一文解析以太坊合并，以太坊升级的关键之举

The Merge：两个不同系统的融合

5月20日，V神在ETH上海直播时在有意淡化“ETH2.0”这个概念，实际上合并也并不是“ETH2.0”的过程，不存在推出新的以太坊版本。那么，以太坊合并到底是什么？

去年10月份，以太坊基金会 Eth2 研究员Hsiao-Wei Wang在《以太坊 The Merge 重点摘要》分享中讲过的话，更适合去作概括。

“合并（The Merge），从宏观的角度来说，是两个不同系统的融合。

The Merge是对以太坊的升级，是以太坊主网和信标链（The beacon chain）进行合并。具体解释（如上图）：把现在Proof of WorK Chain称为Eth1，把以太坊的Proof of Stake和sharding的研究称为Eth2。把Proof of Work链取出execution layer（执行层）和Eth2的consensus layer（共识层）进行合并，组成完整的Ethereum。

信标链是具有PoS共识层的独立的网络，目前它与以太坊主网（共识层为PoW）并行运行。一旦完成合并，以太坊中的PoW共识层将被移除，以太坊链上所有区块的共识将由PoS共识层实现。在整个过程中，execution layer继续托管以太坊虚拟机（EVM），并验证和广播交换，consensus layer会用二进制数据的方式，将交换和共识所需的信息打包。但是现在以太坊Proof of Work mining将被弃用，也是就参与工作量证明（PoW）挖矿将停止，矿工将被validators（验证者）取代，PoW节点矿工退出历史舞台。

合并是以太坊升级的必要途径

我们先需要回顾一个“老大难”问题，V神曾提出过“可扩展性三难困境”：区块链难以同时实现可拓展性、去中心化和安全性三大属性。到目前为止，我们所接触过的区块链中大多都是实现其中两个属性。

BTC、ETH而言，去中心化和安全性的网络已经运行了很多年，但是确保了前两个属性后，导致了交易效率低下，延迟和吞吐量非常低，比特币每秒大约完成7笔交易，以太坊每秒大约15笔。

正是因为这样的原因，以太坊生态发展受到严重制约，开发者以及其他用户对以太坊改进和升级的需求越来越迫切，目前而言，分片（sharding）为认为是解决这一问题的最好方案，但是去中心化的分片难度系数极其大。

V神在ETH上海直播时提到一个新的名词Proto-Danksharding，这是新的分片路线吗？不确定，但目前能知道的思路是：以太坊升级到必要时候，结合PBS、crList等技术，第一步进行1个“超大分片”，直接将区块大小提升到1MB，把ETH的TPS增加到5000，是现在处理速度的300多倍；再进行“长期的扩容计划”，把区块大小提升16MB，再配合Rollup技术，让以太坊的TPS 提高至每秒80,000笔。

5000倍的计划仿佛指日可待，但是现实骨感得很，分片开启之前，需要完成的是以太坊合并。

当前状态的以太坊正在使用工作量证明（PoW）运行，矿工需要强大且耗能的GPU来解决复杂的数学问题，才能获取奖励，在通过二级市场的交易才能获得继续挖矿的成本。合并后，在股权证明PoS中，任何拥有足够价值的ETH只要愿意储存一些价值作为质押，就可以成为验证者，降低成本是为何合并需要考虑的首要原因。

PoW中的矿工支持着以太坊网络的运行，以太坊需要一定数量的矿工去维护运行，但实际上“寡头”挖矿越积越多之后，运行的潜在危险也在增加，同时维持共识的“成本”是大量消耗真正的电力。

以太坊PoS将为实现分片搭建平台，这场重大的协议变化将为以太坊并行运行分片链提供便利，通过数据可用和结算增加可用的区块空间，为扩容带来诸多好处。所以说，PoS机制运行，后续可拓展性的规划以及开放性研究问题才能更好地运行，而非当下的“负重难行”。

Coinbase 高级软件工程师Yuga Cohler分析称，Merge最受瞩目的方面可能是其产生的效率……并且，合并作为以太坊的战略下一步是有意义的。

合并能否如约而至？

没有人能给出合并的具体时间。在近期ETH直播中，V神提到，6月以太坊测试网Ropsten将开启运行PoS机制，测试确认没有运行问题后，合并将会在2-4个月完成。

目前官网给出的时间是：预计2022年第3/4季度。

根据GitHub的Merge测试网页面，以太坊DevOps工程师Parathi Jayanathi已提交了Ropsten测试网Merge的配置代码。Ropsten测试网被视为以太坊主网的最佳复制品，它的成功将是以太坊合并至关重要的一大步。

不管顺利与否，最近一次的以太坊的难度炸弹（Difficulty Bomb）“无可避免”了。

数据来源：wenmerge.com

难度炸弹的第一个目的是推动转向权益证明（PoS）共识机制。但目前已经推迟了5次难度炸弹，以及Arrow Glacier和Muir Glacier两次硬分叉都只推迟了难度炸弹，这次难度炸弹可能会在2022年6月底到来，随着以太坊生态体量的发展，拆除和延迟难度炸弹的可能性越来越小。

目前我们也很清楚，“炸弹”来临时，合并还未来到。

如果直到年底仍旧没有合并，区块间隔可能会到18-20秒，以太坊的TPS不升反降，交易将迎来更可怕的gas费。

合并后的以太坊

据媒体报道，天使投资人sassal.eth表示：合并之后，以太坊网络完全转向PoS - 减少99.98%的能源使用 - 减少80-90%的ETH发行量 - 质押的ETH APY增加 - ETH变为净通缩 - 至少6个月后没有新的ETH。

节约能耗。目前以太坊一年的耗电量约等于荷兰一年的用电量。根据Carl Beekhuizen在2021年5月的估算结果：以太坊在合并后将使用至少约99.95%的能源（也有说法是99.98%）

来源：https://blog.ethereum.org/2021/05/18/country-power-no-more/

质押收益。信标链去年12月推出以来，取得了绝对的成功。据Ethereum官网数据显示，5月24日，信标链网络总质押量已突破1300万枚ETH，验证者总数388,212个。按照当前ETH价格计算，信标链质押总价值已超过250亿美元。待到合并成功后，验证者收益率可能从现在的4.6%上升到10%左右。

全面通缩。一旦合并，ETH发行量将大幅下降，出现“三重减半”（社区名称，是对BTC减半的致敬）。根据moneyprinter数据显示，PoW模型下以太坊每年发行量约4%为ETH总供应量，每天发行1.2—1.3万枚ETH。

来源：moneyprinter.info；时间5月24日

PoS机制下，ETH发行数量根据网络上积极质押的ETH数量来确定。根据预测数据显示，“合并”后的发行量预计下降0.3% - 0.4%。也就是说这相当于比特币未来继续的两次“减半”，2028年比特币的发行量预计将在0.4%左右（目前比特币发行量约为1.7%比特币总供应量）。

相比于PoW的抛压，PoS质押不消耗大量电力，没有庞大的挖矿成本，而质押价值才是更多奖励的动力，再加之2021年8月生效的EIP-1559的销毁机制（燃烧每笔交易的BaseFee），以太币通缩时代即将来到。

以太坊是区块链的龙头协议和生态，它的升级必定是行业的重磅消息，可谓是牵一发而动全身，虽然以太坊升级的全过程并不顺利，甚至也有争议和怀疑。按照现有的规划和步骤，所有人的目光都聚焦于即将带来的以太坊合并，以及未来的升级生态过程中。