以太坊合并是势在必行

以太坊合并会带来哪些变化?

近期,看了很多关于以太坊合并的消息,比较准确的来源是以太坊基金会的Danny Ryan表示不需要延迟难度炸弹计划中的「难度炸弹」将于 6 月中旬到来。并且眼看着Kiln测试网测试顺利,主网合并准备清单即将完成。合并是势在必行。

那合并之后会带来哪些变化呢?

我看到比较多的消息是以太坊合并后,ETH产量下降,加之于目前EIP1559对ETH的销毁作用,以太坊的增长可能会形成通缩。

这个部分可能与价格和收益相关密切,会受到更多人在意,我们来看看这方面的数据。

以太坊既然要停掉pow链,那算力什么的都没用了,关于算力只有可能迁移到算法相同的其他网络。主要的数据在于ETH产生数量。

目前ETH供应产出如下:

合并后,矿工奖励归零,而目前,每天矿工打包6500个块左右,奖励平均高达上万个ETH

而在现在的混合阶段,eth1和eth2全都在为以太坊增发做贡献。pow结束后,只有eth验证者负责出块,除了gas费收入外,只有eth2出块奖励。出块奖励如下:

所以很直观的每日ETH代币产出量是由原来的14000个减少90%,当然这是没有计算gas费奖励的对比数字。

从上图总供应看来,启用EIP1559以来,ETH销毁了200万个,如果启用pos之后,会不会继续这样呢,和2个数据有关,即pos的gwei价格和网络交易处理量。

随着pos上线,gas费中的基本费用和浮动费用都是会减少的,除非网络处于非常特殊的拥堵环境下,才有可能出现以太坊交易处理“淡季”的gas费。

以pos链的gas低于pow链gas的10倍计算,合并后,可能的情况是网络交易量提升至少10倍,才能让以太坊pos验证者获得上千枚ETH的奖励。

例如我们做一种假设,在pow链下,2022年1月5日,销毁ETH13000枚,剩下gas费6600枚。如果在这样较高的gas消耗下,信标链验证者每天奖励可以在出块基础奖励上增加500-1000枚。那所有验证者的年化收益率,就会有大约成倍的提升,预计在10%左右。

除了这些收益外,可能合并后,以太坊技术结构上更加有趣。

以太坊把eth1称作执行层,eth2称为结算层。这种称呼直接可以感觉到,eth1作为执行分片之一。

而这正是未来最大期待之一,eth2会是一个较大的同构分片结构。所以需要了解下以太坊的下一步:分片链。

PoS共识开始承担网络打包后,并没有实现以太坊的最终愿景,因为庞大的交易数据,仍然会造成拥堵,提高gas费,因此以rollup为中心的发展路线会要求以太坊必须在PoS共识下实现分片链的成功运行。

分片是水平拆分数据库以分散负载的过程,在以太坊环境中,分片将通过创建称为“分片”的新链来减少网络拥塞并增加每秒交易量。

以太坊的分片过程会是一个多阶段升级的过程,最终分片链将网络负载分散到 64 个新链上。将保持较低的硬件要求来规范本地运行节点。

分片升级计划在 Mainnet 与 Beacon Chain 合并之后进行。时间预计在 2023 年,具体取决于合并后工作的进展速度。分片将为以太坊提供更多存储和访问数据的能力,目前认为不会影响执行代码。

分片是一种保持去中心化的扩展方式,使用分片链,验证者只需为他们正在验证的分片存储/运行数据,而不是为整个网络存储/运行数据。这加快了速度并大大降低了硬件要求。

分片最终会实现在个人笔记本电脑或手机上运行以太坊。会有更多的人能够在分片的以太坊中参与或运行客户端。这将提高安全性,网络越分散,攻击范围就越小。

为了保持数据可用性,当第一个分片链运行时,它只会向网络提供额外的数据。不会处理交易或智能合约。但是当与汇总相结合时,它们会处理大量事务。

汇总是“第 2 层”技术。它们允许 dapp 将交易捆绑或“汇总”到链外的单个交易中,生成加密证明,然后将其提交给链。这减少了事务所需的数据。汇总与分片提供的所有额外数据可用性相结合,每秒可以获得 100000个事务。

但在单个分片或初期分片规模的处理能力下,还需要思考将分片应用到处理执行的过程。其需要讨论的部分会比较复杂。

vitalik曾写过关于分片工作推进的文章,其中有一些路线图中的难点。

1.目前现有的汇总使用事务calldata。因此,如果想在不做任何额外工作的情况下,短期内提高汇总能力并降低成本,需要只降低事务calldata的成本。目前的平均块大小还远没有达到威胁网络稳定性的大小,因此可以安全地完成这一操作,尽管可能需要一些额外的逻辑来防止非常不安全的边缘情况。

EIP 4488应该将每个插槽可用于汇总的数据空间增加到理论上的最大约1 MB,并将汇总的成本降低约5倍。

2.完整的分片实现需要很长时间,所以可以先实现一部分,例如先用较少的数量实现分片规范的“业务逻辑”,实现分片规范是较为容易的,不过每个分片会在子网中广播。默认情况下,验证者会信任委员会的验证,不过他们也可以看到碎片块的完整体时再接受信标块。

在碎片通讯的情况下,为了使切分的数据通过汇总实际可用,汇总需要能够对切分的数据进行证明。这将使每个槽位的汇总数据空间增加到大约2 MB(每个碎片250kb * 4个碎片,加上第1步扩展的calldata)。

3.如果活跃分片数量从4个增加到64个。分片数据进入子网后,P2P层必须足够坚固,可以将分片分成更大数量的子网。这时的数据可用性将会依赖于委员会。这将增加每个插槽的汇总数据空间约16 MB(每个分片250 kB * 64个分片)

最后值得说的是,为了分片过程的数据可用性,诞生了DAS,即数据可用性抽样,用以确保更高级别的安全性,数据可用性抽样会分阶段进行,先在某些客户端上进行。完全引入了数据可用性抽样的时候,分片也就完成了。

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