以太坊「合併」是整個加密行業在2022年的頭號事件，這件事對整個加密行業將帶來一系列重大變化。
作者：傳DAO士原文：《以太坊「合併」會影響哪些領域？有哪些機會？ 》
沒有好問題，就沒有好答案：
為什麼以太坊這次升級被看成是區塊鏈世界的第三次革命？
這次升級真的能讓gas費大幅下降嗎？
為什麼升級後能減少99.95% 的能源消耗？
如果升級造成通貨緊縮，對以太坊網絡應用是好事嗎？
毫無疑問，以太坊「合併」是整個加密行業在2022年的頭號事件。
提到Web3，就不得不提公鏈之王——以太坊。 2008年比特幣誕生帶來了區塊鏈技術；2013年以太坊把區塊鏈與智能合約緊密結合，讓區塊鏈上能開發出各種區塊鏈應用，促進了大量新的應用產生，也形成了Web3 應用的生態系統。
雖然擁有全球最大的開發者社群，DAPP數量也最多。但它的使用體驗卻並不好。現在PoW算法的以太坊區塊鏈大約每15秒會打包一個區塊，每個區塊裡會包含150-300筆交易，換算下來的一秒鐘也就只能處理10-20筆交易。
這要是開發一個搶紅包的Web3 應用，跟微信相比，微信上的群友們都搶完並發完【謝謝老闆】了，而Web3 的搶紅包界面卻還在轉圈圈呢，這不能忍！
而且，這樣的以太坊網絡經常會有網絡擁堵的情況發生。這時，如果你想要更快達成交易，那就得多交手續費（gas），高峰時甚至可以要花掉數百美元的手續費。
由於這些原因，現在以太坊的處理速度連普通的商業應用都撐不起來，更別提要做成“世界計算機”了。
為了實現世界計算機的目標，以太坊在2014年誕生之初，就設定了4個發展階段：分別是Frontier (前沿)、Homestead (家園)、Metropolis (大都會)、Serenity (寧靜)。
現在前三個階段都已經完成，第四個階段Serenity (寧靜)是以太坊的最終形態，也就是以太坊2.0。它最大的變化是要引入分片、信標鏈，並會將PoW 挖礦轉成PoS 挖礦。
作為加密生態應用的龍頭，以太坊以1204.3億$TVL占到了所有應用型公鏈TVL的半壁江山，對於以太坊這艘巨輪來說，每一個細微改變都可能影響鏈上成千上萬的應用以及數百萬的普通用戶，就像是要換掉在大海航行的底層船艙和發動機，不僅難度大，牽涉面也很廣，這也是以太坊整個分片升級一再推遲的原因，如果此次合併順利進行，將為分片時代的順利到來奠定最堅實的基礎。
各公鏈TVL佔比數據來源：defillama
什麼是以太坊合併？
以太坊「合併」指的是以太坊主網和信標鏈進行合併（即The Merge，以前稱為the docking），更確切的說是將信標鏈（共識層）與現存的鏈（執行層）合併，並捨棄了原執行層的PoW 部分。一旦合併完成，標誌著以太坊POW共識時代的結束，ETH主網將由質押者來進行區塊鏈驗證，POW節點礦工退出歷史舞台。
為什麼要合併？
最本質的原因還是解決以太坊網絡性能不足和高GAS的問題。伴隨以太坊生態的發展，昂貴的交易費用和低可擴展性嚴重製約了生態的發展，而用戶對以太坊改進的需求變得越來越迫切，分片將會在根本上解決以太坊的這一問題，而在開啟分片前，「合併」是構建分片的基礎。
只有通過合併後的POS共識機制，才能為後續的分片鏈升級鋪平道路，分片鏈才能安全地進入以太坊生態系統。與此同時，還有一個致命的問題也在推動著「合併」，那就是以太坊的難度炸彈（Difficulty Bomb）。
“難度炸彈”是一種根據區塊時間調整鏈難度的機制算法，目的是推動POW礦工轉向POS，簡單解釋就是：在“難度炸彈”的機制下，伴隨區塊高度的增加，出塊難度會呈現指數級別的增長，最終的結果就是礦工在衡量成本後無利可圖。目的主要是為了強制節點升級，放棄POW轉向POS，避免出現分叉。但如果不能在一定區塊高度前完成合併和分片，那難度炸彈就會反過來威脅以太坊的自身，造成出塊變慢、網絡進一步擁堵等。
以太坊“難度炸彈”公式
其實這個問題已經出現了五次，也就是“難度炸彈”被推遲了5次，開發者主要通過利用偽區塊號來代替原本區塊號的方式延遲“難度炸彈”，其中兩次以太坊網絡升級的核心就是單純的推遲難度炸彈：
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2017 : 拜占庭更新
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2019 : 君士坦丁堡更新
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2020：繆爾冰川更新（僅推遲難度炸彈）
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2021 : 倫敦更新
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2021 : Arrow Glacier 更新（僅推遲難度炸彈）
而根據EIP-4345，在經過5次推遲後，難度炸彈或將在2022 年6 月左右爆炸，正是由於這個機制的存在，開發人員需要趕在6月前完成「合併」，要不就再次選擇推遲難度炸彈。最近，以太坊核心開發者Tim Beiko在推特上表示：以太坊合併不會在6月完成，但將在年內完成。如果真是如此，那推遲難度炸彈的提案或將在近期提出，特別是伴隨著以太坊生態發展到如今這個體量，難度炸彈機制的實際執行變得越來越困難，能執行拖字訣的空間越來越小。
降低安全成本，因為達成共識所需的能源更少。
對於PoW 來說，收益需要為礦工使用的所有硬件和能源買單，否則將無人再去挖礦。這就需要大量發行並迅速賣出Ethereum 以換取法幣來支付賬單。
而PoS 則不然，PoS 只需要支付給投機者一些收益，讓人們願意存入資本，而不是直接投資到其他地方。除了一台普通的電腦和互聯網連接之外，並不需要支付大額賬單。所以收益率只需要反映所涉及的機會成本和風險。
更具可持續性。
一條鏈的安全性基本上與它的市值成正比。無論是PoW（更高價值的Token 獎勵= 更有理由按規則行事= 更多的礦工= 更難以破壞共識）或PoS（更高價值的抵押Token = 更有理由按規則行事以避免失去抵押品）都是如此。
新發行的Token 本質上是將價值從所有持幣人身上轉移走，並重新分配給特定的人。在其他條件相同的情況下，將這些Token 賣出可以從網絡中提取價值。
這為未來的許多擴容解決方案打開了大門：數據分片、無狀態、輕客戶端等等。
通過分離執行層和共識層，這將有助於降低未來的代碼複雜性。
安撫環境和遊戲玩家當然是一個積極的副作用，但這並非是切換到PoS 的主因。切換更多是由於外部因素導致的，Ethereum 作為一個協議並沒有對整個網絡太多的控制權，例如能源生產、GPU 供應鍊等等。
可這也是PoW 的真實情況。誰有錢誰就可以買更多的礦機、賺更多的錢。在礦業，投資回報率也在隨著規模經濟的發展而變得更好。集中式的採礦作業可以獲得更好的硬件折扣、並搬到電力便宜的地方。獨立小礦工在現實中根本無法與之競爭。有了PoS，每個人都能按比例獲得相同的收益，無論他們的股份是10 美元還是1000 萬美元。
它可能是中心化，但那些大的採礦業務沒有理由攻擊網絡並削弱它，因為他們在基礎設施上投入了數百萬美元。所以……或許你對大型中心化主體的存在沒有意見，只是對他們在網絡中存在巨大利益而不滿？
這就是它有趣的地方：越多的鎖倉者、每人的獎勵就越低。這也意味著所有成本都將交由市場本身定價。如果質押收益率太低，那麼獎勵就不能證明成本的合理性，人們就會撤出並投資於其他地方，這一舉動會使收益率回升。同樣，如果收益率太高，也會吸引更多的資本使收益回落。
就通貨膨脹而言。假設市場認為5% 是理想的收益率，其中3% 來自增發。這樣算下來，每年大約有3000 萬個ETH 被抵押，將發行90 萬個新ETH。在總供應量為1.2 億ETH 的情況下，通貨膨脹率為0.75%。只要Gas 費用高於23gwei，EIP1559 燃燒的ETH 就將超過這一數量。我要強調的是，Ethereum 很快就會成為一種帶有收益的通縮資產。
「ETH 一直沒有供應上限，且他們一直在改變貨幣政策。」
多年來，Ethereum 的目標一直是「確保網絡安全的最低可行發行量」，將網絡安全置於控制供應上限之上。對貨幣政策的任何更新都沒有增加供應通貨膨脹。從第一天起低通脹率就一直是目標。
一旦EIP1559 的燃燒率與發行率相匹配，就會有一個作為有效供應上限的平衡點——再次由市場力量決定對Ethereum 區塊空間的估值。
並不存在一個”Ethereum 中央銀行”任意調整利率並向親信印鈔。市場本身決定了有多少通貨膨脹/通貨緊縮，並不存在一個可以像中央銀行控制法幣通貨膨脹率那樣的實體控制Ethereum。
合併後，會帶來哪些變化？
作為以太坊迄今為止最重要的升級，本次升級完成後，我們將看到以下變化：
1. 降低Gas 費
高額的Gas 費是普通用戶嘗試以太坊的主要障礙。 Gas 費根據交易需求而波動。短時間內的大量交易通常會堵塞以太坊，在這種情況下，礦工更願意選擇提供較高Gas 費的交易。然而，當以太坊採用PoS 時，交易處理會更簡單，並可以避免因未處理交易堆積如山造成的堵塞。
2. 提高網絡吞吐量
分片是繼以太坊合併之後的以太坊又一重要升級。分片將數據庫橫向分割成多個分片鏈，所有這些分片鏈都可以獨立於主網處理交易。
PoW 區塊鏈將交易記錄在一條鏈上，比如比特幣自2009 年挖出創世區塊以來，所有交易歷史都記錄在鏈上。這樣限制了區塊鏈處理交易的能力：比特幣每秒只能處理7 筆交易，而以太坊每秒只能處理10-15 筆交易。
Ethereum.org 預測在2023 年分片交付時，將有64 條分片鏈可用。每條鏈都可以驗證交易以分擔以太坊主網的負載，從而顯著提高網絡吞吐量。
3. 網絡參與民主化，並通過新的激勵機制、驗證者和創新，實現更公平地分配獎勵。
中本聰13 年前設計比特幣時，意圖讓每個人都能參與到交易的驗證和記錄系統中。看起來中本聰的計劃偏離了軌道，因為參與比特幣驗證需要相當多的東西。從2013 年到現在，比特幣的開採難度增加了27.9 萬倍。這意味著需要昂貴的高級礦機產生足夠的算力來和同行競爭，目前的以太坊也面臨著同樣的問題。
設備的高門檻不利於吸引更多的驗證者參與到網絡的保護和建設中。
在POW機制之下，想要成為驗證者，需要專業機器硬件，門檻和成本都很高，普通用戶更難進入，但在POS機制下，大幅降低了節點運行的門檻，不再比拼算力，對硬件的設備要求也大幅的降低。
以太坊向PoS 過渡意味著算力的競爭將變得不那麼嚴重。驗證者不一定要有超級礦機，服務器級別的設備就足夠了。
PoS 不僅降低了對驗證節點的資源要求，而且旨在獎勵所有參與者，而不僅僅是那些具有最大算力的參與者，每個節點將有平等的機會獲得獎勵。升級到PoS 將使以太坊更加開放和多樣化。客戶端、驗證者和Layer 2 的多樣性也將確保一個健康且可擴展的網絡，使參與民主化。
但32個ETH的質押最低標準，對大部分人來門檻還是很高，於是諸如RocketPool、Secret Shared Validators、ankr等這樣的質押服務商出現，不僅能以低於32ETH的標準質押，也推出了很多更方便快捷的質押工具、去中心化的非託管協議等，進一步降低驗證者資金和技術上的門檻。
我們還是從數據上來衡量POW和POS以太坊的去中心化程度，截至2022年4月11日，在當前的以太坊主網上，全球活躍節點數為2410個，而在信標鏈上，活躍的驗證者已經高達34萬個，後者是前者的150倍，從這個意義上來說，後者的去中心化程度顯然更高。
4. 綠色環保，每筆交易中將減少99.95% 的能源消耗
按照目前以太坊的消耗，一年的耗電量為111TWh，約等於荷蘭一年的用電量，但在轉為POS後，每個節點一天的成本與一台家用電腦的耗電量相當，據以太坊基金會測算，轉為POS後，ETH網絡的能耗將下降99.95%，年耗電量與一座中等小鎮相當。
以太坊耗能指數（TWh） 數據來源：digiconomist
單筆轉賬能耗可低至流式傳輸一小時的Netflix 的能耗（234 瓦）或煮一壺咖啡的能耗（40 瓦）。以太坊將會使世界變得更好，而不是傷害它。
5.全面通縮，減少ETH 的發行，並為最終用戶和DeFi 行業提供更強大的安全保障
合併還將限制ETH 的供應，使其更稀缺，因此更有價值，一是為支付給驗證者而創建的Token 數量減少（減少90%），二是銷毀作為交易費用收集的Token，而不是將它們傳遞給礦工。攻擊鏈的成本也將顯著增加（10-20 倍）。在當前35 萬驗證節點（1,000 萬ETH 參與質押）的基礎上，攻擊以太坊的成本是340 億美元的51%。
據Bankless估算，目前以太坊每天產出約1.2萬枚，而在轉為POS 後，每天產出僅為1280枚，也就是說合併後ETH每日產出將減少89.3%，此外，原POW機制下的固定產出成本會形成固定的拋壓，而POS機制下，因為質押者不需要消耗電力，因此拋售動力會更小，這也是很多業內人士看好以太坊合併後發展的重要原因之一，當然，1559的燃燒機制也是通縮的重要影響因素。
6.質押收益提升
目前質押在信標鏈中的以太坊數量達到了1077.2萬枚（現值約合344.7億$），收益率大約在年化4.6%，在合併之後，因為驗證者會收到的淨交易（ex-base）費用，收益率可能會從現在的4.6% 上升到~10-15%，增加大約2-3 倍。
7. GPU 價格降低
以太坊的共識算法（稱為“ Ethash ”）經過專門設計，在數碼圈子裡存在著一批礦工，他們購買顯卡拿去進行算力挖礦，獲取以太坊區塊鏈上的出塊獎勵ETH。以太坊網絡對計算的需求越高，礦工獲得的報酬就越多（gas 費），這使得他們想要購買更多的GPU 來賺更多的錢。
在2020年，ETH價格大幅上漲後，礦工們為了獲取更多的利益，與遊戲玩家爭搶顯卡產能，直接導致過去兩年時間顯卡價格翻倍再翻倍，遊戲玩家苦不堪言。高GPU 價格也對GPU 的其他應用（例如神經網絡）產生了巨大影響。
合併之後，礦工們不會再去囤積顯卡，所以說顯卡價格一定會降低。實際上，進入2022年之後，顯卡價格就開始下跌了。
8.擴大以太坊生態系統。
大量的Dapp 運行在以太坊上，包括鏈遊Axie Infinity、CryptoKitties、DeFi 協議Uniswap、Yearn 和各種DAO 等。
高負載對EVM 的負面影響顯著，讓網絡處理速度急劇下降。 EVM 很難打補丁，因為它的代碼使用一種叫Solidity 的複雜編程語言編寫。根據以太坊主要開發者的說法，以太坊2.0 將引入由萬維網聯盟設計的以太坊Web Assembly（eWASM）來取代EVM。
eWASM 允許開發者使用例如C++、Rust 等更簡單的語言進行編程。此外，eWASM 也與當前的Web 標準兼容，因而更容易在普通瀏覽器中運行。用戶無需擴展程序即可訪問dApp。
eWASM 最大的好處是它對開發者生態系統的影響。有了更多的語言選擇，更多開發者將湧向以太坊，為社區帶來更多創新和創造力。
整個升級過程是怎麼樣的？
在新版路線圖中，整個升級過程依然分為三個階段，分別是：
1. 信標鏈（Beacon Chain）：信標鏈目前已經上線，該鏈將成為未來以太坊分片的核心。當前用戶質押的以太坊就保存在這條信標鏈上；
2. 合併（The Merge）：合併階段是我們即將面臨的升級，包括將PoW 切換到PoS，以及目前以太坊主鏈與信標鏈的合併工作，因此本階段也被稱為The Merge；
3. 分片鏈（Shard Chain）：在這個階段，以太坊將從一條鏈擴展到共有36 條分片鏈的最終狀態，預計交易性能將隨著分片的實施極大提高；
信標鏈在2020年底就上線了，並且是以PoS的形式運行。目前已經有40多萬活躍驗證者，有近1300萬ETH抵押進入信標鏈維護共識，運行狀態非常好。
而原鏈仍然作為執行層以PoW 形式運行，以太坊進入一個PoW+PoS混合挖礦的階段，為整個網絡向PoS過渡做鋪墊。按照路線圖，以太坊會在2022年進行“merge合併”，之後再進行分片。
合併就是把PoS運行的信標鏈與PoW運行的原鏈合併，並停止原鏈的PoW 部分，這次升級代表著以太坊正式切換到了PoS共識。這將會給以太坊的礦業帶來劇變，因為在以太坊由P0W轉PoS挖礦後，原有的PoW礦工將不能繼續參與以太坊挖礦。
2022 年3 月10 日，以太坊開發者Marius Van Der Wijden 宣布啟動Kiln 合併公共測試網，並在3月17日完成了測試網Kiln從PoW 到PoS 的過渡，4月12日，以太坊實施了歷史上首個影子分叉用來測試主網合併，為接下來的正式合進行演練。
Tim Beiko 曾發推表示，以太坊合併會在2022 年內完成。
雖然合併週期很長，但在以太坊上工作的開發人員無需擔憂過渡問題，因為合併前後架構的通用API 以及對現有組件的重用將確保無縫過渡，並保證為開發人員提供不間斷式體驗。這意味著現有應用程序需要重做的概率很低甚至沒有。
為什麼這次合併後用電能省那麼多？
以太坊2.0另一個重大改變是會把PoW挖礦轉成PoS挖礦。
PoW挖礦的缺點就是費電。在以太坊區塊鏈上建立共識是基於必須由以太坊網絡上的節點解決的密碼難題，這被稱為PoW“工作量證明”。以太坊越受歡迎，驗證其區塊鏈所需的計算工作就越多，這使得網絡上的節點使用更多的電力。
我們可以把PoW挖礦理解成大家通過礦機算題獲得出塊資格賺取ETH獎勵。為保護鏈的穩定性，它會自動調節題的難度來保證一定時期裡出塊數量穩定。因為餅是一定量的，所以礦機越多就越內捲。每年都要因此消耗掉巨大電力。根據Digiconomist 的數據，全世界各地的礦工每年挖礦的耗電量高達93.98萬億瓦時，也就是接近940億度電。實在是太費電了！
而轉成PoS挖礦後，大家可以通過質押ETH獲得出塊資格，賺取獎勵。從線下的設備挖礦，轉變為線上的質押挖礦。這樣，大家以後就和和氣氣地投票決定誰來負責下一個區塊的計算，完美解決了電力能源浪費的問題。
合併後，今年能否大幅降低gas 費並提高性能？
此次合併不會立刻帶來gas和性能的大幅改善。因為合併改變的只是共識機制，實際上，它不會對當今以太坊的當前用戶體驗產生任何影響。
而涉及到的GAS和網絡性能等問題需要等到之後以太坊路線圖的未來更新（例如分片）將直接幫助改善gas費用。
為什麼分片上線將促進以太坊大幅改善性能？
以太坊2.0通過引入分片鏈（Shard Chains）的方式來提升網絡的處理能力，目前規劃是建立64條分片鏈，每一個分片都有一組驗證者負責對區塊進行打包和驗證。
我們可以將合併後的以太坊視為一條具有執行交易和智能合約功能的分片鏈——Shard 0，也就是最終64條分片鏈之一。試想一下，同樣的交易池，現在有了這麼多條鏈同時處理，如同一條公路突然變成了64條的寬度，處理速度必然會大大加快，大家的使用體驗也會更流暢。
但分片間需要互通，這些分片就需要有一個中樞系統，如同人的脊椎一樣去協調肢體的運動。信標鏈（Beacon Chain）就是整個以太坊2.0網絡的中樞部分，或者說是“指揮和控制中心”，它會為分片鏈隨機分配驗證者，也會作為中樞幫分片們實現跨分片通信，保證整個系統的安全性。
合併之後，可以繼續使用以太坊的PoW版本嗎？
不可以。只有一個以太坊，整個網絡將切換到PoS共識機制。
如果任何節點要繼續進行以太坊的PoW 版本挖礦，那麼他們將在自己的少數分叉上，並且他們的區塊獎勵的經濟價值將遠遠低於他們的運營成本。由於礦工被激勵以營利為目的，因此預計所有PoW 參與者將立即開始在其他非以太坊PoW 區塊鏈上使用他們的硬件進行挖礦。
總結
對於整個以太坊生態、加密世界和Web 3領域來說，以太坊2.0的“大合併”事件，是件影響深遠的大事。可以說是區塊鏈世界的第三次重大革命。
以太坊轉為PoS的做法是一個開創性舉措，後續可能會有其它加密貨幣進行效仿，甚至會促使某些組織或是政府完全接納加密貨幣。另一方面，這種做法又可以極大地推動以太坊的運用，使加密貨幣走向更美好的未來。
當然，第四階段不能一蹴而就，要分步驟進行。
對以太坊礦工來說，以太坊2.0的上線將會砸掉自己的飯碗，這可是地球上第二大礦業生態，數量眾多的礦工們可能並不會輕易放棄自己的礦場資源，他們很有可能會對以太坊2.0進行分叉。
從種種分析以及合併後的預期結果來看，以太坊這次革命性的升級是非常讓人期待的。
讀完了，請你思考下列問題：
1 以太坊升級後，會對其他數字貨幣產生怎麼樣的影響？
2 如果以太坊的礦工們對升級後被砸掉飯碗不滿，進行了分叉，會怎麼樣？
3 預計在什麼時候，gas費能真正下降？
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