以太坊上海升级到底是什么,一文带你理解
May 22nd, 2023

以太坊上海升级最主要的一个改变就是将过去的POW(proof of work工作量证明)转为POS(proof of stack权益证明),旨在提升以太坊的通缩性、环保性、生态的闭环。这篇文章剩下的所有内容都是为了让大家理解这句话而写。

最主要

最主要的意思是上海升级做的不仅仅是将POW转为POS而已,上海升级是一段漫漫的旅程,升级过程中需要实现的以太坊改进提案EIP(Ethereum Improvement Proposal)有很多。只是从工作量证明(PoW)转向权益证明(PoS)的过程涉及多个以太坊改进提案,例如:

EIP-2982: 该提案定义了以太坊2.0网络的共识机制,即ETH2.0 Beacon Chain。Beacon Chain是基于PoS的共识链,用于管理验证人和处理共识决策。

关于升级的四步走战略V神在他2015年发表的一个帖子中就已经制定好了,建议大家详读该贴,感受一下V神的战略规划和落地能力

POW

以太坊区块链本质上是一个基于交易的状态机。在计算机科学中,状态机指的是将读取一系列输入并根据这些输入转换到新状态的东西。

对于以太坊的状态机,我们从“创世状态”开始。这类似于一张白纸,在网络上发生任何交易之前。当交易被执行时,这个创世状态转变为某个最终状态。在任何时间点,这个最终状态代表了以太坊的当前状态。

以太坊的状态有数百万笔交易。这些交易被分组为“块”。一个区块包含一系列交易,每个区块都与其前一个区块链接在一起。
要引起从一个状态到下一个状态的转换,交易必须是有效的。要使交易被视为有效,它必须经过称为挖矿(矿工将交易打包进块)的验证过程。挖矿是指一组节点(即计算机)耗费其计算资源来创建有效交易块。
网络上任何声明自己为矿工的节点都可以尝试创建和验证区块。来自世界各地的许多矿工试图同时创建和验证区块。每个矿工在向区块链提交区块时都会提供一个数学“证明”,这个证明起到保证的作用:如果证明存在,那么这个区块就一定是有效的。
对于要添加到主区块链的区块,矿工必须比任何其他竞争矿工更快地证明它。通过让矿工提供数学证明来验证每个区块的过程称为“工作量证明”。
验证新区块的矿工因完成这项工作而获得一定数量的奖励。那是什么价值?以太坊区块链使用一种称为“以太”的固有数字令牌。每次矿工证明一个区块时,都会生成并奖励新的以太币。
那么POW有什么作用呢?

  1. 确保共识:POW机制通过矿工之间的竞争和验证过程,确保所有节点对区块链状态的一致性达成共识。

  2. 激励参与者:POW机制为矿工提供了经济激励,即通过挖矿获得加密货币奖励(如以太币)。这激励机制吸引了更多的人参与到网络中,增加了网络的算力,进而增强了网络的安全性和稳定性。

  3. 分散网络权力:POW机制通过公平的竞争机制,将网络的控制权分散给多个矿工。任何人只要拥有足够的计算能力和资源,就有机会成为挖矿者。这种分散的权力结构确保了没有任何个体或实体能够垄断网络,并保持了网络的公正性和透明性。

POS

现在不再通过矿工们消耗算力竞争记账权了,现在矿工们通过质押的以太数量竞争记账权,任何人都可以通过质押32 个以太成为以太链的验证者,该算法将时间分为“slot”和“epoch”。slot长 12 秒每个epoch由 32 个slot组成。

对于每个slot,都会随机选择一个验证者作为“**区块提议者”。**区块提议者验证者负责从未决交易中构建一个新区块。然后它将块发送给网络中的其他验证器,这些验证器对该块是否有效进行投票。

不过,并非每个验证者都会为每个区块投票。对于每个epoch,一个验证者被分配给一个“委员会”。每个委员会被随机分配一个位置,他们需要在其中证明以确定提议的区块是否有效。

换句话说,每个验证者只证明一个他们的委员会被分配到的每个时段的块

一小部分验证者也被随机选择加入同步委员会,这与上述委员会不同。加入同步委员会需要验证者帮助轻客户端同步并确定链的头部,他们因此获得额外奖励。但是,作为验证者,每大约 22 个月才成为同步委员会的一员

POW转为POS

  • 2020年12月1日信标链上线,正式为2.0提供先决条件:

信标链是已经跑了两年的POS链,合并之前与POW主网平行运转,不会处理主网上的交易,但信标链上线后就已经可以质押产生奖励,但是质押的ETH和奖励会被锁仓无法提取,可望不可及,直到上海升级后才可以提取,总结一下,20年信标链上线,22年完成与主网合并切换POS,23年完成上海升级后可以提取资金

  • 今年3月份上海升级,合并后首次重大升级且涉及质押解锁

通缩性

既然我们已经解释了合并,让我们来谈谈大局影响。目前,以太坊每年的通货膨胀率约为 4.62%,这主要是给矿工挖矿的。(以前矿工挖出一个区块的奖励高达3以太)合并后,ETH 的年通货膨胀率将降低 90% 至 ~0.49%

环保性

以太坊不再需要矿工来执行工作量证明并向区块链添加新区块,不再需要矿工消耗算力而是通过质押投票

生态的闭环

以前如果要对以太坊发动攻击串改区块链,需要购买整个网络一半以上的算力,而现在是需要一半以上所有验证者质押的ETH,要通过以太坊生态里的资产才能发动攻击

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