URG:以太坊10万TPS升级之路

首先我想问大家一个问题：以太坊是不是一个“成熟的”产品？

其实只要比较熟悉以太坊，你就发现它并不成熟，虽然它有着最丰富的生态，庞大的市值，无与伦比的地位，但是同时它有非常多的缺陷：Gas高昂、TPS低下、扩展性不足等等问题严重限制着以太坊的发展。但是以太坊就这样“摆烂”了吗？这显然更不可能！

V神认为现在的以太坊仅仅完成了40%，即使是在合并之后也就55%，可见我们现在使用的以太坊只是“半成品”！并且V神在以太坊社区会议(ETHCC)上公开表示，以太坊在完成五次升级后，TPS将达到10万！

今天我们就聊聊以太坊后续升级的那些事，将其升级的五个阶段：TheMerge、TheSurge、TheVerge、ThePurge、TheSplurge完完整整的呈现的在大家眼前。

以太坊升级图中文版

注意：TheMerge、TheSurge、TheVerge、ThePurge、TheSplurge并没有严格的先后顺序，它们是同时进行的，而Merge是最先完成的一步。Merge、Surge、Verge、Purge、Splurge的用词是主要是为了押韵，所以不能单单以字面意思理解。

以太坊官网新增质押提款页面:2月10日消息，以太坊官网新增质押提款页面，该页面详细介绍以太坊质押提款的相关事项，包括质押奖励领取，质押提款步骤、提款时间周期等。

以太坊质押提款将于Shanghai/Capella升级后开放，预计该升级于2023年Q1/Q2完成。[2023/2/10 11:58:23]

概述

TheMerge：共识机制由POW转POS，减少能源消耗，为之后的分片和数据优化打下基础TheSurge：分片，提升TPS，降低Gas，提高可扩展性TheVerge：引入Verkle树，优化数据存储ThePurge：简化存储，降低验证者硬盘空间性能要求，减少网络拥堵TheSplurge：一系列小升级，以保证以上升级可以平稳运行

1.TheMerge

9月15日，以太坊Merge升级完成，这标志着以太坊终于摆脱了“浪费资源”的帽子，走进了POS时代，V神表示以太坊转POS让全世界的用电量下降了0.2%！这是一次非常重要的转折，圈内的朋友亲切地称之为“过年了”。虽然此次以太坊合并可以撑得上Web3盛会，但是据我观察，真正了解“合并”的人真的少之又少。

V神：以太坊合并完成

以太坊Layer2总锁仓量回落至48.5亿美元:金色财经消息，据L2BEAT数据显示，当前以太坊Layer2总锁仓量回落至48.5亿美元，7日涨幅14.27%。其中，锁仓量前五分别为Arbitrum（24.9亿美元，7日涨幅10.83%）、Optimism（11.8亿美元，7日涨幅31.39%）、dYdX（5.67亿美元，7日涨幅1.96%）、Loopring（1.97亿美元，7日涨幅4.07%）、MetisAndromeda（1.32亿美元，7日涨幅17.72%）。[2022/8/2 2:53:54]

1.1什么是Merge？

Merge即合并指的是以太坊主链和信标链的合二为一，而信标链是与以太坊主链平行工作互不影响、以POS为共识机制的一条区块链，它于2020年12月1日运行，合并之前的验证者超过37万，信标链不参加主网交易的验证，只负责管理分片链的验证者以及存储少部分认证。

简单说下信标链和分片链：这是以太坊2.0最重要的两个模块，信标链的职责是推动主链转POS的进程以及管理分片链的验证者，而分片链则着眼于提高网络的容量，进而加快交易速度、减少Gas消耗。关于分片的知识后面会具体说明。

合并前的网络结构

以太坊信标链网络验证者数量突破30万个:2 月 28 日，据 Ethereum官方网站最新数据显示，以太坊信标链（The Beacon Chain）网络网络验证者数量突破 30万 个，本文撰写时为 300,250 个。此外，当前以太坊信标链总质押量为 10,077,830 ETH。另据 FTX 数据显示，ETH 市场价格已跌至 2609.53 美元，24 小时跌幅达到 6.7%。[2022/2/28 10:20:25]

1.2为什么要Merge？

首先我们要纠正一个误解：Merge的目的不是提高交易速度或者降低交易费用，事实上它对这两点基本也并没有提升。但同时Merge的意义又是非凡的，它是以太坊升级之路上最重要的事件之一，为之后的四次升级奠定了基础。

Merge将信标链与主链合并，以太坊的共识全面转为POS，引入“验证委员会”概念，这加强了网络共识并为高效的协议内数据可用性层铺平了道路。同时，由于POS不再需要，生成区块消耗的能源大大降低。

注解：与POW不同，POS不需要专业的来生成区块，每个人只要质押32ETH就可以成为验证者节点，拥有记账和投票的权力。POS的整个共识过程可以简单分为“打包”和“投票”，首先系统随机挑选打包节点，负责生成新区块，其他节点对其生成的区块投票验证，获得多数投票后区块加入共识。但是当节点很多时，投票会浪费大量时间，所以为了提高效率网络中会选出一个“验证委员会”，由委员会的节点负责投票，为了保证公平，委员会成员是轮换选举制。在POS中，打包奖励与“币龄”相关，简单理解就是你质押的ETH越多，时间越长，奖励越多。为了激励诚实负责的节点，打击作恶节点，如果验证者突然离线或者故意验证不良交易，其质押的ETH会被削减。如果你没有32ETH但是也想参与，可以选择加入第三方质押池获得部分奖励。

CNBC主持人Jim Cramer出售半数以太坊以购买悍马:金色财经报道，CNBC主持人Jim Cramer在以太坊创新高后抛售了其持有的半数以太坊。Cramer称：“昨天我卖出了一半的以太坊，然后我花了一些钱去买悍马。”此前在4月中旬，这位股票大师还出售了他一半的比特币，以支付抵押贷款。[2021/5/6 21:27:04]

以太坊合并之路

1.3Merge的意义

Merge最重大的改变就是以太坊的共识全面转为POS，而共识机制的转变主要有以下几个优势：

能源消耗降低

从此以太坊无需价格高昂的设备，质押32ETH就可以成为验证者节点，能源消耗降低99.95%，世界总用电量下降0.2%。

减少以太坊的发行，使以太坊成为通缩货币

区块奖励将由每天1.46W枚减少到1600枚，同时质押使得ETH的流通量进一步降低，研究公司FSInsight的报告认为发行量的下降意味着以太坊的市值可能在未来12个月内超过比特币；

以太坊2.0战略的关键一步，为分片奠定基础。

在POW共识下，矿工可以随意停止工作并离开网络，POS的质押激励解决了这一问题，这为之后分片链协调验证者投票奠定了基础。

分析 | 近期调整中以太坊市场占比有一定下滑 与BTC相关性降至年内最低:据 TokenGazer 数据分析显示，截止至7月15日11时，以太坊价格为 $217.61，在周末跌去 20% 的市值，对比特币的汇率也再次下跌，现总市值为 $23,262.65M；主流交易所交易量约为 $591.09M，相比上周五有 37.12% 的提升；基本面方面，以太坊链上交易量有所下降，活跃地址数保持下降趋势，算力持续上升；ETH 链上 DApp 交易量处三大公链领先地位，近期表现良好；以太坊 30 天开发者指数约为 2.38；以太坊与 BTC 的相关性下降至近一年内最低水平，约为 0.65；ERC20代币总市值约为以太坊总市值的 64.97%，在这次调整中有明显的提升；ERC20 活跃地址数方面，排名前五的代币为 DAI、USDC、LINK、TUSD、PAX。[2019/7/15]

2.TheSurge

Merge升级对用户来说感知并不强，但是下一步的Surge却是可以真真切切的改变用户体验，大家心心念念的TPS终于要提升了，同时Gas费用也会大大降低。TheSurge预计在2023年开始，在以太坊的整个升级过程中，这绝对是最关键的一步，也是最复杂的一步。但是因为这部分涉及的知识点太多太复杂，在这里我尽量简单描述，感兴趣的朋友可以自行查阅相关设计。

2.1什么是Surge？

TheSurge主要利用分片提高网络的TPS、降低Gas，那什么是“分片”呢？可以简单从字面意思去理解，分片会将以太坊分成若干更小的链，整个网络的TPS将是所有小区块链TPS的总和，这将显着提高网络的可扩展性，以太坊预计将会创建64个分片。

看到这里我们就可以明白为什么合并转POS是分片的基础：因为分片分割了整条链上的资源，如果是采用POW共识，此时每条分片链上的将会是原来的1/n，这样针对分片链的攻击将容易很多，安全性得不到保障！而POS不需要，每个分片链上的验证者都是由共识随机分配的，同时作恶节点将会被惩罚削减质押的ETH，所以POS也就不会因为分片而出现安全性下降的问题。

分片示意图

分片最关键的技术是Danksharding、EIP-4844、OptimisticRollups和ZKRollups，下面简单说一下Danksharding和EIP-4844。

Danksharding是2020年后提出的新分片提案，Danksharding初始阶段的Proto-Dansharding加入了EIP-4844引出了一种新的数据类型——Blob。Bolb数据处理的的成本比Calldata低得多，而且处于共识层的Bolbdata只会保存一个月，区块的存储压力将会大大降低。Danksharding使用了“数据可用性采样”技术，该技术允许以太坊上的节点使用少量数据来验证大量数据。总的来说，Danksharding进一步细分了数据类型，精细化了数据处理流程，降低了系统工作量，让以太坊变成了一个统一的交易结算和数据可用性层。

2.2为什么要Surge？

Merge降低了整个网络的能源消耗，但是对性能却没有提升，以太坊如果一致维持在20以内的TPS，很多应用场景都会被限制，所以通过Surge扩容分片提升性能是必由之路。

完成Surge升级后，以太坊的TPS将会大大提升，用户体验更加丝滑顺畅，以太坊的使用场景也会有所扩展。在这个阶段完成后，我们执行交易的速度会十分接近Web2中心化服务，这是质的飞跃！没人能预测以太坊在这之后能够出现什么样的现象级产品！

3.TheVerge

Verge最重要的改变是引入Verkle树，这是对Merkle证明的强大升级。它可以用更小的数据来验证交易，这将优化以太坊上的存储并帮助减小验证节点存储的数据量，同时也让太坊变得更具可扩展性。

简单说，TheVerge将会优化区块的数据结构，验证节点需要存储的数据量会大幅降低，这降低了对节点性能的要求，更多的节点可以成为验证者，提升了以太坊的去中心化程度。

Verkle树

4.ThePurge

ThePurge的作用与TheVerge相似，都是优化数据存储但侧重点有所不同，Verge优化了验证所需的数据量，Purge则是清除已有的历史数据和坏账，这就可以减少验证者所需的硬盘空间，简化存储，从而减少网络拥塞，提高交易处理速度。V神表示，到这个阶段结束时，以太坊应该能够每秒处理100,000笔交易。

5.TheSplurge

TheSplurge是一系列比较小的升级，主要用来确保网络在前4个阶段之后平稳运行，也就是修修补补，将遗留问题处理一下。当这个阶段完成，以太坊才真正迈入“完全体”阶段！这也将是史无前例的Web3盛会。

总结

在完成以上五个阶段后，以太坊才能真正成为世界计算机：更安全的交易、更高的TPS、更低的Gas、更多的用户和更丰富的使用场景。虽然根据合并的经验来看，整个阶段肯定不会特别顺利，但是希望那一天到来时，大家都还能聚在一起，像合并那天一样共同庆祝这属于Web3的伟大胜利！

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