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以太坊:HashKey 崔晨:解读以太坊伦敦升级 EIP 及潜在影响

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时间:1900/1/1 0:00:00

以太坊的历史进程

以太坊共有四个发展阶段,分别是前沿、家园、大都会和宁静。其中宁静是以太坊的最终阶段,标志以太坊达到了2.0阶段。以太坊2.0与1.0版本有很大不同,包括共识机制从PoW转向PoS,区块结构从单链转向多链分片等。这是早已规划好的发展路线,可以减少挖矿的能源消耗,以及在保证安全的情况下实现更高的效率。为了提高系统的可用性以及走向以太坊2.0的目标,以太坊网络需要不断升级,预计8月4日在区块高度12965000进行的伦敦硬分叉就是一次网络升级。

以太坊的网络升级通过链下治理实施,社区成员提出EIP并对升级所要采用的EIP内容达成一致,由开发团队更新客户端,最后矿工使用最新版的以太坊客户端并通过硬分叉升级。从2015年诞生起,以太坊经历了数次升级,时间和名称如下表所示,他们帮助以太坊不断完善并走向最终阶段。

表1:历次以太坊硬分叉升级的时间和名称

在这次的伦敦硬分叉升级共包含了5项EIP,主题分别为修改手续费收取规则、修改智能合约操作码的相关内容和推迟难度炸弹等,其中EIP1559和EIP3554对网络的影响最大。

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表2:伦敦硬分叉升级名称

EIP1559的影响

EIP1559最早在2019年提出,在经过多次讨论和代码实现后,终于将在伦敦分叉后应用。EIP1559将采用与现在完全不同的gas费收取方式,旨在赋予以太坊网络更多价值。在当前的收费规则中,手续费由用户自行设置,全部为矿工收入,手续费越高的交易被打包进区块的速度越快。以太坊资源有限,手续费采用竞拍的方式收取,在网络拥堵时手续费会水涨船高,而且待确认交易数量也会增长。

在EIP1559提出的新的规则中,手续费分为两部分,基础费和矿工小费。其中基础费是交易所需的最少花费,由系统直接销毁,小费归矿工所有。新规则没有规定区块的GasLimit,大小可以弹性变化,并且根据变化调整基础费。目前区块的GasLimit是1500万,未来虽然没有GasLimit的限制,但目标值是1500万,区块容量可以在0至3000万范围内波动。如果区块包含的gas超过1500万,基础费将提高12.5%,反之如果低于1500万,将降低12.5%,直至趋于零。在网络拥堵时,基础手续费会指数上涨,如果区块大小连续超过目标值近5分钟,用户需要支付的基础费就要上涨十倍,近10分钟的话上涨100倍。用户只能等待区块容量下降来降低基础费,这种收费方式看似可以缓解网络拥堵,但治标不治本,还是需要网络扩容来提高性能。

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EIP1559提高了手续费的效率,主要体现于用户方面。过去用户在支付手续费时,需要根据网络拥堵情况和近期gasprice估算手续费多少。如果过少等待时间会变长,过多则造成浪费。从区块层面看,EIP1559的方案每次区块之间的基础费变化幅度最多为12.5%,根据规则用户能预测并支付相对准确的手续费,以提高用户体验。

对以太坊生态来说,销毁基础费的影响更大,ETH代币的通胀速度将减缓。现在每天ETH的产出是13000枚左右,年通胀率约为4%。DuneAnalytics的数据显示,如果按照EIP1559的方式,一年内预计销毁2937123枚以太坊,占增发量的61.9%,可以把通胀率降低到1.5%。这个数值要比比特币1.8%的通胀率更低,在销毁过多的情况下通胀率还可能变为负值。通过销毁基础费,可以将网络的使用价值与ETH价值更深地绑定在一起,在一定程度上会提升ETH的价值。

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与此相对的,EIP1559的实施必然会损失矿工收入。以太坊网络越拥堵,矿工的手续费收入越高,最多时手续费的收入可以占据总体收入的一半以上,未来矿工将主要依赖区块奖励。EIP1559对矿工的MEV收入不会造成影响,随着DeFi应用的扩张,这一部分收入将占据一定比重。

外界对EIP1559实施的阻力主要有两点猜测,一是操纵问题,二是分叉问题,但这两者实现的可能性很小。基础费的定价受到区块大小影响,只有矿工能对基础费进行操纵。但由于基础费全部销毁,不会归为矿工所有,所以矿工没有动力去操纵区块大小,而且矿工团体是分散的组织,不可能实施统一的操纵行为,最终基础费还会由市场决定。此次升级是以硬分叉的形式进行,存在矿工对此不满进行分叉的可能,但矿工不是社区的全部,没有社区支持的情况下分叉很难出现。

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EIP3554的影响

以太坊2.0要经历3个阶段,Phase0,1和2。这三个阶段需要实现的任务分别是PoS共识,数据分片和交易分片。以太坊2.0的分片结构是由信标链和分片链组成,其中信标链负责分片链之间的通信,也是整个框架中的核心。目前以太坊已经上线了信标链并且开始PoS挖矿,同时PoW挖矿依然存在,等待以太坊2.0有足够的准备时,PoW才会退出历史舞台。正常条件下,PoW的矿工由于已经付出了矿机等硬件设施的成本,不会主动退出挖矿。以太坊通过减少区块奖励和设置难度炸弹,实现PoS共识转变。

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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挖矿奖励,区块奖励已经从最初的5个ETH在君士坦丁堡升级后降低为2个。难度炸弹的设置目的是为了增加挖矿难度,让PoW出块越来越难,进而将共识转移到PoS网络中。因此难度炸弹所选择的时间点非常重要,需要在以太坊信标链完全能承接全网交易后才可以施行,提前爆炸会影响PoW网络安全。至今为止难度炸弹已经推迟了三次,最后在区块高度为9200000的缪尔冰川升级中,将难度炸弹推迟了4000000个区块,将于今年8月份爆发。这次伦敦硬分叉的EIP3554的内容就是推迟难度炸弹到今年12月份。

图2:以太坊的网络难度,红框代表推迟难度炸弹的升级

在接下来的上海硬分叉升级中,预计包括ETH1与ETH2合并的内容,如果能按时完成,那么难度炸弹会按照预定的时间出现,但难度炸弹在短时间内不会造成很明显的影响。矿工成本与币价有很大关系,从以太坊历史算力的变化来看,算力没有因为区块奖励减少或者网络难度上升而暴跌过,反而以太坊价格下跌是导致全网算力下跌的主因。如果要限制PoW挖矿,让矿工主动退出,还需要难度炸弹实施较长时间或者大幅调低区块奖励。

图3:以太坊网络算力,主要受以太坊价格影响

其他EIP的影响

EIP3198是为了辅助EIP1559而实施的,添加了BASEFEE操作码,目的是返回当前区块的基础费。EIP3541实施后,网络将拒绝以0xEF开头的新智能合约,已经存在的智能合约不受影响。这是为了接下来对EVM对象格式的提案做准备,如果下一步的提案没有部署,这个方案也可以用于其他用途。

EIP3529修改了某些操作码对gas的退款,这会影响GasToken使用。以太坊在gas定价中,涉及到清理状态和存储插槽以及删除带有自毁操作码的合约时gas收费为负值,也就是会有gas退回,最高退款为创造时消耗量的一半。根据这个特征,用户可以在GasPrice低的时候花费gas创建这些智能合约,在价格高的时候清理和删除来获得gas再用于其他交易,以此实现gas费的套利。例如GST1,GST2以及1inch开发的CHI就是使用了不同机制的GasToken。EIP3529取消SELFDESTRUCT操作码对gas的退款,并降低SSTORE操作码对gas的退款,这会导致GasToken失效。减少GasToken有利于减少不必要的gas使用占用网络资源,也避免退还gas后造成区块大小的变动。

思考与总结

在伦敦硬分叉升级之前,以太坊已经进行过数次硬分叉升级,下次上海硬分叉实施之后,有望实现以太坊1.0与信标链的合并。伦敦升级共包括5个EIP内容,其中EIP1559调整手续费收取方式和EIP3554推迟难度炸弹的影响较大。

EIP1559让手续费更有效率来提升用户体验,总体上可以增加以太坊网络的生态价值。但不能从根本上解决网络拥堵和高手续费的问题,这需要通过二层扩容或者以太坊2.0来实现。EIP3554对难度炸弹的推迟可以让其在信标链PoS完全准备好的时候实施,以促使矿工放弃PoW链。除此之外,伦敦硬分叉还会影响GasToken的使用,之后GasToken会失效,但有利于非必要网络空间的释放。

以太坊网络升级通常采用硬分叉的形式,硬分叉相对于软分叉来说,最大的区别在于是否兼容旧版本。硬分叉能保证全部节点都升级为最新版本,否则不会被其他已升级的节点接受。以太坊在向2.0阶段的升级中改动很大,需要所有节点都保持一致,使用同一版本。比特币为了防止社区分裂,通常使用软分叉的方式升级,例如隔离见证。为了避免硬分叉造成社区分裂,很多公链采用提案通过后自动升级的方式。以太坊强大的社区共识则防止了真正分叉,一般情况下创始人Vitalik支持的提案都会获得社区支持。即使伦敦硬分叉中的某些内容会受到矿工反对,造成社区分裂的可能性也很小。

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