 Eth2 更名的原因包括心理模型、包容性、预防诈骗和权益质押澄清。Eth2 品牌的问题在于为新用户创造了一种破碎的心理模型,导致社交媒体上出现了一些关于名为“ETH2”的骗局,因此以太坊核心团队认为更名迫在眉睫。更名可以消除这些问题,同时也有助于让最广泛的受众了解以太坊上的内容。因为更名可以避免新用户混淆 Eth1 和 Eth2 的顺序。更改品牌名称不仅可以消除误解,还可以更准确地描述以太坊未来的发展方向。

  重大升级和事件

  自 2020 年开始,以太坊正式进入升级之路,至今的升级历程包括柏林升级、伦敦升级、Altair 升级、Gray Glacier 升级、Bellatrix 升级和巴黎升级。

  2021 年 4 月 15 日,柏林升级发布,它通过降低特定 EVM 操作的 gas 成本,增加对多种交易类型的支持来优化以太坊。

  2021 年 8 月 6 日,伦敦升级完成,通过引入 EIP-1559 从而改革了交易费市场,并改变了 gas 退款的处理方式和冰河时代的时间表。EIP-1559 允许每次以太坊交易都燃烧固定数量的以太币,从而降低以太币整体的通胀。这个固定金额是每笔以太坊交易所需的基本费用,矿工的激励形式是在该基本费用之上的小费。虽然 EIP-1559 显著降低了 ETH 的通胀,但合并将减少 Ether 的发行量,使以太坊的基础货币实际上处于通缩状态。

  2021 年 10 月 27 日,Altair 升级成功,这是信标链的第一个预定升级,增加了对同步委员会的支持,启用轻客户端,并随着合并的开发进展增加了验证者的不活动和削减惩罚。它也是第一个有确切推出时间的主要网络升级。

  以太坊的升级历程不仅是技术的进步,也是对整个加密货币市场的推动和推广。2021 年也是 NFT 是备受瞩目的一年,CryptoPunks 和 BAYC 等项目席卷市场,锁定在基于以太坊区块链的 DeFi 应用程序中的加密资产总价值在 2021 年 11 月达到顶峰。

  2022 年 9 月 6 日:Bellatrix 升级是信标链的第二次预定升级,为合并做准备。它使验证者对不活动和可罚没的违法行为的惩罚达到其全部价值。Bellatrix 还更新了分叉选择规则,为合并和从最后一个工作量证明块到第一个权益证明块的过渡准备链。

  2022 年 9 月 15 日,巴黎升级的主要特点是关闭工作量证明挖掘算法和相关的共识逻辑,而是打开权益证明。Paris 本身是对执行客户端的升级,使他们能够从连接的共识客户端获取指令。这需要一组新的内部 API 方法,统称为引擎 API。这可以说是自 Homestead 以来以太坊历史上最重要的升级。

  新希望:shanghai 升级和六阶段

  2022 年 7 月 21 日,V 神参加在巴黎召开的以太坊社区会议(ETHCC)时发表演讲称,以太坊在完成 5 个关键阶段后可实现 10 万 TPS。

  六阶段路线图

  2022 年 11 月 5 日,再次更新了路线图,最新的六阶段路线图如下:

  1、The Merge 阶段

  Withdraw:到 2022 年底,跨客户端 testnet 实现撤消验证器。

  Fork-choice rule improvement :(Goldfish 共识协议——PoS 以太坊 LMD GHOST 分叉选择规则的安全替代品)

  单槽最终确定性(Single-slot finality): 目前,以太坊区块需要 64-95 个槽(约 15 分钟)完成最终确定,是综合各方面权衡后的最佳时间——15 分钟并不漫长,与现有交易所的确认时间差不多,让用户能够在常规计算机上运行节点,即使因为存款大小为 32 ETH(而不是前期要求质押的 1500 ETH)而出现了大量的验证者。然而,仍有更理想的方式是将最终确定时间减少到单个槽。

  2、The Surge 阶段

  EIP-4844:Proto-danksharding(aka EIP-4844)是一个提案,旨在实现构成完整 danksharding 规范的大部分逻辑和「scaffolding」(例如交易格式、验证规则),但尚未实际实现任何分片。在原型 danksharding 实现中,所有验证器和用户仍必须直接验证完整数据的可用性。

  Rollup's training wheels(rollup 临时辅助轮): 目前有很多的(optimistic 和 ZK)rollup 项目,它们处于不同的发展阶段。这些项目的共有模式是使用了临时辅助轮:项目技术仍不成熟,为了发展生态选择了提前启动该模式,而不是完全依赖其欺诈证明或 ZK 证明,事实上,rollup 应该有一个脱离辅助轮的路线图。

  DAS:phase 1 可用性数据抽样提案:更详细地描述了如何基于「以数据可用性为中心」的方法构建 phase 1 的提案。向信标链主要添加了 ShardDataHeader 的 Vector,每个分片对应一个 Vector。ShardDataHeader 是一个小的数据库,代表了大量的底层数据 (大小约为 0-512 kB)。只有当 ShardDataHeader 所指向的底层数据可用时,一个区块才有效——也就是说,它已经发布到网络上,任何人都可以下载它。但是,为了保持其可扩展性,客户端不会尝试下载每个 ShardDataHeader 的完整底层数据来验证区块,而是使用一种称为「可用性数据抽样」的间接技术来验证数据是否可用。

  3、The Scourge 阶段

  High-level ide

  Inclusion list

  native PBS(提议者/构建者分离): 增加了以太坊的多样性和抗审查性。

  MEV burn: 核心思想是通过协议内销毁拍卖 (in-protocol burn auction) 拍卖共识层上的「构建区块的权利」。一旦中标者被选中,他们提出的执行区块将被确认消耗至少与他们的出价相同的 ETH。其想法是,出价最高的自然会接近区块内的最大可提取值(MEV),因此大部分 MEV 应该直接销毁。

  4、The Verge 阶段

  Verkle tree:由 Merkle tree 演变而来,利用以太坊的弱无状态性(weakly stateless),使得区块验证完全无状态。使用 verkle trie 作为状态承诺方案,因其见证者规模小,验证效率高,gas 成本更改为状态接入成本(或多或少)反映见证者的成本。

  SNARK for L1 EVM:使用 ZK-SNARK 技术来制作类似以太坊交易执行的加密证明,要么让验证以太坊链本身更容易,要么构建与以太坊提供的等价(接近)但更具可扩展性的 zk -rollup。

  Fully SNARKed Ethereum: EVM, consensus, signatures, tree, all of it

  Eventually STARKed Ethereum

  5、The Purge 阶段

  EIP-4444(history expiry):执行客户端中绑定的历史数据:该提案迫使客户端停止通过 P2P 服务旧的历史数据。明确客户端从其他来源寻找历史数据,而不是依赖于某些可能会导致质量下降的客户端可选行为。

  State expiry:提出 State expiry 机制,核心思想是每个状态周期都有一个状态树(想象一下:1 个状态周期约等于 1 年),当一个新的状态周期开始时,为一个初始化的状态树,所有的状态更新都写入该树,网络中的完整节点只需要存储到最近的两棵树,平均而言,它们只存储了最近 1.5 个周期(约等于 1.5 年)读或写的状态。

  6、The Splurge 阶段

  账户抽象:账户抽象使以太坊从有两种类型的账户(外部拥有的账户和合同账户)变为只有一种——合约账户。合约账户可以发起交易和支付交易费用,为用户体验提供了更大的灵活性。

  EVM 优化

  VDF(可验证延迟函数):VDF 是一类函数,需要花费一定的时间,即「延迟」,才能产生输出(即使你增加了很多处理器),但是其输出能够被轻松迅速的验证。

  Shanghai + Capella 升级:加速流动性质押协议发展

  Capella 升级是对共识层(Beacon Chain)的第三次重大升级,它支持提款。Capella 将与在执行层上发生的上海升级同时发生,以启用彼此同步的提款功能。这种共识层升级使未在初始存款中提供取款凭证的质押者能够提供取款凭证,从而实现取款。升级还提供自动账户清理功能,持续处理验证者账户的任何可用奖励支付或全额提款。

  上海升级将质押提款带到了执行层。与 Capella 升级相结合,这使区块能够接受取款操作,从而允许质押者将他们的 ETH 从信标链取款到执行层。Lido 是领先的流动性质押协议,也是占有以太坊质押市场份额最大的协议。目前占比 28.7%。可以通过资金效率提高。

  2 月 7 日,上海升级在名为浙江(Zhejiang)的公共以太坊测试网上首次启动。以太坊基金会的 DevOps 工程师 Barnabus Busa 表示,这次激活「非常成功」,并强调网络在升级过程中没有遇到任何问题。

  上海升级对以太坊生态系统的影响是深远的。EIP-1559 交易费改革改善了以太坊网络的交易速度和费用,为用户提供了更好的体验。基础设施升级提高了以太坊的安全性和可靠性,有助于吸引更多的开发者和用户参与到以太坊的生态系统中。而 PoS 共识机制的引入,也将进一步提高以太坊的效率和可扩展性,为其未来的发展注入了新的活力和动力。

  在上海升级的同时,开发人员也在准备在下一次坎昆升级中激活以太坊改进提案(EIP)4844。

  两个即将到来的以太坊坎昆升级:EOF 和 EIP-4844

  EOF 升级包含五个 EIP,其中部分已经在之前的上海升级中得到了实现,而其余部分则包含在即将到来的坎昆升级中。EVM 是以太坊虚拟机,主要进行智能合约的代码执行。目前的 EVM 只有一套解释和验证规则来处理所有现有的合约。EOF 引入了一种新的智能合约格式,即「EOF 合约」,而客户端和 EVM 解释器也有相应的更新。

  因此现在有两套 EVM 解释和验证规则,并且它们是同时存在的。EVM 将能够同时处理旧式合约和 EOF 合约。EOF 带来的好处包括:EVM 版本化;增加新的控制流操作提高性价比;将 EVM 在运行时验证的内容转移到部署时间,从而降低开销并使合约代码更加安全;代码和数据分离。

  EIP-4844 是为 Rollup 设计的,旨在减缓主链压力并降低数据和验证的开销。Rollups 在短期和中期,甚至可能在长期内,是以太坊唯一的去信任扩展解决方案。几个月来,L1 的交易费用一直非常高,并且迫切需要采取任何必要的措施来帮助促进整个生态系统向汇总转移。

  EIP-4844 提供了一个权宜之计,通过实现将在分片中使用的交易格式,而不是实际分片这些交易。相反,这种交易格式的数据只是信标链的一部分,并由所有共识节点完全下载(但可以在相对较短的延迟后删除)。与完整数据分片相比,这个 EIP 减少了可以包含的交易数量上限,对应于每个区块约 0.25MB 的目标和约 0.5MB 的限制。

  Shanghai 和 Capella 升级虽然结束了,但以太坊的由 PoW 转向 PoS 还有很长的路要走,升级仍在进行中。以太坊如何带来更高的可扩展性和更好的性能表现,以及如何推动区块链技术的发展和应用,BlockBeats 也将持续关注。

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