原标题：以太坊“大合并”后，Web3的精神内耗能否治愈？
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2013年以太坊的出现带动了区块链、智能合约以及各类生态应用的快速发展。此后，Web3应用有了生存和发展的土壤。
最新消息显示，以太坊核心开发者在电话会议中初步确定了主网TTD，主网“Merge”预计将于9月15日或16日上线。那么，正在进行的以太坊“Merge”到底是什么呢？飞溅web3.0？为什么会有“合并”呢？ “合并”目前进展如何？
本文将从以太坊为何需要升级、以太坊升级路线、“Merge”过程中的两个重要升级节点、“Merge”当前进展以及难度炸弹等维度一一解答您的疑问。后续文章将继续为大家介绍。以太坊Merge对生态系统各利益相关者的影响，以及后续升级相关的讨论。
目录
以太坊为什么要升级？能源消耗问题
以太坊自诞生以来一直致力于实施权益证明共识机制（PoS），但在确保安全性和去中心化的同时做到这一点需要多年的专注研究和开发。因此，以太坊目前仍然采用工作量证明共识（PoW）。工作量证明需要矿工利用自己的计算硬件解决难题来达成共识，这会消耗大量的算力，消耗大量的电力和硬件成本。随着ETH生态系统逐渐扩大，需要处理的交易越来越多，从而导致更多的能源消耗。
数据显示，以太坊目前的总能耗约为112 TWh/年，相当于荷兰的能耗，其碳排放量相当于新加坡的碳排放量（53 MT/年）。相比之下，比特币目前的能源消耗约为 200 TWh/年，碳排放量约为 100 MT/年，废弃硬件每年产生约 32,000 吨电力废物。关闭以太坊的工作量证明转而使用权益证明将减少超过 99.95% 的能源消耗，这意味着以太坊的总能源消耗保证接近 0.01 太瓦时/年。
按行业划分的年度能源消耗（源自可扩展性问题）（低 TPS + 高 Gas）
以太坊作为市值第二大的加密货币，其上开发的项目众多，高需求导致网络拥堵。据网站信息显示，目前采用PoW算法的以太坊在高峰期打包一个区块需要16秒。每个区块将包含150~300笔交易，这意味着一秒钟只能处理10~20笔交易。
这种处理速度往往会造成大规模的网络拥塞。如果你想更快地完成一笔交易，就必须支付更多的手续费，也就是我们常说的Gas费。
以太坊平均阻塞时间（来源）
以太坊链上的每笔交易都需要缴纳汽油费。在工作量证明机制（PoW）下，矿工会优先处理高价交易。因此，当以太坊的需求大幅增加时，价格也会随之上涨。上升。
以太坊从 2017 年开始使用到 20 年前。尽管Gas费有所波动，但几乎保持在1美元以下。但该价值在2018年6月达到高位，最高达到5.58美元； 20年下半年，随着DeFi应用的逐渐增多和大量交易的涌入，手续费开始上涨并波动较大； 21年来，手续费进入飙升高峰，21年5月14日平均手续费甚至达到68.74美元，这意味着当天以太坊上的一笔交易平均要额外花费68.74美元的手续费。有时，gas 费的价格甚至高于交易本身的金额。这使得以太坊的用户体验非常差，严重阻碍了整个生态系统的长期发展。
安全问题
对于采用POW工作量证明机制的以太坊来说，矿池的存在使得以太坊的算力趋于中心化，而这种情况也对以太坊整体网络安全构成了威胁。 POW机制下的攻击成本体现在设备和算力的积累上。如果一个人或一个团体控制了系统中51%以上的算力，就可以对以太坊发起“51%攻击”，而协议本身无法攻击这种攻击。对这种情况有有效的抑制作用。
然而，在权益证明系统中，验证者需要提前向协议质押大量以太币。如果验证者试图攻击网络，协议将通过惩罚机制来保护系统，该机制会自动销毁他们抵押的以太币。但这种方式并不能有效保护工作量证明机制，因为 PoW 最多只能没收网络安全保护者（矿工）的挖矿收入。但要达到同样的惩罚效果，协议需要有能力摧毁作弊矿工的所有挖矿硬件。
公链竞争现状
过去公链的目标是取代ETH，但现在公链的目标更具扩展性。它们的特点是兼容EVM，属于以太坊链接公链的范畴。这类公链是指无论是在执行环境还是应用设计上，都是与以太坊非常相似的公链，或者是模仿的公链。大量用户流量的引入和资金的不懈支持，让这些公链得以快速成长，但最本质的原因是，由于当前以太坊生态系统兑换效率低下，网络拥堵，导致手续费高昂。非常高，这使得普通用户很难通过以太坊继续日常交互，从而造成用户和资金的溢出，为类似功能和应用的类似公链的崛起和发展提供了绝佳的机会。
这进一步“提醒”以太坊需要尽快升级，解决网络拥堵问题，提高效率，降低其交易成本，这样才能坐稳“王座”。
以太坊升级路径
长远来看，ETH升级路线主要分为5步，分别是：
合并
目前的以太坊主网将与信标链权益证明系统“合并”，这将标志着以太坊工作量证明机制的消除，彻底过渡到权益证明，预计于2022年第三至第四季度完成。
Merge阶段完成后，能源消耗问题将得到完美解决，安全性将大大提高。
涌
致力于解决以太坊的交通拥堵和Gas费用高的问题。以太坊将被切割成64个分片。结合技术，tps的理论上限可能是10万笔交易/秒（以太坊目前的tps约为13笔交易/秒）。
根据以太坊基金会的估计，分片链应该会在 2023 年某个时候上线，具体取决于合并工作的进展情况。这些分片将增强以太坊存储和访问数据的能力，但不会被使用。执行代码。
边缘
技术更新，计划从一棵树过渡到另一棵树，可以看作是以太坊的数据库。现阶段，由于区块数据的增加，可扩展性和去中心化网络将依次得到验证。这将优化以太坊上的存储并有助于减少节点大小。最终，这有助于 ETH 变得更具可扩展性。
清除
清除，意味着并非所有节点都必须永久存储所有历史区块。相反，客户端将停止存储超过一年的历史记录。这意味着以太坊对节点的硬件要求将会降低，网络的带宽也会降低。
各种升级旨在简化以太坊的使用并使其更易于普通用户使用。
以太坊升级路线图，来自 The Merge
2013年，他和Gavin Wood发布了白皮书，展望了“下一代智能合约和去中心化应用平台”——以太坊。自2015年采用工作量证明共识算法以来，以太坊一直在寻找更好的算法来构建去中心化、可扩展、安全、节能和环保的网络。
2017年，以太坊建立了混合PoW/PoS系统——The。当时提出在2019年从PoW转向PoS。
本次以太坊升级将分为三个步骤：信标链（The Chain）、合并链（The Merge）、分片链（Shard）。目前正处于合并前夕。
在介绍合并之前，我们首先介绍一下以太坊升级过程中的两个重要节点。
以太坊在升级过程中实现了两个重要节点，Chian（信标链）PoS
权益证明是一种共识算法，要求矿工抵押一部分代币来验证交易。矿工被随机选择来验证一个区块，但那些持有更多股份或持有时间更长的人具有优势。选定的矿工必须全部同意验证交易。他们验证一个区块后，会将其添加到链中，并以加密货币的形式收取费用。如果他们验证不正确，他们自己的股份将受到影响，他们将失去部分代币。这为该过程提供了更多的安全性。与 PoW 相比，它具有以下优点：
1. 快速处理交易
2、与PoW相反，环保
3、能耗极低，无需消耗大量电力
4、安全性更高
质押验证器
验证者是虚拟的，由利益相关者激活。在工作量证明场景中，用户通过购买矿机成为矿工。以太坊升级 PoS 后，用户通过质押以太坊来激活和管理验证器。每个验证人除了需要至少32个ETH外，还需要一台专用计算机来执行客户端并保证节点的持续运行。当质押超过 32 个 ETH 时，质押者可以选择激活多个验证者身份。每质押 32 个 ETH，就会激活一个验证器。
验证人通过验证人客户端运行，需要与信标链配合。每个信标节点都具有跟踪和读取信标链的功能。每个验证者客户端还可以充当信标节点并与其他信标节点进行通信。一个验证器客户端可以同时包含多个验证器的功能。
在质押方式方面，节点和用户可以采用多种方式进行质押：单独质押（Solo home）、质押即服务（as a）、矿池质押（）或中心化交易所质押（）。具体实现方法本文不再赘述，有兴趣的读者可以自行参考。
奖惩
在PoS权益证明机制下的信标链中，验证者将通过以下渠道获得奖励：
1. 如果验证者投出绝大多数其他验证者都同意的证明，将获得奖励。 2. 当提议者提出的区块最终被确认时，提议者将获得奖励。 3、成功举报恶意行为的验证者将获得举报奖励。
验证节点的不当行为也会受到协议的惩罚。惩罚大致分为惩罚（）和减少（）两种。
惩罚是由于验证者不活跃或生成不正确的证明而造成的惩罚，但惩罚只会对验证者的余额进行罚款，不会将验证者从协议中驱逐。
减免是一种更为严厉的惩罚机制。只有危及以太坊网络整体稳定性的验证节点才会受到减量惩罚。这种惩罚使得作恶节点对其拥有的所有权益可能面临的损失达到最大。同时，邪恶节点也将被驱逐出协议。被砍掉的情况通常分为： 1. 作为区块提议者，在其分配的槽中提出了两个冲突的区块提议。
2. 当作为节点验证者进行投票时，会生成两个投票，其中包含对相同高度 () 的检查点块转换的冲突引用。即在一个时隙中对两个完全冲突的区块进行验证并进行投票，称为“双重投票”。
3. 当验证投票者不按顺序执行“环绕投票”时，即使用重叠的检查点块转换引用来生成两票。例如，引用从检查点块 1 到检查点块 4 的转换的投票，以及引用从检查点块 2 到检查点块 3 的转换的投票。有人可能会争辩说，该规则应该被替换为更明显的规则，即所有块转换引用应该按顺序排列，但是诚实的节点可能会错过检查点块，并且无序投票可能是合法的。如下图：
图片来自
如果作恶节点受到减分惩罚，该节点将立即受到惩罚，不再被验证。会持续惩罚36天左右，36天后一定周期（Epoch）后才能退出。处罚金额取决于犯罪的严重程度，罚款最高可达丧失所有权益。
验证器生命周期
每个验证器需要 32 ETH 余额才能激活。用户在以太坊主网上的存款合约中质押 32 ETH，这将激活验证器。信标链将停用（“强制退出”）所有余额仅为 16 ETH 的验证者；质押者将能够提取任何剩余的验证者余额。
下图是各个验证器的状态转换图：
图片来自
1. 存款
验证人已将ETH存入存款合约并进行相应操作。
2.激活队列
在epoch-中，检查验证器是否有资格激活。
3. 活动状态
活跃的验证者将被分配职责（执行证明、提案等）并在每个时期获得奖励。
4. 减少并退出
被削减的验证者将等待 8192 epoch（约 36 天）的长期锁定期，然后再提现。
5、无切退出
在没有削减的情况下退出的验证者需要等待 256 个 epoch（大约 27 小时）才能转换为可撤回状态。
6. 提现
可提现状态是本阶段的结束状态，验证者可以在后续阶段进行提现。
委员会
Proof of Stake将以太坊的时间分为槽（Slots）和周期（Epoch），它决定了系统中共识的节奏，即每12秒释放一个槽，每个周期包含32个槽，即A每 6.4 分钟生成一次周期。每个槽中只能创建一个有效块。随机选择一个验证者作为每个时隙中的区块提议者。该验证器负责创建新的分片块并将其提交给块提议者。发送到网络上的其他节点。
同样在每个时隙内，信标链随机选择一个由至少 128 个验证者组成的“()”对每个分片区块进行投票，其投票用于确定提议区块的有效性。 ，委员会验证人的数量并不固定，随着区块的变化而变化。每个周期结束后，委员会都会解散，并由不同的随机参与者进行重组，这有助于避免委员会中不良参与者的伤害。到碎片。除了验证投票之外，委员会还负责尝试将其槽中的分片区块交叉链接（cross-link）到某个信标链上的特定区块。其中，交叉链接是指通过生成引用的方式将一个信标块与其对应的所有分片块连接起来。分片块将从相应的信标块接收哈希值，该信标块包含所有交叉链接的块。分片块哈希值。信标块主要与前一个块对应的分片块进行交联，但也可以与前一个块对应的分片块进行交联。这是因为某些信标块可能会丢失一些分片块。块引用，这些交叉链接将允许丢失的分片块被交叉链接到该信标块中。
图片来自
下图描述了这三个插槽中可能发生的情况。第一种情况是，在 Slot 1 中，提议者提出一个区块，然后由两个验证者进行认证； A委员会的一名验证人离线。 Slot 1 证明和区块通过网络传播并到达许多验证者。第二种情况是在Slot 2中，提议者提出了一个区块，但是B委员会的验证者没有看到，所以证明信标链头就是Slot 1的区块。第三种情况是在Slot 3中， C 委员会中的所有验证者独立地验证相同的标头。
图片来自
每个时期只能将一名验证者纳入一个委员会。目前以太坊上有超过 8,192 个验证者，这意味着每个插槽有多个委员会。所有委员会的规模相同，并且至少有 128 名验证者。当验证者数量少于 4,096 时，安全概率会降低。
升级：EIP-1559
EIP-1559提出了一种新的链上手续费定价机制：将原来的交易费用从“拍卖式”定价改为“市场汇率”定价机制。具体来说，手续费分为基本费用和优先费用两部分。基本费用由以太坊根据区块容量确定，优先费用由用户根据其他费用市场确定。交易提交后，基础费用将被销毁，优先费用将奖励给打包交易的矿工。
图片来自以太坊链上的交易UX（用户）
EIP-1559规定了以太坊手续费中的基础费用，从而减少了手续费和交易时间的许多不确定性。并且由于交易创建者可以根据交易的紧急程度设置优先费用，这意味着交易打包的主导权从矿工转移到用户，网络拥堵问题有望得到缓解。
ETH经济机制
这个费用系统的一个重要方面是矿工只能保留优先费用，基本费用总是被烧毁（即被协议销毁）。 EIP-1559要求所有基础费用以ETH支付，这降低了经济抽象的风险，巩固了ETH在以太坊平台内的经济价值，并降低了与矿工可提取价值（MEV）相关的风险。随着以太坊的繁荣，如果基本费用造成的破坏量大于ETH的发行量，那么ETH就会从通胀资产转变为供应量逐渐减少的通缩资产。
以太坊安全
EIP-1559 有助于防止针对以太坊网络的交易垃圾邮件攻击。在升级之前，理论上攻击者可以与矿工勾结，以低于市场价格的费用向以太坊发送垃圾邮件交易，从而导致网络拥塞。但EIP-1559确保攻击者永远无法以低于基本费用的费用发起攻击。同时，随着时间的推移，这种攻击将变得更加昂贵，因为垃圾邮件交易造成的网络拥塞将导致以太坊不断提高基础费用。
“合并”进度与难度炸弹
按照计划，以太坊的Merge是基于“最小干扰”的原则进行的，使得原本运行的应用程序客户端可以毫无意义地切换到PoS。信标链首先作为 PoW 之上的中间层存在，类似于第二层共识网络。 Merge后，原主网成为“执行层”，智能合约和网络规则保留；而原来的信标链则成为“共识层”，PoW层中与执行相关的组件被合并到新的共识层中，PoW将不再存在。目前以太坊升级时间点如下：
图片来自
2022年3月15日，以太坊合并公测网络Kiln上线，这意味着其已成功过渡升级为完整的PoS机制。
2022年6月8日，以太坊完成了Merge的第一次演练——测试网顺利完成了合并。它于 2016 年推出，是迄今为止运行时间最长的以太坊测试网。据以太坊核心开发人员介绍，大约有 14% 的验证人在合并过程中遇到了中断，但大多数是由于节点配置不正确造成的，这些问题很快就得到了解决。此外，以太坊上的合并被认为近乎完美，成为以太坊向 PoS 迁移的重要里程碑。
2022年7月27日，以太坊宣布升级信标链，为测试网合并做准备。
2022年8月4日，信标链启动，为合并前做最后准备。
2022年8月12日1点45分，测试网与信标链合并，测试网正式过渡到PoS证明。这也是以太坊正式升级之前最后一个合并的测试网。
目前，根据以太坊核心开发者电话会议内容，以太坊主网升级 Epoch 预计为 9 月 6 日，主网 TTD（Total）预计为 9 月 15 日，届时将启动巴黎升级。完成硬分叉。
最新难度炸弹（Bomb）预计9月13日到货。
从
难度炸弹主要是为了降低挖矿的盈利能力，以在合并前打消矿工的积极性。通过增加矿工验证交易的难度，降低了 PoW 矿工的盈利能力。当难度达到极限时，物理矿工将无法验证区块。
它于2015年添加到代码中，是一种根据出块时间调整链难度的机制算法。该算法主要是通过人为提高挖矿难度，让矿工失去挖矿动力，转而使用升级后的PoS链来实现的。其中，难度炸弹中的动态参数调整算法相对复杂。该算法每生成10万个区块后，难度值就会翻倍，使得挖矿难度随着区块高度的增加呈指数级增长，直至难度增加。当达到一定程度时，矿工将无法获得区块奖励。
目前，由于以太坊合并的延迟，开发者继续使用伪区块号来替换原来的区块号，以延缓疫情的爆发。然而，随着以太坊生态的发展，目前的规模使得拆除和拖延难度炸弹的可能性越来越小。
然而，以太坊合并一再拖延的原因，本质上是如何说服整个生态系统中的人们（尤其是矿工）在不分叉的情况下将大量资源转移到 PoS 上。这是一个极其困难的问题。问题。 4_逐渐衰落的ETH2.0论调
目前，V神和社区正在逐渐淡化ETH2.0的想法，主要有以下原因：
1. ETH2.0的一个主要问题是它为新的以太坊用户创建了一个破碎的心理模型。他们会直觉地认为ETH1.0在前，ETH2.0在后；或者说，ETH2.0出来之后，ETH1.0就不再存在了。但这两种想法都是错误的。合并后，现有的以太坊将作为执行层，负责处理交易和执行；信标链将融入原来的以太坊作为共识层，负责处理权益共识证明。
2、随着以太坊发展路线图的演变，以太坊2.0已经无法准确代表以太坊当前的发展路线图。仔细而准确的用词选择有助于让以太坊上的内容为最广泛的受众所理解。
3. 防止欺诈。此前，攻击者曾试图使用假代币“ETH2”来欺骗用户，告诉他们用 ETH 兑换“ETH2”代币，或者必须在 ETH2.0 升级之前以某种方式迁移 ETH。社区希望通过淡化ETH2.0来消除这一骗局，创建一个更安全的生态系统。
4. 承诺澄清。一些质押项目还使用“ETH2”来代表质押在信标链上的以太币。由于这些用户实际上不会收到“ETH2”代币，因此可能会出现混乱。
参考：
《以太坊升级》
《两点哦：链条》
“以太坊2.0”
《你需要先阅读的《The Chain 2.0》》
《以太坊的权益证明系统——计算惩罚和奖励》
“历史重演？”以太坊2.0与硬分叉详解》DAO
《以太坊合并的理想与现实》，
《费用市场解读（EIP-1559）》
