ETH升級全面解讀：從PoW到PoS的技術革命

本文全面解讀了以太坊從工作量證明（PoW）機制向權益證明（PoS）機制的重大升級。  由於PoW機制存在高能耗、低效率等局限性，且無法滿足行業發展對區塊鏈可擴展性、速度和效率日益增長的需求，以太坊啟動了這一升級。文章對比了PoW和PoS兩種機制的原理和優缺點，詳細闡述了“合併”（The Merge）、Dencun升級以及未來分片等關鍵升級歷程，並分析了此次升級對經濟模型、生態系統以及開發者、用戶和礦工等方面的影響，最後探討了升級過程中面臨的技術、社區和監管等方面的挑戰。

升級背景

• PoW 的局限1
  • 能耗問題：在 PoW 機制下，礦工需通過計算難解的數學問題競爭記賬權，能耗極高，與當前可持續性和環保的趨勢相悖。
  • 性能瓶頸：以太坊 PoW 每秒僅能處理約 15 筆交易，面對去中心化應用爆發式增長，交易擁堵、Gas 費飆升等問題凸顯。
• 行業發展需求：區塊鏈行業不斷發展，大規模商用對區塊鏈的可擴展性、交易速度和能源效率提出更高要求，以太坊需要升級以保持領先地位。

PoW 與 PoS 機制對比1

• 原理不同
  • PoW：依靠礦工投入算力解決數學難題來競爭記賬權和獲得區塊獎勵，誰的算力強大、解決問題速度快，誰就有更大機會獲得記賬權和獎勵。
  • PoS：根據參與者持有的以太幣數量和持有時間來分配記賬權，持有幣越多、時間越長，獲得記賬權的概率越高。
• 優缺點各異
  • PoW：優點是經過長時間實踐檢驗，安全性高，能有效抵禦 51% 攻擊，去中心化程度高。缺點是能源浪費嚴重，交易處理速度慢，難以滿足大規模商業應用需求。
  • PoS：優點是能源消耗極低，可擴展性強，能支持更高的交易吞吐量，減少挖礦中心化風險。缺點是存在權益集中問題，可能導致少數持幣大戶掌握過多話語權，需要參與者鎖定一定數量的貨幣，降低了資金流動性。

升級歷程

• The Merge（合併）：2022 年 9 月，以太坊完成了從 PoW 到 PoS 的過渡，這一升級將以太坊的能耗降低了 99%，為後續升級奠定了基礎。
• Dencun 升級：2023 年推出，其中 EIP - 4844 通過引入 “blob” 數據存儲機制，大幅降低了 Layer 2 網絡的交易成本，為分片技術鋪平了道路。
• 未來分片：分片是以太坊 2.0 的最終目標之一，它將以太坊網絡分割成多個 “分片”，並行處理交易，從而大幅提升網絡吞吐量。

升級影響

• 經濟模型1
  • 通脹變通縮：合併前每天 ETH 增發數量約 13000 個，合併後降至 1600 個，且燃燒數量超增發，ETH 進入通縮階段。
  • 衍生品變化：合併前 stETH 和 rETH 等衍生品因無法即時贖回存在折價，合併六個月後開放贖回，價格有望回歸 1：1。
• 生態系統1
  • 開發者：提供更高效、低成本的開發環境，吸引更多人在以太坊上構建應用，推動去中心化金融、數字身份驗證、元宇宙等領域發展。
  • 用戶：交易速度提升和交易成本降低，改善用戶使用體驗，吸引更多普通用戶參與以太坊生態。
  • 礦工：PoW 礦工失去挖礦收益，不得不將算力轉移至其他區塊鏈，部分可能選擇以太坊經典 ETC 等項目。

升級挑戰1

• 技術層面：升級過程複雜，涉及共識層、執行層等多方面更新和協調，任何技術故障或漏洞都可能影響升級進程和網絡安全。
• 社區層面：社區內對升級方案可能存在分歧，如 PoW 礦工群體利益受損，可能推動硬分叉，影響以太坊網絡的一致性和穩定性。
• 監管層面：隨著以太坊影響力增大，轉型可能引發監管機構關注，面臨更嚴格的監管要求，給升級帶來不確定性。

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