Hashkey:一文讲解以太坊伦敦硬分叉升级及其潜在影响

以太坊的历史进程

以太坊有四个发展阶段,即边疆、家园、大都市和宁静。其中,宁静是以太坊的最后一个阶段,标志着以太坊已经达到了2.0阶段。以太坊版本2.0与版本1.0有很大不同,包括共识机制由POW变为POS,区块结构由单链断裂变为多链断裂。这是一条长期规划的开发路线,在保证安全的前提下,可以降低开采能耗,实现更高的效率。为了提高系统的可用性并朝着以太坊 2.0的目标前进,以太坊网络需要不断升级。预计8月4日伦敦硬岔在街区高度12965000处是网络升级。

以太坊的网络升级是通过链外治理实现的。社区成员提出EIP(以太坊升级方案),并就升级采用的EIP内容达成一致。开发团队更新客户端。最后,矿工们使用最新版本的以太坊客户端,通过硬分叉进行升级。自2015年诞生以来,以太坊经历了数次升级。时间和名称如下表所示。它们帮助以太坊不断改进并进入最后阶段。

比特币表1:先前以太坊硬升级的时间和名称

此次伦敦硬分叉升级共有5个公网IP,主题为修改手续费收取规则、修改智能合约操作码相关内容、延迟难度炸弹,其中公网IP 1559和公网IP 3554对网络影响最大。

EIP 1559的影响

EIP1559于2019年首次提出,经过多次讨论和代码实现,最终将在伦敦分岔后应用。EIP1559将采用完全不同的天然气收费方式,旨在为以太坊网络提供更多价值。在现行的收费规则中,手续费由用户设定,均为矿工收入。手续费越高,交易打包成区块的速度就越快。以太坊资源有限,手续费采用拍卖方式收取。如果出现网络拥堵,手续费会上涨,需要确认的交易数量也会增加。

在EIP1559提出的新规则中,手续费分为两部分,基本费用和矿工小费。基本费用是交易的最低成本,由系统直接销毁,小费属于矿工。新规没有明确区块的气限,大小可以灵活变化,基本费用可以根据变化进行调整。目前,该区块的气限为1500万。虽然未来没有气限,但目标值是1500万,区块产能可以在0到3000万之间波动。如果区块含气超过1500万,基本费用将增加12.5%。如果低于1500万,将下降12.5%,直至趋于零。如果出现网络拥堵,基本手续费将成倍上涨。如果区块大小超过目标值近5分钟(约21个区块),用户需要支付的基本费用将在近10分钟内上涨10倍和100倍。用户只能等区块容量下降后再降低基本资费。这种计费方式看似缓解了网络拥塞,但仍需要通过扩展网络容量来提高性能。

eip1559提高了手续费的效率,主要体现在用户上。过去,用户在支付服务费时,需要根据网络拥塞情况和最近的燃气价格来估算服务费。如果等待时间太少,时间会变长,太多会造成浪费。从块级看,eip1559方案的块间基本资费变化幅度高达12.5%。根据规则,用户可以预测并支付相对准确的手续费,提高用户体验。

对于以太坊生态而言,基础费的破坏将产生较大影响,eth代币的通胀率将放缓。目前eth日产量约1.3万吨,年通货膨胀率约4%。根据dune analytics的数据,如果根据EIP 1559,2937123 以太坊预计在一年内被销毁,占新增发行量的61.9%,通货膨胀率可以降低到1.5%。这一数字低于比特币的1.8%的通货膨胀率,如果破坏过度,通货膨胀率可能变成负值。通过对基本资费的破坏,可以使网络的使用价值与以太网络的价值进一步绑定,从而在一定程度上提升以太网络的价值。

相比之下,EIP1559的实施将不可避免地损失矿工的收入。以太坊网络越拥挤,矿工的手续费收入就越高。手续费收入最多可占总收入的一半以上。未来,矿工将主要依靠区块奖励。EIP 1559不会影响矿工的MeV收入。随着defi应用的扩大,这部分收入将占据一定比例。

eip1559实现的外部阻力主要有两种猜测:一种是操纵问题,另一种是分岔问题,但实现二者的可能性很小。基础费的定价受区块规模的影响,只有矿工才能操纵基础费。但是,由于所有的基本费用都被销毁了,而且不会归矿工所有,因此矿工没有权力操纵区块大小。而且,矿工集团是一个分散的组织,不可能实行统一操纵。最终的基本费用将由市场决定。升级以硬分叉的形式进行。矿工对此有可能不满意,但矿工并不是社区的全部,没有社区的支持很难出现分歧。

EIP 3554的影响

以太坊 2.0经历了0、1、2三个阶段,这三个阶段要实现的任务是POS共识、数据分割和事务分割。以太坊2.0的片段结构由信标链和片段链组成,其中信标链负责片段链之间的通信,是整个框架的核心。目前,以太坊已经启动信标链,开始POS挖掘。同时,电力开采仍然存在。在以太坊 2.0完全准备就绪之前,POW不会退出历史舞台。在正常情况下,矿工不会主动退出采矿,因为他们已经支付了采矿机器和其他硬件设施的费用。以太坊通过减少区块奖励和设置难度炸弹,实现POS共识的转化。

Hashkey:一文讲解以太坊伦敦硬分叉升级及其潜在影响图1:以太坊 2.0的框架

减少区块奖励可以直接减少矿工的采矿奖励。在君士坦丁堡升级后,方块奖励从最初的5 eth减少到2 eth。设置难度炸弹的目的是增加挖掘的难度,使战俘越来越难以出局,进而将共识转移到POS网络上。因此,难度炸弹选择的时点非常重要。只有在以太坊信标链能够完全承担整个网络事务后才能实施。提前引爆会影响POW网络安全。到目前为止,难度炸弹已经推迟了三次。最后,在920万块高的穆尔冰川升级改造中,难度炸弹推迟了400万块,将于今年8月喷发。伦敦硬分叉的eip3554计划将难度炸弹推迟到今年12月。

Hashkey:一文讲解以太坊伦敦硬分叉升级及其潜在影响图2:以太坊的网络难度,红色框代表延迟难度炸弹的升级

在上海的下一次硬分叉升级中,预计将包括eth 1和eth 2的合并,如果能按时完成,难度炸弹将在预定时间出现,但难度炸弹在短时间内不会产生重大影响。矿工的成本和货币价格之间有很大的关系。从以太坊算力的历史变化来看,算力并没有因为区块奖励的减少或网络难度的增加而急剧下降。相反,以太坊价格的下降是整个网络算力下降的主要原因。如果你想限制战俘开采,让矿工自愿退出,还需要长时间实施难度炸弹或大幅减少拦阻奖励。

Hashkey:一文讲解以太坊伦敦硬分叉升级及其潜在影响图3:以太坊网络算力,主要受以太坊价格影响

其他弹性公网IP的影响

实现了eip3198来辅助eip1559,增加了Basefee操作码来返回当前块的基本费用。EIP3541实施后,网络将拒绝以0xef开始的新智能合约,现有智能合约不受影响。这是为EVM对象格式提案做准备。如果未部署下一个方案,则此方案也可用于其他目的。

eip3529通过一些操作码修改了gas的退款,这将影响gas代币的使用。以太坊在天然气定价方面,当涉及到清洁状态和存储槽以及删除带有自毁操作码的合同时,天然气收费为负,即会有天然气返还,最高返还金额为创建时消耗量的一半。根据这一特点,用户可以在燃气价格较低时消费燃气创建这些智能合约,在燃气价格较高时进行清理和删除,然后用于其他交易,从而实现燃气费用的套利。例如,由gst1、gst2和1inch开发的Chi是使用不同机制的气体代币。eip3529取消了selfdestract操作码对gas的退款,减少了sstore操作码对gas的退款,这将导致gas令牌的失效。减少gas代币有助于减少不必要的gas使用,占用网络资源,避免返回gas后块大小的变化。

思考与总结

在伦敦硬分叉升级之前,以太坊已经升级了好几次。上海实施下一个硬分叉后,有望实现以太坊 1.0与信标链的合并。伦敦升级包括5个EIP内容,其中EIP1559调整收费方式,EIP3554影响较大。

eip1559使得手续费更有效地改善了用户体验,从整体上提高了以太坊网络的生态价值。但是,它并不能从根本上解决网络拥塞和高手续费的问题,需要通过两层扩容或以太坊 2.0来实现。当信标链POS完全准备好敦促矿工放弃pow链时,EIP 3554对难度炸弹的延迟可以实现。此外,伦敦硬分叉也会影响gas代币的使用,进而导致gas代币失效,但有利于释放不必要的网络空间。

以太坊网络升级通常采用硬分叉的形式。硬分岔和软分岔最大的区别在于是否与旧版本兼容。硬分叉可以保证所有节点都升级到最新版本,否则其他升级节点将不接受硬分叉。以太坊在升级到2.0阶段的过程中发生了很大的变化。所有节点都需要保持一致并使用相同的版本。比特币为了防止社区分裂,通常采用软分叉进行升级,如隔离见证。为了避免硬分叉造成的社区分裂,不少公链在提案通过后采取了自动升级的方式。以太坊强大的社区共识防止了真正的分歧。一般来说,创始人vitalik支持的提案会得到社区的支持。即使伦敦硬分歧的某些因素会遭到矿工的反对,社区分裂的可能性也很小。

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