科普:一文了解以太坊上海升级的“前世今生”与未来走向

作者:Hashkey Group

北京时间4月13日上午,以太坊成功完成 Shapella 升级,截至 8:35 已提取 1.735 一万以太坊,存入 128 枚,待提取的数量为 31.9 万枚 ETH(约合 5.63 1亿美元),以太坊目前质押的数量是 1796 万枚 ETH。

文章于2月发表

你听说过以太坊上海的升级吗?你知道这次重大升级的具体内容吗?以太坊上海升级是继以太坊合并的 (Ethereum Merge) 自以来,以太坊区块链发展的另一个重大事件。2022 年 9 月以太坊合并使区块链网络完成权益证明的过渡 (PoS) 共识机制。上海升级的重点之一是开放以太币 (ETH) 质押方可以提取其以太币。以下将详细介绍以太坊升级的主要内容、具体实施时间和可能最受关注的问题:以太坊上海升级对投资者和市场有什么影响?

以太坊上海的升级是什么?

作为以太坊区块链的重大更新,以太坊上海升级的主要目标之一是质押以太坊信标链 (Beacon Chain) 以太币是智能合同 (ETH),可开放提取。2022 以太坊合并于年实施,使以太币持有人能够在以太坊信标链的智能合同中锁定以太币。以太坊成功完成上海升级,可以解锁大量以太币,对区块链发展和市场的影响值得关注,绝对是年度重大事件。

背景:以太坊合并和权益证明机制

去年完成的以太坊合并 (The Ethereum Merge) ,是以太坊社区经过多年的发展和测试,成功实施的重大升级。在 2020 2000年,以太坊推出了利用权益证明共识机制的信标链 (Beacon Chain),与以太坊主链并行运行的信标链。所谓 “权益证明”(Proof-of-Stake) 共识机制是使区块链网络不需要通过矿工挖掘,而是通过网络节点锁定加密货币,以达到维持网络正常运行和处理交易的效果。

在信标链成功运行一段时间后,以太坊区块链成功合并。简单地说,以太坊合并是以太坊的原始执行层 (execution layer),结合新的权益证明共识层(即“信标链”)。

在以太坊权益认证机制下,要成为以太坊网络验证交易和生产区块的节点,门槛之一是通过以太坊智能合同锁定( 至少也叫“质押”) 32 个以太币 (ETH)。另一方面,市场上也有许多质押服务提供商,接受用户将以太币委托给服务提供商锁定和奖励。在权益认证机制下,验证节点负责验证交易,保护以太坊区块链的正常运行。这种设计使得区块链网络不依赖需要大量能源的“工作量证明” (Proof-of-Work) 采矿模式旨在减少以太坊的能源损失 99.9% 以上。

以太坊合并的技术难度很大,堪比持续飞行中的火箭更换发动机。在 2022 年 9 月 15 日,以太坊顺利合并。以太坊完成后,将迎来下一个重大更新:上海升级 (Shanghai Upgrade),主要目的是使质押的以太币能够开放提币。


Proof of Stake: The Making of Ethereum and the Philosophy of Blockchains,作者:Vitalik Buterin。

上海升级历史:以太坊创始人 Vitalik Buterin 与 HashKey 肖风博士董事长

以太坊区块链的下一次重大升级 以“上海”为代号,说明以太坊和上海也有着深厚的渊源。

以太坊区块链升级为背景,自 2015 自2000年推出以来,以太坊区块链实施了以下重大升级:拜占庭 (2017年)、君士坦丁堡 (2019年)、圣彼德堡 (2019年)、伊斯坦布尔 (2019年)、柏林 (2021年) 和伦敦升级 (2021年)。

以太坊基金会举行的年度会议是这些升级的代号 DevCon 城市命名。至于下一个重大升级的代码,就像 HashKey 集团董事长肖峰博士指出,自然来自 2016 年的上海 DevCon 会议,以及当年发生的历史。在上海 DevCon 会议发生前一年 (2015年),HashKey 该集团通过附属公司投资以太坊,成为以太坊的早期投资者之一。

HashKey 集团董事长肖峰博士早些时候被邀请为书籍 The Infinite Machine 中文版写序言,提到他和以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 合作经验。2015年 年 4 月,Vitalik 来到上海,两人第一次见面。


HashKey 肖峰博士,集团董事长

在以太坊发展的早期阶段,肖峰博士已经与之合作 Vitalik Buterin 深入讨论如何加快区块链技术在中国的应用。在 2015 年,肖峰博士以万向区块链实验室的名义向以太坊资助 50 万美元。这项投资实际上帮助以太坊在区块链的发展道路上重回正轨。此后,Vitalik Buterin 继续与肖峰博士密切合作,包括积极参加一年一度的万向全球区块链峰会和 2016 年的上海 DevCon 大会。

肖风博士在《点对万物:以太坊与未来数字金融》的序言中提出:“The Merge 不仅是以太坊发展史上的重要时刻,也注定是区块链技术发展史上的重要时刻!”

“在 The Merge 之后,以太坊还可以在性能和可扩展性方面为大规模应用提供支持。据以太坊基金会介绍,以太坊将在10年内达到1000万次/秒的事务处理量(TPS)。根据我个人的观察,与互联网协议的发展过程相比,未来几年,区块链协议将逐渐被市场力量推向统一的协议堆栈;以太坊以外的其他公共链可能成为以太坊的子链、侧链、片段和分区,从而实现区块链世界互联的理想世界。”-- HashKey 肖峰博士,集团董事长。

以太坊上海升级:对质押者和投资者有什么影响?

以太坊上海升级的重点是让质押方提取质押的以太币(ETH)。

以太坊的权益证明证明 (PoS) 在这种机制下,以太币持有人可以通过质押一定数量的以太币获得参与以太坊网络验证的资格。

而自 2020 以太坊信标链自今年推出以来 (Beacon Chain) 以太币质押已经开始接受。

2022 2000年,以太坊开发商没有包括在以太坊合并中提取质押以太币的功能,以更加关注技术重点。因此,信标链中的以太币质押者尚未获得以太币或相关代币奖励。

在信标链中质押的以太币数量和质押者数量都出现了倍数级的快速增长。

以太坊上海升级的以太坊质押 ETH 提取限制

假设以太坊完成上海升级后,会不会有大量质押者提取以太币?截至写作时间,已质押在信标链中的以太币 (ETH),占以太币总供应量的 13% 以上。由于以太坊上海的升级注重以太币提取功能的开放质押,随着实施日期的临近,市场自然密切关注以太币投资者和相关市场参与者的可能销售活动。在确认可以提取质押以太币后,想要解除质押并转让给其他机会的人最终可以选择提取以太币。对于持有以太币但没有质押的市场参与者来说,市场趋势的不确定性也可能使他们做出相应的操作。

当质押在以太坊信标链的以太币突然被允许开放时,它会直接导致大规模的市场波动吗?答案是不可能的。因为以太坊上海的升级包括货币限制和排队机制。以太坊将为以太坊信标链中质押的以太币提取限额机制 epoch 即约每 6.4 分钟,只能有 6 一个验证节点可以提取质押的以太币。据估计,在上海升级后,以太坊每天只允许大约 43,200 从以太币中提取。

据估计,如果所有信标链质押者都提取其质押 ETH 如果代币数量为零,则需要过程 300 天左右。

此外,根据以太坊基金会,提取的速度限制将根据质押 ETH 调整总量。

以太坊上海升级将何时实施?

根据以太坊开发商的计划,以太坊上海升级将在以太坊合并后进行 6 至 12 一个月内开始。为了最大限度地减少延迟和潜在的技术问题,以太坊开发商决定将以太币质押的开放解除列为上海升级的优先处理功能,这是以太坊的改进建议 “EIP-4895: Beacon Chain Push Withdrawals as Operations”。

以下是以太坊上海升级开发过程,根据公开资料整理而成:

  • 2022 年 10 月: 以太坊开发者启动代号“为以太坊上海升级做准备”Shandong”(山东) 为了发现错误和潜在问题,测试网络。

  • 2022 年 12 月: 以太坊开发商暂定 2023 年 3 上海升级于以太坊主网。

  • 2023 年 1 月: 在以太坊核心开发者会议上,以太坊开发者确认上海升级将优先解除以太币质押,计划 2 上海升级的公共测试网络将于月底前发布。

以太坊上海升级后的技术路线:分片(Sharding)?


以太坊区块链升级计划及路线图。来源:@trent_vanepps.

事实上,除了解锁信标链以太币质押外,以太坊上海升级还考虑了其他改进建议。然而,为了减少延误的机会,以太坊开发商决定上海升级不包括在内。

这些提议被称为“”proto-danksharding"改进建议 (EIP-4844)即以太坊区块链分两个阶段实施分片 (sharding) 架构的第一步。以太坊上海升级顺利完成后,上述 proto-danksharding 提议有望在 2023 详情将于年内稍后正式发布。若按计划进行以太坊升级,下一次重大升级的主题是实现数据分片升级。

总之,实现数据分片升级的目的是将以太坊的部分工作负担分散到同时合作的较小区块链上。分片有望为以太坊带来更多的存储和访问数据容量,使以太坊区块链更快、更可扩展 (scalability) 更大。同时,分片有望使二层网络成为可能 (Layer-2) 采用以太坊区块链安全保障,技术方案的交易成本较低。

预计以太坊区块链的分片升级将在 2023 年和 2024 年推出。

结语

以太坊上海升级将是以太坊区块链发展的重要时刻。这一升级既以中国城市上海命名,又自然反映了上海在以太坊早期发展的起源和作用。以太坊上海升级的主要目标是从以太坊信标链的以太币中提取开放质押,为质押方提供解锁提币的选择。以太坊上海升级是以太坊区块链提升可扩展性和分散化建设的又一大步,势必成为以太坊发展过程中的重大事件。

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