历史会重演吗？ 以太坊2.0和硬叉详情

历史会重演吗？ 详细来了以太坊2.0和硬叉[ xy 002 ] [ xy001 ]“the merge”[ xy 002 ]

自从Vitalik Buterin于2013年发布《新一代智能合约和去中心化APP应用平台》——以太网2.0白皮书以来，以太网2.0的升级一直是一个热门话题以太网架构终于迎来了具有历史意义的“The Merge”升级，以太网架构将与以太网架构的信标链集成，完成从POW工作量证明机制向POS权益证明机制的过渡，但“The Merge，以太网还将“The Surge”、“The Verge”、“The Purge”、“The Splurge”等升级引入到瓦片链中，优化数据结构和客户端，使其成为最终版本。

“可以是发达且处于守势的苹果公司，但不能是绝对自律的诺基亚”。 共识机制的转变是以太坊在成为真正“世界计算机”的道路上必须经历的考验，但升级后以太坊的未来充满了未知但是以太坊在区块链发展上迈出了历史性的一步！

本文仅供个人分析，不构成任何投资意见。 如果出现了不正确的内容，欢迎指出。

目录

一、以太网为什么要升级？

一]能耗问题

[二]扩展性问题

四]公开链竞争[ xy 002 ] [ xy 002 ]

(一)以太体的“协调器”——信标链

)2)以太体的“数据仓库”——区块链[ xy 002 ] [ xxy004 ]

三. POS权益证明机制下的以太网处罚机制是什么样的？

(一)有什么样的惩罚？

(二)如何检测节点的恶行？

四.历史会重演吗？ 当以太坊2.0升级面临硬叉时会发生什么？

(一)现在的硬叉和过去的ETC叉有什么区别？

(二)以太网2.0升级是否会产生多个硬叉？

(三) Miner能拆除难度炸弹吗？ 为什么难度炸弹容易让Miner产生分歧？

POW工作量证明机制下的以太网面临着能耗大、可扩展性低、计算能力越来越集中威胁网络、高性能公共链不断侵蚀市场的问题为了维持以太坊在公共链上的霸权，进行了扩展升级。

与当前POW机制的主链平行运行的POS机制的信标链在“The Merge”升级后与主链合并，以取代POW机制

平铺技术可以将太坊的数据放在64个平铺链上进行处理，大大提高了TPS处理速度。 另外，瓷砖节点的硬件要求门槛较低，还可以通过个人笔记本或手机运行节点，使网络节点更加中心化。在

pos身份证明机制下，信标链根据货币年龄随机分配认证节点负责阻塞建议，需要经过2/3网络节点的认证投票后才能发出阻塞。 在极端情况下，协议解决了发生紧急情况而无法阻止的情况。

POS权益证明机制下的以太网有两种处罚机制。 也就是说，是对节点异常动作的处罚(Penalties )和节点的坏事所面临的削减(Slashing )，削减(Slashing )惩罚更为严重，最高会损失所有权益，被逐出协议，但惩罚(Penalties )只处以罚款。

验证节点必须额外运行Slasher节点才能检测网络上的恶意行为，即使运行Slasher节点，利润也并不是利他行为，整个网络只需一个诚实且正常运行的节点就可以检测出所有的恶行行为。

以太网2.0升级面临的硬叉和ETC叉的情况不同、中心化稳定货币等大量不可复制资产扰乱了以太网POW的分支链，链上的基础设施生态也可能因POW链预言机运行不足而无法正常运行，中心化稳定货币的发行者将对分支的未来产生决定性影响。

以太体POW的分支链不仅仅只有一条，难易度炸弹和其他因素可能导致Miner们分支，出现多条POW分支链，最终大部分分支链的结局都有可能随时间消失。

一.以太坊为什么要升级？

一)能耗问题

POW功证明机制最诟病的是其能耗问题，大量的计算力浪费在竞争的块权上这意味着随着以太坊生态的壮大，大量的电力将被浪费。 下图显示了行业估计的年能耗，以TWh/yr为单位。 2022年6月检索)。以太坊的总耗电量约为112 TWh/年，超过了Netflix的年总耗电量。 以太坊在POS权益证明机制下的能耗比POW工作量证明机制降低了99.5%，以太坊更环保，同时也更具可持续性。

(二)可扩展性问题

随着以太体的生态系统不断完善和用户数量的增加，用户交互的需求也越来越大，以太体可以处理更多的事务。 以太网TPS在当前POW工作负载证明机制下的处理速度仅为每秒15-17笔交易。 以太坊的对话数量急剧增加会导致网络堵塞，发生“GAS战争”，对话变得非常昂贵，交易的确认变得非常慢，在“312”黑天鹅事件中，MakerDAO曾因GAS费用暴涨问题而“零元购买”。 2017年加密猫集中暴发事件导致以太网拥堵，GAS资费达到以太网历史最高平均GAS价格939.59Gwei，这非常昂贵，谁也不想用这种昂贵的GAS费用交流。 [ xy 002 ] [ xy001 ]截至2022年8月4日，此时以太网GAS资费平均价格仅为18Gwei，与939.59Gwei相差52.2倍。

POW工作量证明机制下的以太网不足以支撑大量的交互请求。 这是以太坊成长为“世界计算机”的最大阻力之一，以太坊2.0的升级可以很好地解决这个问题区块链上线后，与第2层合作的Rollups技术在理论上TPS上限可以达到10万件/秒，可以说与POW工作量证明机制的TPS处理速度相比有着天壤之别。

(三)安全问题

[ xy001 ]对于pow工作负载证明机制以太网来说，Mining Pool的存在倾向于以以太网的计算能力为中心，威胁着以太网的整体网络安全。 POW机制下的攻击成本体现在设备和计算力的堆积上，如果某人或集团掌握了51%以上的计算能力，可以对以太网发起“51%攻击”，协议本身无法有效抑制这种状况。 但是，以太坊合并并转移到POS权益证明机制后，发动攻击的成本变成了购买大量的ETH进行质押也可以在投入资产的同时通过协商对发起恶意攻击的节点处罚资产，这种处罚是在工作量证明机制的运行下无法实现的。

以太体升级后，由于引入了瓦片链，安全模式将更改。 信标链为不同的瓦片随机分配认证者——。 这样，认证者几乎不可能攻击特定的瓷砖并勾结，攻击网络。 在工作量证明模式的区块链中，协议无法控制Miner进行分配因此，瓷砖在POW机制中得不到那么高的安全性，提高了以太网在POS机制中的安全性。

区块链上线后，人们可以通过笔记本电脑和手机运行区块链客户端，鼓励更多的人成为验证者增加网络去中心化，减少攻击面。

[四]公众链竞争

公众链作为区块链领域最重要的基础设施一直是市场的焦点。 以太坊作为龙头雄链，持续面临着被称为“以太坊杀手”的新兴高性能雄链的诸多挑战，以太坊的TVL市场份额不断被蚕食，从2021年最高的约97%的市场份额到目前59.05%的公链之间的竞争已经进入白热化。 POW工作量证明机制下的以太坊已经不能适应时代的需要，以太坊所能做的只有进行升级扩展，才能保持多核时代以太坊的霸主地位。

.以太网2.0会引起什么重要的升级？

(一)以太坊的“协调器”——信标链

信标链是以太坊用于销售点权益证明的信号，于2020年12月1日上线，目前与以太坊主链平行独立运行。 这可以将ETH所有者的质押ETH作为验证节点来代替POW Miner此外，区块链上线后，还可以与区块链连接进行协同工作，并向区块链随机分配验证者，组成一个可以相互配合的整体，但信标链目前无法处理账号和智能合约

“The Merge”的升级最重要的是整合信标链和主链，整合后，信标链上的认证节点代表所有的POW Miner负责整个以太网的共识机制。 主网还为POS权益证明系统带来了执行智能签约的能力，保证了所有ETH持有者和使用者的顺利过渡。

(二)以太体的“数据仓库”——区块链

以太体区块链(Shard Chain )是指通过创建多个新的链/区块链来同时处理以太体上的数据，从而减少网络拥塞、提高TPS处理速度、提高Gaga 区块链无权处理智能合约而是以太网的“数据仓库”，瓦片链验证者负责信标链的随机协调分配。 瓷砖链在线后，以太体将被切割为64个瓷砖链，并同时运行理论上，通过组合第2层的Rollups技术，以太坊的TPS处理速度可以达到10万件/秒，大大提高了以太坊整体的吞吐量，以太坊可以承载更大的生态和用户数量，瓷砖技术将在下一次升级“The Surge”中上线。 [

]

切片技术(Sharding )理论上可以用于解决所谓的“不可能的三角”问题，从而获得可扩展性、中心化和安全性(xy002 )。

可扩展性：区块链比一条链能够处理更多的事务，解决网络拥堵问题。

去中心化：区块链大幅降低硬件需求阈值，允许每个人在个人笔记本电脑或手机上运行区块链客户端。

安全性：信标链的随机分配机制使攻击者无法将自己的力量聚集到一个切片链中。 此外，如果一个片中出现坏块，它将被发现并被丢弃，整个链将避免此坏块。

瓷砖链如何连接到信标链？

瓷砖链和信标链的链接需要通过交联(crosslinks )来实现。 桥接是指将信标块和分片块连接起来，以便进行引用。 同一块下的块从同一块的信标块接收哈希值此外，信标块的哈希值包括信标块已经接收的所有已桥接哈希值，下一块的信标块接受前一块区块的桥接，将块的信标块哈希值发送给同一块的泰国。 虽然某些信标块可能会丢失对区块块的引用，但是由于每个区块块都必须连接到信标块，因此丢失的区块可以桥接到下一个信标块。

信标链目前只支持64个分片因此，一个信标块最多可以容纳64个交联，如果一个块中有63个区块块被提出，则下一个信标块将只有一个交联，并且信标链将与以太网的“颈椎”匹配，所有的切片链都是与这个以太体的“颈椎”相连的“颈椎骨”。

(三) POS权益证明机制如何运行？

POS权益证明是区块链实现分布式共识的共识机制。 在POW工作量证明机制中，Miner通过计算力的积累来竞争区块权。 另一方面，在POS权益证明机制中，Miner在质押的ETH数上竞争区块权。 Miner必须至少有32个ETH成为验证节点或任意数量的ETH才能加入Mining。 当用户将事务提交到瓷砖时，验证者负责将事务添加到瓷砖块，信标链通过算法伪随机选择验证者，提出新的分块。

POS权益证明机制如何验证和屏蔽？

作为验证者参加，用户需要将32 ETH保存在存款合同中，运行执行客户端、协议客户端、验证者三个独立的软件。 如果验证者被选择检出，则三分之二的活动验证者必须进行签名验证才能检出块这样可以确保以太坊的安全，给区块带来“最终性”。 因为两个块不能同时得到活动验证者三分之二的签名，所以如果一个验证者没有被选择屏蔽，则参与验证另一个验证者的屏蔽建议，以确保一切正常。

关于

封锁时间。 在工作量证明下，阻滞的时间由Mining的难度决定，但在权益证明中，速度是一定的。 公平以太体的时间分为时隙(Slot )和周期(Epoch )，从而决定系统内共识的节奏。 这意味着每12秒出现一个插槽，每个周期包含32个插槽。 这意味着每6.4分钟发生一次循环，每个插槽只能创建一个有效块。 在每个插槽中，随机选择一个验证者作为块建议者中选择所需的族。 验证器创建新的分片块，并将其发送到网络上的其他节点。 类似地，在每个时隙中，信标链随机选择由至少128个认证者组成的“委员会”来证明每个区块块，该投票将用于确定所提出的块的有效性。 委员会验证者的数量不是固定的，而是根据区块的变化而变化。 在每个周期之后，委员会将由不同的随机参与者解散和改革。 这有助于防止委员会内的不良参与者伤及瓷砖。 除了验证投票外，“委员会”还必须负责桥接其所属时隙中的区块，以及某个信标链上的特定信标区块。

查看信标链的区块链浏览器下图的详细信息表示该周期在作为99.8%的活动验证者的总质量屋量13，177，296个ETH中的13，150，835个ETH的权益投票中被签名并屏蔽每个插槽中的分片块被不同的验证者阻止，并且经过活动验证者三分之二以上的投票签名后被阻止。

POS权益证明机制如何选择拦截验证节点？

POS权益证明机制的封锁由协议伪随机基于权益选择一个验证者负责封锁，验证者被封锁的概率随着质押ETH数和货币年龄(CoinAge )的增加而增加。 年龄是POS权益证明机制下的参数，Miner没有发块的时间越长，货币年龄越长，发块的概率越高，但Miner发块后货币年龄为零，累计重新开始。

假设当铺年利率为10%，王先生抵押100个ETH成为节点进行Mining。 此时，王先生货币年龄为0，但王先生有30天没有被选中封号。 此时，王先生的货币年龄为30*100=3000，如果此时王先生被选中方块，他的货币年龄为零，根据方块奖励=货币年龄利率/365的公式可以得到0.82ETH=3000*10%/365。

大致的阻断机制如下图所示，货币年龄只能增加被选择的概率，低货币年龄的节点可能会多次被屏蔽。 但是，从长远来看，当铺ETH越多的节点越容易被选中，引起了越有钱越有优势的现象。

如果信标链出不来街区怎么办？ [ xy 002 ] [ xy001 ]在pos权益证明机制下的以太网上，为了确保块的“最终性”，一个块需要投票通过三分之二的认证节点。 如果出现极端情况，信标链无法对三分之二的认证节点投票，以太网陷入停滞，该怎么办？

如果出现这种极端情况，以太网将在信标链连续四个循环未在三分之二验证节点验证投票时启动非活动泄漏紧急情况进入不活动的泄漏状态。 一旦出现这种情况，协议将减少未验证投票节点的权益，最终参与验证投票的节点权益超过总验证节点权益的三分之二以恢复信标链的正常运行。

三. POS权益证明机制下的以太网处罚机制是什么样的？

(一)有什么样的惩罚？

pow工作量证明机制中，Miner对区块链数据进行修改后，只会发现自己的小分支没有得到集体共识，最终必须与原区块链同步。 在没有51%的计算能力的情况下，篡改块链数据对块链没有影响但是，Miner不会受到任何惩罚。 但是，在POS权益证明机制下的以太网上，验证节点的欺诈行为受到协议的处罚，处罚大致分为两种，即处罚和削减。

惩罚和削减的区别是，惩罚是由于验证节点一直不活动或出现非法证明而引起的惩罚，但惩罚只会对验证节点的余额进行罚款，而不会将该验证节点逐出协议。

削减是更严重的惩罚机制只有试图攻击以太网整体网络稳定性的验证节点才会被削减处罚。 在面临最高损失达到所有权益的罚款的同时，

作为提案者时，其邪恶节点通常会被逐出协议，并被削减，提出在一个插槽中两个完全碰撞的块。 [单纯提出两个相同的区块并不面临削减

作为验证投票者，将在一个插槽中验证两个完全冲突的区块双方并进行投票称为“双重投票”。 【如果是对两个同一块进行验证投票的话就不会面临削减】

作为验证投票者，不按顺序进行“循环投票”来反对历史。

做坏事的节点受到削减惩罚时，没有验证该节点会立即受到惩罚然后，持续约36天的惩罚，36天后的某个周期后可以退出。 处罚的金额取决于邪恶的严重性，最高处罚没有所有权。

(二)如何检测节点的恶行？

验证节点本身并不检测以太网上的恶劣行为，而是需要在运行信标链节点的同时，通过运行名为Slasher的节点，具有捕获以太网上可处罚的犯罪行为的能力。 Slasher节点相当于以太网网络中的“警察”，为了检测出节点的恶行行为，Slasher记录网络上各验证者的证明和建议的历史，并将这些历史与广播内容相互参照，寻找恶事的证据。 但是，运行Slasher节点并不总是会带来好处。 为什么这么说呢，因为干坏事并不少见，举报报酬也不高。 此外，运行Slasher节点需要占用大量磁盘空间并消耗更多的电力。 这意味着Slasher节点可以是完全无私的行为但理论上只要以太坊的整个网络中有一个诚实且正常运行的斜杠器节点，就可以发现所有的恶行行为。 [ xy 002 ] [ xy001 ]如果slasher的验证节点允许发现恶意行为，该节点将恶事证据打包在发生恶事的插槽中，并对恶事节点发起削减处罚。 在下图中，您可以看到作为验证投票者的13209个节点在134045个循环的4，289，592个插槽中对两个冲突的块进行了验证投票坏事证据打包在以下4，289，593的插槽里。

干此坏事的节点被举报到70929个节点，此后，该13209个节点通过协商被削减处罚，并立即被罚款，同时，在134051个周期被逐出协议，在142238个周期之前连续36天被罚款，可以结束余额提取。

作为检举人的70929节点获得了约0.89ETH的举报奖励。

四.历史会重演吗？ 当以太坊2.0升级面临硬叉时会发生什么？

以太网2.0升级的讨论热点之一一定离不开以太网POW硬叉这个话题。 那么，硬叉是什么？

硬叉是指当区块链出现永久分支，区块链系统大幅更新后，未升级的节点无法验证升级节点生产的区块时发生的，即某个区块硬叉也可以自主开始最典型的情况是来自以太体的硬件分支——以太体经典(Ethereum Classic )硬叉开始的原因是，当时收集了1200万张ETH的项目The DAO被黑客攻击，偷走了当时价值约5000万美元的ETH，以太坊受到了巨大的打击。 此后，以太坊的创始人Vitalik Buterin为了挽回以太坊受到的损失，决定积极地开始硬叉，往返于区块链。 此后，一些人仍然坚持被盗的以太坊拒绝升级，以太坊分裂为以太坊经典和现在的以太坊。

(一)现在的硬叉和过去的ETC叉有什么区别？

以太网2.0的升级是共识机制的根本性变化，“The Merge”合并后直接取代了POW工作量证明机制POW Miner们面临着需要寻找其他道路的情况。 这个变化触及了所有POW Miner的利益，Miner们有可能集体发生硬叉。 实际上，在写本文的时候，Miner团体宣布将强行让POW以太坊分支。 以太坊将再次向硬分支基本板上钉钉，这次的硬分支与以往有什么不同呢？

事实上，这次以太坊2.0升级带来的硬叉和当时的以太坊经典叉的区别还是很大的。 首先，以太坊还处于初级阶段，没有丰富的生态，但经过多年的发展，以太坊已经成长为公链的龙头承担着最丰富的生态系统和最大的资金量。 如果以太网再次发生硬叉，由于硬叉链条的历史记录簿相同，会产生2个USDT、USDC、wBTC等不可复制资产、MakerDAO、AAVE等两个以太体上的协议。 那么，发生这种情况时，由于分歧而出现较多的中心化稳定货币，例如USDT和USDC这样的资产，由于不能兑现为法币而最终为零此时，以太体分支链上的生态极其混乱，如果没有好的解决方案，该分支链将无法发挥作用。

以太坊创始人Vitalik Buterin月3日在首尔举行的BUIDL Asia上发表了自己的看法：“中心化的稳定货币可以决定‘有争议的’硬叉的未来。” 我明白，中心化稳定货币的发行人在硬叉中起了决定性的作用。

(二)以太网2.0升级是否会产生多个硬叉？

以太体2.0升级不仅仅存在一个硬叉，可能存在许多POW硬叉链但是，最终这些POW硬件支链能否存活还是个未知数。 对于以太坊基金会和开发者来说，统一战线很容易通过主链——POS信标链达成一致。 但是对Miner团体来说去中心化使得Miner很难统一战线，形成利益共同体，而由于难度炸弹(Difficulty Bomb )的存在，Miner团体容易产生分歧。 那么难度炸弹是什么呢？

难度炸弹是一种可以根据封锁时间调整链条整体的Mining难度值的结构，于2015年被提出，并写入以太网代码中，目的是人为增加Mining难度，使POW Miner失去动力后加入POS信标链，使POW机制顺利过渡到POS机制。 难度炸弹被激活后，Mining难度会呈指数上升结果，Mining的块报酬低到可以说没有利润，所有的Miner都退出POW链。 历史上的难度炸弹曾多次开启，但每次都被以太坊基金会和开发商的硬叉延期。

在下图中，以太坊的拦截时间在难度炸弹投放后呈大幅上升趋势，可以观察到硬叉落后后恢复正常时间。 之所以高难度炸弹一再延期，是因为以太坊2.0的升级需要像“高速换轮胎”一样谨慎，非常慢，以太坊基金会和开发商不准备升级，所以多次推迟难度炸弹。

在最近的难度炸弹延期EIP-5133提案中，难度炸弹被延期到2022年9月中旬。

(三) Miner能消除难度炸弹吗？ 为什么难度炸弹容易让Miner产生分歧？

难度炸弹可以由Miner撤去在难度炸弹发生前强行分支新链条，修正难度炸弹发生的时间，就能达到拆除效果。 这对Miner团体来说可能存在技术风险和额外的资源消耗。 然后难易度炸弹开始前的哪个街区开始分支？ 炸弹延期到什么时候？ 这些问题使Miner们产生分歧，战线无法统一，可能出现多种不同的以太网POW分支链。

以太体可能有多个不同POW硬分支但最重要的需要解决的问题是链条上不可复制的资产和生态问题。 以太网上核心协议的开发团队遵循POS信标链的概率很高、分支链上剩余的基础设施生态，如AAVE、MakerDAO等协议，也可能因缺乏POW链上的预言机运行而无法正常运行，最终成为旧时代的产物而变得毫无价值。 用POW支链重建新生态也是一件极其困难而昂贵的事情，最终POW支链面临的结局可能会随着时间的推移而消亡成为人们心中的记忆。 但是，一切都有可能。 以太坊硬分支的结局会怎么样，我很期待！

提示：投资有风险，入市须谨慎。 此信息不是投资理财的推荐。

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