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以太坊:HashKey 崔晨:解讀以太坊倫敦升級 EIP 及潛在影響_GASG幣

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以太坊的歷史進程

以太坊共有四個發展階段,分別是前沿、家園、大都會和寧靜。其中寧靜是以太坊的最終階段,標志以太坊達到了2.0階段。以太坊2.0與1.0版本有很大不同,包括共識機制從PoW轉向PoS,區塊結構從單鏈轉向多鏈分片等。這是早已規劃好的發展路線,可以減少挖礦的能源消耗,以及在保證安全的情況下實現更高的效率。為了提高系統的可用性以及走向以太坊2.0的目標,以太坊網絡需要不斷升級,預計8月4日在區塊高度12965000進行的倫敦硬分叉就是一次網絡升級。

以太坊的網絡升級通過鏈下治理實施,社區成員提出EIP并對升級所要采用的EIP內容達成一致,由開發團隊更新客戶端,最后礦工使用最新版的以太坊客戶端并通過硬分叉升級。從2015年誕生起,以太坊經歷了數次升級,時間和名稱如下表所示,他們幫助以太坊不斷完善并走向最終階段。

表1:歷次以太坊硬分叉升級的時間和名稱

在這次的倫敦硬分叉升級共包含了5項EIP,主題分別為修改手續費收取規則、修改智能合約操作碼的相關內容和推遲難度炸彈等,其中EIP1559和EIP3554對網絡的影響最大。

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表2:倫敦硬分叉升級名稱

EIP1559的影響

EIP1559最早在2019年提出,在經過多次討論和代碼實現后,終于將在倫敦分叉后應用。EIP1559將采用與現在完全不同的gas費收取方式,旨在賦予以太坊網絡更多價值。在當前的收費規則中,手續費由用戶自行設置,全部為礦工收入,手續費越高的交易被打包進區塊的速度越快。以太坊資源有限,手續費采用競拍的方式收取,在網絡擁堵時手續費會水漲船高,而且待確認交易數量也會增長。

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在EIP1559提出的新的規則中,手續費分為兩部分,基礎費和礦工小費。其中基礎費是交易所需的最少花費,由系統直接銷毀,小費歸礦工所有。新規則沒有規定區塊的GasLimit,大小可以彈性變化,并且根據變化調整基礎費。目前區塊的GasLimit是1500萬,未來雖然沒有GasLimit的限制,但目標值是1500萬,區塊容量可以在0至3000萬范圍內波動。如果區塊包含的gas超過1500萬,基礎費將提高12.5%,反之如果低于1500萬,將降低12.5%,直至趨于零。在網絡擁堵時,基礎手續費會指數上漲,如果區塊大小連續超過目標值近5分鐘,用戶需要支付的基礎費就要上漲十倍,近10分鐘的話上漲100倍。用戶只能等待區塊容量下降來降低基礎費,這種收費方式看似可以緩解網絡擁堵,但治標不治本,還是需要網絡擴容來提高性能。

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EIP1559提高了手續費的效率,主要體現于用戶方面。過去用戶在支付手續費時,需要根據網絡擁堵情況和近期gasprice估算手續費多少。如果過少等待時間會變長,過多則造成浪費。從區塊層面看,EIP1559的方案每次區塊之間的基礎費變化幅度最多為12.5%,根據規則用戶能預測并支付相對準確的手續費,以提高用戶體驗。

對以太坊生態來說,銷毀基礎費的影響更大,ETH代幣的通脹速度將減緩。現在每天ETH的產出是13000枚左右,年通脹率約為4%。DuneAnalytics的數據顯示,如果按照EIP1559的方式,一年內預計銷毀2937123枚以太坊,占增發量的61.9%,可以把通脹率降低到1.5%。這個數值要比比特幣1.8%的通脹率更低,在銷毀過多的情況下通脹率還可能變為負值。通過銷毀基礎費,可以將網絡的使用價值與ETH價值更深地綁定在一起,在一定程度上會提升ETH的價值。

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與此相對的,EIP1559的實施必然會損失礦工收入。以太坊網絡越擁堵,礦工的手續費收入越高,最多時手續費的收入可以占據總體收入的一半以上,未來礦工將主要依賴區塊獎勵。EIP1559對礦工的MEV收入不會造成影響,隨著DeFi應用的擴張,這一部分收入將占據一定比重。

外界對EIP1559實施的阻力主要有兩點猜測,一是操縱問題,二是分叉問題,但這兩者實現的可能性很小。基礎費的定價受到區塊大小影響,只有礦工能對基礎費進行操縱。但由于基礎費全部銷毀,不會歸為礦工所有,所以礦工沒有動力去操縱區塊大小,而且礦工團體是分散的組織,不可能實施統一的操縱行為,最終基礎費還會由市場決定。此次升級是以硬分叉的形式進行,存在礦工對此不滿進行分叉的可能,但礦工不是社區的全部,沒有社區支持的情況下分叉很難出現。

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EIP3554的影響

以太坊2.0要經歷3個階段,Phase0,1和2。這三個階段需要實現的任務分別是PoS共識,數據分片和交易分片。以太坊2.0的分片結構是由信標鏈和分片鏈組成,其中信標鏈負責分片鏈之間的通信,也是整個框架中的核心。目前以太坊已經上線了信標鏈并且開始PoS挖礦,同時PoW挖礦依然存在,等待以太坊2.0有足夠的準備時,PoW才會退出歷史舞臺。正常條件下,PoW的礦工由于已經付出了礦機等硬件設施的成本,不會主動退出挖礦。以太坊通過減少區塊獎勵和設置難度炸彈,實現PoS共識轉變。

圖1:以太坊2.0的框架

減少區塊獎勵可以直接減少礦工的挖礦獎勵,區塊獎勵已經從最初的5個ETH在君士坦丁堡升級后降低為2個。難度炸彈的設置目的是為了增加挖礦難度,讓PoW出塊越來越難,進而將共識轉移到PoS網絡中。因此難度炸彈所選擇的時間點非常重要,需要在以太坊信標鏈完全能承接全網交易后才可以施行,提前爆炸會影響PoW網絡安全。至今為止難度炸彈已經推遲了三次,最后在區塊高度為9200000的繆爾冰川升級中,將難度炸彈推遲了4000000個區塊,將于今年8月份爆發。這次倫敦硬分叉的EIP3554的內容就是推遲難度炸彈到今年12月份。

圖2:以太坊的網絡難度,紅框代表推遲難度炸彈的升級

在接下來的上海硬分叉升級中,預計包括ETH1與ETH2合并的內容,如果能按時完成,那么難度炸彈會按照預定的時間出現,但難度炸彈在短時間內不會造成很明顯的影響。礦工成本與幣價有很大關系,從以太坊歷史算力的變化來看,算力沒有因為區塊獎勵減少或者網絡難度上升而暴跌過,反而以太坊價格下跌是導致全網算力下跌的主因。如果要限制PoW挖礦,讓礦工主動退出,還需要難度炸彈實施較長時間或者大幅調低區塊獎勵。

圖3:以太坊網絡算力,主要受以太坊價格影響

其他EIP的影響

EIP3198是為了輔助EIP1559而實施的,添加了BASEFEE操作碼,目的是返回當前區塊的基礎費。EIP3541實施后,網絡將拒絕以0xEF開頭的新智能合約,已經存在的智能合約不受影響。這是為了接下來對EVM對象格式的提案做準備,如果下一步的提案沒有部署,這個方案也可以用于其他用途。

EIP3529修改了某些操作碼對gas的退款,這會影響GasToken使用。以太坊在gas定價中,涉及到清理狀態和存儲插槽以及刪除帶有自毀操作碼的合約時gas收費為負值,也就是會有gas退回,最高退款為創造時消耗量的一半。根據這個特征,用戶可以在GasPrice低的時候花費gas創建這些智能合約,在價格高的時候清理和刪除來獲得gas再用于其他交易,以此實現gas費的套利。例如GST1,GST2以及1inch開發的CHI就是使用了不同機制的GasToken。EIP3529取消SELFDESTRUCT操作碼對gas的退款,并降低SSTORE操作碼對gas的退款,這會導致GasToken失效。減少GasToken有利于減少不必要的gas使用占用網絡資源,也避免退還gas后造成區塊大小的變動。

思考與總結

在倫敦硬分叉升級之前,以太坊已經進行過數次硬分叉升級,下次上海硬分叉實施之后,有望實現以太坊1.0與信標鏈的合并。倫敦升級共包括5個EIP內容,其中EIP1559調整手續費收取方式和EIP3554推遲難度炸彈的影響較大。

EIP1559讓手續費更有效率來提升用戶體驗,總體上可以增加以太坊網絡的生態價值。但不能從根本上解決網絡擁堵和高手續費的問題,這需要通過二層擴容或者以太坊2.0來實現。EIP3554對難度炸彈的推遲可以讓其在信標鏈PoS完全準備好的時候實施,以促使礦工放棄PoW鏈。除此之外,倫敦硬分叉還會影響GasToken的使用,之后GasToken會失效,但有利于非必要網絡空間的釋放。

以太坊網絡升級通常采用硬分叉的形式,硬分叉相對于軟分叉來說,最大的區別在于是否兼容舊版本。硬分叉能保證全部節點都升級為最新版本,否則不會被其他已升級的節點接受。以太坊在向2.0階段的升級中改動很大,需要所有節點都保持一致,使用同一版本。比特幣為了防止社區分裂,通常使用軟分叉的方式升級,例如隔離見證。為了避免硬分叉造成社區分裂,很多公鏈采用提案通過后自動升級的方式。以太坊強大的社區共識則防止了真正分叉,一般情況下創始人Vitalik支持的提案都會獲得社區支持。即使倫敦硬分叉中的某些內容會受到礦工反對,造成社區分裂的可能性也很小。

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