ETH:解析上海升級技術細節及潛在影響：為什么說它很重要？_NBS

為什么上海升級很重要。因為實際上 ETH 15 年發布的路線圖中的四個階段：前沿、宅基地、大都會、寧靜，歷 ** 經 15 次升級 **，在上一次巴黎升級中已經全部完成了，有遺憾，但是整體大大超預期。

ETH2.0 新時代路線圖的一大特點是更新頻繁，在 eth1.0 階段。每次大更新間隔在 1~2 年的測試才能上馬。而 ETH2.0 當中，現在看來每半年就會進行一次大升級。

而上海升級是新路線圖六個階段的第一次升級，其身上的重擔不言而喻。就像四年前看 eth 路線圖覺得賊畫餅一樣，現在我們看新路線圖也是這種有點夢幻的感覺，又要多少年才能夢想照進現實？

說點粗俗的，可以預見的將來，市場馬上就會開始熱炒，能蹭上這次上海升級概念的代幣了。

那為了解答這個粗俗的問題。我們的文章會分為三個部分。

1. ETH2.0 的新格局

2. 上海升級的具體內容

3. 上海升級，潛在的后續影響

**ETH2.0 的新格局，這是一個屬于 MEV 的時代 **

*** 在 ETH2.0 當中” 驗證者 “替換了從前” 礦工 “的角色。MEV 收益取代了原來 GAS 費的角色。 Liquid pool，staking pool，cex staking 三類礦池取代了從前 pow 礦池的角色。***

1. 驗證者取代了礦工

ETH2.0 主網合并后以太坊網絡上的所有交易將不再由能源密集型的 “礦工” 驗證，而是由已存入或質押大量 ETH 的個體和組織 “驗證者” 進行驗證。任何人只需質押 32ETH 以上， 即可滿足最低要求，驗證節點成為 **“驗證者”。**

2.MEV 收入取代了 GAS 費

*web3.0 從業者必須盡快普及的一個概念 MEV。我們可以這樣闡述，ETH1.0 圍繞 pow 展開的 gas 分配游戲，而 ETH2.0 圍繞 MEV 展開的套利 gas 消耗游戲 *

MEV（Miner Extractable Value），礦工可提取價值，也有譯為最大可提取價值（Max Extractable Value），最早由 Phil Daian 在 Flash Boys 2.0 這篇論文中提出。

我們都知道，鏈上所有動作都以「交易」形式存在，而所有交易由用戶發起后，都會進入「內存池（mempool）」中等待被礦工打包，出于利潤最大化原則，礦工會按照 gas 費高低來確定打包順序，這就是 MEV 產生的基本條件，也催生了鏈上機器人的出現，他們通過高 gas 設置（PGA）來搶跑池子中的交易進行套利。

Beosin：Avalanche鏈上Platypus項目損失850萬美元攻擊事件解析:2月17日，據區塊鏈安全審計公司Beosin旗下Beosin EagleEye安全風險監控、 預警與阻斷平臺監測顯示，Avalanche鏈上的Platypus項目合約遭受閃電貸攻擊，Beosin安全團隊分析發現攻擊者首先通過閃電貸借出4400萬USDC之后調用Platypus Finance合約的deposit函數質押，該函數會為攻擊者鑄造等量的LP-USDC，隨后攻擊者再把所有LP-USDC質押進MasterPlatypusV4合約的4號池子當中，然后調用positionView函數利用_borrowLimitUSP函數計算出可借貸余額，_borrowLimitUSP函數會返回攻擊者在MasterPlatypusV4中質押物品的價值的百分比作為可借貸上限，利用該返回值通過borrow函數鑄造了大量USP（獲利點），由于攻擊者自身存在利用LP-USDC借貸的大量債務（USP），那么在正常邏輯下是不應該能提取出質押品的，但是MasterPlatypusV4合約的emergencyWithdraw函數檢查機制存在問題，僅檢測了用戶的借貸額是否超過該用戶的borrowLimitUSP（借貸上限）而沒有檢查用戶是否歸還債務的情況下，使攻擊者成功提取出了質押品（4400萬LP-USDC）。歸還4400萬USDC閃電貸后， 攻擊者還剩余41,794,533USP，隨后攻擊者將獲利的USP兌換為價值8,522,926美元的各類穩定幣。[2023/2/17 12:12:32]

具體來講，目前已開發的 MEV 套利，主要是三類：1. 三角套利 2. 夾子（三明治攻擊.）3. 借貸清算。*

而實際套利捕捉，目前僅僅能實現理論套利的 20% 左右。這一塊兒的套利策略開發和套利規模，會隨著 eth 的代碼完善，性能增強，行情變化逐漸增大。*

這樣放在地上白撿的利潤自然被不少人盯上，據統計數據，自 2020 年至今，全網累計捕獲 MEV 金額高達 6.8 億美金。這同時也造就了一代新星的興起 ——Flashbot，幫助節點捕獲 MEV 的工具。以及 MEV 捕獲賽道的一眾花式競爭者，包括但是不限于：KeeperDAO，ArcherDAO，Automata，mistX，BackRunMe

MEV 所產生的巨額利潤，一直都被圈在礦工和鏈上機器人的圈子里，最早作為礦池的一種灰色收入被民間戲稱 “賄賂節點收入”，“最小的 51% 攻擊 “。

1inch Network：已向解析器激勵計劃發放超150萬枚INCH:2月12日消息，DEX聚合器1inch Network在社交媒體發布項目數據更新，截止目前已向解析器激勵計劃發放1,507,992 INCH代幣，按照當前價格計算超過80萬美元。1inch Network于1月底啟動解析器激勵計劃代幣發放，總計為1000萬枚INCH。

此外，1inch Network還公布了當前主流鏈上數據，按交易額排名：以太坊（2406億美元）、BNB（326億美元）、Polygon（181億美元）、Avalanche（33億美元）、Arbitrum（32億美元）、Optimism（16億美元）、Fantom（7.291億美元）、Gnosis（1.92億美元）。[2023/2/12 12:02:19]

套利者發現套利機會，賄賂” 驗證者 “，操縱交易打包順序進行套利。這里面套利者和驗證者的分贓過程 “既是合作關系，也是博弈關系。本文此處就不過多展開了。

這種情況一直到 2022 年的倫敦升級和以太坊合并才有所改變。

倫敦升級中通過的 EIP1559 大大改變了礦工們的收入結構

 由從前的收全額 gas 費變成燃燒 + 收小費的模式 ，而以太坊合并也標志著它徹底改變為 POS 共識機制，“驗證者” 代替原先比較佛系的“礦工”參與 MEV 價值瓜分，ETH2.0 的節點網絡成為一個競爭更激烈的、生態更豐富的 MEV 樂園。這也大大增加了 Flashbot 客戶數量，截至目前，近 90% 的以太坊驗證者都在運行其 MEV-boost 客戶端。

從此MEV徹底取代了gas費成為了以太坊 “驗證者” 主要收入，gas 費被用來燃燒，造成了 ETH 的長期通縮預期。以目前的數據來說因為 MEV-boost 的引入，以太坊 “驗證者” 的收入從年化 3% 左右提升到了接近 10% 的水平。在 ETH 通縮的前提下，“節點” 收入甚至不輸于減半之前，為 ETH 的網絡穩定打下了基礎，和其他 pos 鏈之間形成了天險一般的壁壘。

3. 新時代的礦池

雖然如同前文介紹過的，在 eth2.0 當中只需要 30 多個 eth 就能成為驗證者，個人驗證者成功獲得獎勵平均要兩個月一次還是非常困難的。尤其現在涉及到 mev-boost 這樣需要頻繁維護的技術活，個人驗證者總是捉襟見肘。因此對于除了極少數巨鯨，以及孤勇者以外，加入礦池依舊是主流方案，目前的礦池有三類：Liquid pool，staking pool，cex staking

市場份額如下：

DeFiBox上線Mdex 合約解析功能:據官方公告，Heco 數據合作平臺 DeFiBox 現已上線Heco項目Mdex 的合約解析功能，用戶通過 DeFiBox 可以直觀查看收益率，并根據相關數據進行策略調整，提高了用戶體驗。[2021/1/27 13:38:26]

1. 流動性礦池：

中心化程度中等，業務模型以市場份額 88.67% 的 Lido 為例。在 Lido 質押的挖礦收益是以 steth 的形式給的。所有挖礦獎勵分為三部分，90% 給質押 ETH 的用戶，節點運營商和 Lido 國庫各分 5%，同時礦池還會獎勵用戶和國庫 $Lido 挖礦獎勵，用戶存款憑證為 stETH，因為 stETH 具有流動性，因此被稱為流動性礦池。維護 stETH-ETH 交易對的流動性，與 $LDO 代幣的激勵，是該類礦池的主要競爭力壁壘所在。

2. 交易所礦池

中心化程度比較高，礦池收益具體分配方案，管理費用，甚至是抵押 ETH 的來源，都比較不透明。優勢是交易所強大的業務背書和商務團隊。

3. 礦池 

中心化程度極低，基本是去中心的，模式就是沒有什么模式。自由抵押，公平分配，管理費相對透明。

劣勢是，在此次上海升級之前，受限于 ETH2.0 的階段性局限，目前鎖倉的 ETH，都處于坐牢狀態，無法贖回。可預見，該類型礦池會成為上海升級之后的主要受益方。

基于以上新經濟模型，驗證者質押 ETH 可以生成和收集新的 ETH（MEV），這些所謂的 “新 ETH” 就是他們證明驗證交易和保護網絡的獎勵。

但目前的以太坊，只能存入 ETH 但不能提取 ETH，質押總價值接近 235 億美元，都被 “被困” 在以太坊網絡上。

如果不盡快開放解除質押功能，則質押 ETH 的吸引力將大打折扣，后續也就不會有那么多人進入以太坊網絡，這無疑會對以太坊的未來發展和網絡安全產生巨大影響。而在 POS 世界，pos 的抵押量就是正義，維護抵押量是維護區塊安全的第一共識。

而這一次上海升級將為鏈上鎖定著的 235 億美金的 POS 質押 ETH 提供解鎖能力，還伴隨有對 GAS 優化的諸多 EIP 融入。

浪潮集團王偉兵：標識解析、標識密碼、區塊鏈是構建工業區塊鏈三個技術要素:金色財經現場報道，12月5日，2020世界區塊鏈大會于武漢舉辦，會上浪潮集團區塊鏈技術研究院首席架構師王偉兵演講表示，消費互聯網是實現人和人的連接的，工業互聯網從技術上看更偏重物，工業互聯網數量多，管理難度大，面向物的標識解析和密碼學適合應用。標識解析的本質是提供名稱映射的分布式數據庫，構建工業區塊鏈的三個技術要素是標識解析、標識密碼、區塊鏈。標識解析需要目錄服務、數據共享，標識密碼主要做設備身份認證、設備寫入鏈，區塊鏈則增強安全，完成可信交易。[2020/12/5 14:06:24]

上海升級的具體內容 

非常可惜，原定上海升級中非常重要的 EIP-4844 最終被確認推遲了。它是 ETH 分片的第一步，可以極大的降低 eth 的 gas 費用。部分操作可以節省 gas 一百倍。

最終被確認更新的提案只剩下十二個提案中的九個。其中第八條關于 ETH 解鎖的具體方案最為重要。

1.EIP-3540: EVM Object Format (EOF) v1

EOF 優化

此 EIP 為 EVM 引入了可擴展和版本化容器的預留格式。此預留格式可以實現代碼和數據分離優勢，從而可以在未來輕松引入各種變化。這一變化依賴于 EIP-3541 所引入的預留格式。

目前，鏈上部署的 EVM 代碼不包含預留格式。代碼通常在客戶端每次運行前都要進行 JUMPDEST 分析驗證，導致了額外的消耗，且無助于代碼的更新迭代。本 EIP 中描述的革新引入了一個簡單的、可擴展的預留格式，對客戶端和編碼的要求都相對較低。此預留格式提供了識別并分離代碼和數據的分離的功能。這種分離功能對于鏈上的代碼驗證器（如 Optimism 等第二層擴展工具所使用的驗證器）特別有利。

2.EIP- 3651: Warm COINBASE

節省了 ERC20 相關的無意義 gas 消耗 

EIP-3651 于 2021 年 7 月 12 日由 William Morriss (wjmelements) 提出。此提案已經通過并會納入到上海升級中。這是一個影響激勵的交易類型的提案。此提案中提到的 COINBASE 并非大型交易所 Coinbase，而是礦工用于在網絡上獲取新代幣的軟件名稱。這個概念最初來源于比特幣，區塊中的第一筆交易被稱為創幣交易或者 COINBASE 交易，這是一筆特殊交易，用于礦工打包收集挖礦的 gas 小費。執行交易前是否有預先加載被定義為 “溫暖” 或 “寒冷”。在 EIP-2929 中，目標不在 accessed_addresses 中時將收取冷賬戶訪問成本（COLD_ACCOUNT_ACCESS_COST），此時的首筆交易為未預先加載（寒冷）的，收取的 gas 費用會偏高，而預先加載后（溫暖）的交易，gas 費用則會降低。

動態 | EOSCanada 解析 B1 源代碼解釋相關期權兌現計劃:據 IMEOS 報道，EOSCanada 發布文章解析 B1 源代碼，以解釋相關期權兌現計劃。文中經過源代碼分析得出結論，截至2019年1月1日，Block.one 可以贖回共計5879120個代幣。分析結果認為，如果 Block.one 想要以小于其全部權重的票數進行投票，則他們必須贖回當前最大數量的代幣。然后，他們必須將這些代幣轉移到一個單獨的帳戶，抵押，然后投票。截至撰寫該文時（2019年3月中旬），這筆金額約為785萬美元。因此，雖然 Block.one 以外的任何人都不知道他們投票的想法或他們想要用他們的代幣做什么，但我們現在都能理解實際存在的限制。[2019/3/21]

William Morris 在提案中提出現階段在平臺上的每筆新交易都必須與 COINBASE 軟件進行多次交互， 由于軟件需要 “預熱”，第一次 gas 成本會更高，隨著交互次數的增加，gas 費用會逐漸降低。 Williams Morriss 在 EIP-3651 中提出可以將 COINBASE 軟件從一開始就保持 “溫暖” 的狀態（預先加載），并在 accessed_addresses 中包含 COINBASE (0x41) 返回的地址，從而改變礦工插入的首筆交易的 gas 費用，并以此鼓勵 ERC20 代幣的支付方式。此提案的好處在于 EIP -3651 推出后礦工打包的交易可以用于更多的用途，gas 費用成本會降低。同時在 EIP-3651 推出前更傾向于使用 ETH 支付，而推出后將更鼓勵使用 ERC 20 的支付方式。上海升級中通過的另一項提案 EIP-3855 也是一個用于降低無意義的 gas 消耗的提案，兩項提案的實施都將很大程度上降低以太坊 gas 費用的成本。

3.EIP-3670: EOF - Code Validation

EOF 優化 

配合 EIP-3540 合約創建時引入代碼驗證。拒絕未定義指令的合約。這樣在合約創建時，就可引入代碼驗證。拒絕包含截斷的 PUSH - 數據或未定義指令的合約。

4.EIP-3855：新增 PUSH0 指令 

是一個降低無意義的 GAS 消耗的提案 

對于 EVM 即以太坊虛擬機（執行合約代碼的系統）中，設計有多種指令，但是之前缺少設計了 push0 即針對 0 這個數值的壓入堆棧的操作指令，而此 EIP 則新增了 PUSH0 ( 0x5f) 指令，它將常量值 0 壓入堆棧，該指令的需要 2 gas

原先沒有 push0 時導致的是，有一些依賴于 0 做偏移量的操作，比如遠程 call 調用與返回，則有很多參數是 0，原先要操作 0，只能使用指令 PUSH1 0（即壓入一個數字，數字為 0），這個操作要消耗 3 個 gas，其次 push1 和 0 各占一個初始化代碼的字節存儲，導致的是部署此合約的成本也高了 2*200gas

該 EIP 還統計了因此的 gas 損失：在現有賬戶戶中，有 340,557,331 字節浪費在 PUSH1 00 指令上，意味著部署損耗達 68,111,466,200 gas

5.EIP-3860: Limit and meter initcode

 提高智能合約系統上限以及降低 gas

通過引入 initcode 的最大大小限制 (MAX_INITCODE_SIZE = 2 * MAX_CODE_SIZE = 49152)，擴展了 EIP-170。即將 initcode 的最大大小限制從 24576 提升為 49152，即翻倍。同時為每 32 字節的 initcode chunk 引入 2 個 gas 費用，以表示 jumpdest-analysis 的成本。

目的：在合約創建過程中，客戶端必須在執行 initcode 之前對初始化代碼執行 jumpdest-analysis。所執行的工作隨 initcode 的大小線性擴展。基于 EIP170 是限制了 initcode 大小為 24576，而如今則是將 initcode 的最大大小限制提升為 49152 。原先的臨時解決方案都是分多個合約部署，然后互相相互調用，但顯然跨合約引用是個高 gas 成本的事情。顯然，更大的代碼容量，就意味合約大小可以擴展一倍，合約開發者可以部署更豐富的功能。簡言之，EIP-3860 目的是支持更大型的 Dapp。

6.EIP-4200: EOF - Static relative jumps

 優化 EOF，節省 gas.

引入了三個新的 EVM 跳轉指令（RJUMP、RJUMPI 和 RJUMPV），它們將目標編碼為帶符號的立即值。這些在大多數（但不是全部）用例中都很有用，并且可以降低成本。

7.EIP-4750: EOF - Functions

優化 EOF，節省 gas.

引入了兩個新的操作碼 CALLF 和 RETF 來調用這樣的函數并從中返回。此外，還引入了 JUMPF 指令來執行到函數的跳轉。不允許使用動態跳轉指令。

EIP-4200 引入了靜態跳轉指令，它消除了大多數動態跳轉用例的需要，但并不是所有的事情都可以用它們來解決。

該 EIP 旨在消除動態跳轉的需要并禁止動態跳轉，因為它提供了最重要的功能：調用函數和從函數返回。

此外，它旨在通過對每個給定函數的輸入和輸出數量進行編碼并隔離每個函數的堆棧（即函數無法讀取調用者 / 被調用者的堆棧）來提高分析機會。

8.EIP-4895: Beacon chain push withdrawals as operations

本次上海升級的核心：支持驗證者通過新的 “系統級” 操作類型從信標鏈提款到 EVM

此 EIP 將引入一個系統級 “操作” 來支持從信標鏈 “推” 到 EVM 取款。目前有約 1400 萬枚 ETH 任被質押在信標鏈中。此提款操的運行將意味著以太坊信標鏈質押提款功能將被激活。

目的：這個 EIP 為信標鏈上的驗證者提款提供了一種進入 EVM 的方法，從而實現質押 ETH 的提款操作。實現方式是基于信標鏈共識信息，系統無條件地直接控制指定地址的 ETH 余額。在此方法下不產生 gas 費消耗，且無需再用 gas 來防止 dos 攻擊 **。總而言之，EIP-4895 的目的就是實現質押提款功能。

ETH 上海升級 解鎖質押方案 

流失限制系數（Churn Limit Quotient）

根據社區的最新提案，驗證者可進行部分提款和全部提款，且出于安全性考慮，提款數額和驗證者的退出速率會受到限制。提款的每個 Epoch 最大可提取數量被設定為 512 筆，按照現有的驗證者數量，他們可 4 天（驗證者總數 /（512*225）提取一次獎勵。按當前驗證者近 33.9 ETH 的平均余額來算，以太坊市場每天 ** 最大 ** 面臨的平均拋售壓力為 23 萬枚 ETH，4 天累計數額為 92.1 萬枚。

其中，全部提款中的退出速率則會受到限制，退出機制引入了 “流失限制系數”（Churn Limit Quotient），ETH 提現的限制為每天 X/ETH，其中 X 為驗證者總數量 / 65536，目前每個 Epoch 僅能激活 7 名驗證者被允許退出，即每天（225 個 Epoch）1575 名驗證者。若按每名驗證者均持有 32 ETH，則每天流出的 ETH 超 5 萬枚。當然，提款速率還會根據質押的 ETH 總量進行調整，以防止大量資金外流及攻擊者進行罰沒攻擊。而部分提款則沒有具體的提款次數限制。

需要注意的是，驗證者的有效質押余額需在 32 ETH 以上，如果低于這個數額將無法獲得全部質押獎勵，或余額低于 16 ETH 時還將被逐出驗證者行列。當前，驗證者待定的提款方案分為部分和全部提取質押金，其中部分提款允許驗證者提取超過 32 ETH 的部分，全部提款則提取所有質押金后退出質押行列。

不過，近期開發者 Potuz 提出新方案稱可取消處理提款隊列 

即取消在區塊內全部和部分提款隊列的邏輯，建議使用驗證者 index 來處此問題。原因在于以太坊上的每個驗證者在信標鏈上被激活的時都會被分配到一個號碼，在不使用上述排隊退出的情況下，信標鏈可根據一個區塊可以處理的提款上限數來掃描驗證者，然后按照驗證者的 index 號碼的升序排列處理每個驗證者的提款請求。目前，開發者們正對此方案作為備選方案進行研究。

9.EIP-5450: EOF - Stack Validation

引入代碼段的擴展驗證，以保證在執行驗證合約期間不會發生堆棧下溢

當前現有的 EVM 實現對每條執行的指令執行大量有效性檢查，例如檢查堆棧溢出 / 下溢、是否有足夠的 GAS 等。此更改旨在通過在部署時驗證來最大程度地減少運行時所需的此類檢查的數量 - 沒有異常情況發生的時間，并防止在可能發生的地方部署代碼。

特別是，這種擴展的代碼驗證消除了對每條執行的指令進行 EVM 堆棧下溢檢查的需要。它還會阻止部署可靜態證明需要超過 1024 個堆棧項的代碼，但在某些情況下仍有可能超過該限制，因此無法完全消除溢出檢查。

~~EIP-4844: Shard Blob Transactions~~

~~EIP-1153: Transient storage opcodes~~

~~EIP-2537：Precompile for BLS12-381 curve operations~~

后續影響：

我們可以看到本次升級的主要目的是做 EOF 的細節優化，降低 gas，以及釋放 beacon 鏈鎖倉的 ETH。不在這條主線上的 EIP-4844,1153,2537 盡管也非常重要，但是都被推遲延后了。

1、那么長期直接收益的還是那些被 gas 卡脖子類的復雜合約賽道。ETH 的 pos 抵押量最終會長足增長。

2、中期收益的是圍繞著驗證者規模為中心的一些 mev 相關整個生態鏈，尤其是傳統礦池。

3、短期收益不知道一些能蹭到 “上海” 概念的 meme 能不能有偷雞的機會。隨著 ETH 抵押的釋放，一些坐牢了好幾年的 ETH 可能會對市場產生一些潛在的短期拋壓。

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