以太坊的 PoS 冒险

随着加密货币成为主流，越来越多的人了解它的实际运作方式，该领域最大的参与者比特币和以太坊因保持其区块链运行而面临越来越多的批评。 实施采矿作业造成的环境破坏。 据 Digiconomist 称，仅这两个网络消耗的能源就超过整个泰国（人口：9000 万）。 5 月，特斯拉 CEO 埃隆·马斯克（Elon Musk）宣布公司将不再接受比特币作为支付方式，原因是担心“比特币开采和交易中化石燃料的使用迅速增加”。 ”。同月，绿色和平组织表示将停止接受比特币捐赠，尽管该组织自 2014 年以来一直在接受比特币捐赠。最近 NFT（不可替代代币、数字艺术品和其他在区块链上加密的限量版收藏品）的繁荣) 使以太坊成为人们关注的焦点，而大多数 NFT 都是在以太坊上进行买卖。目前，一笔以太坊交易消耗的电量相当于一个普通美国家庭一周的用电量，其碳足迹相当于 140,893 笔 Visa 信用卡交易或观看 10,595 小时的 YouTube 视频。数百万美元的 NFT 销售额为地球付出了高昂的代价。但在 2022 年初的某个时候，以太坊将通过名为“合并”的事件推出其有史以来最重大的升级，承诺将网络的能源消耗降低99%以上，使网络的能源消耗达到99%。区块链网络定位为“绿色”o 加密用户和开发人员的选择。

经过五年多的研发，以太坊 2.0（或 Eth2）的既定目标是让这个快速发展的区块链“更可扩展、更安全、更可持续”。 这一重大转变的背后 本次升级最重要的部分是从根本上改变交易在这个去中心化网络（又称“共识机制”）上的验证方式。 与比特币类似，目前的以太坊网络采用的是所谓的PoW（Proof of Work）共识机制，而在Eth2中，以太坊将切换到全新的PoS（Proof of Stake）共识机制，从而彻底杜绝消费。 有能力的加密货币挖掘已被“抵押”所取代。 我们知道，当你用借记卡或像 Venmo 这样的应用程序向某人付款时，你是在信任中央第三方（如银行）来验证交易，即确认付款请求是合法的，然后从你的帐户中扣除正确记账并记录交易。 在分散的支付系统（如区块链）中，交易由分布在整个网络中的数千个“节点”（通常称为“矿工”）进行验证和记录。 从理论上讲，这些节点之间并不相互了解，它们只是由个人或团队运行的计算机。 那么，去中心化网络如何确保节点是诚实的，不会尝试执行欺诈交易或以其他方式导致网络崩溃？ 一种方法是通过 PoW。 目前，随着交易通过以太坊网络进行，网络上的矿工竞相聚合、验证并将它们记录到一个新的、受密码保护的“块”中，每个块都是网络上所有经过验证的交易的永久记录时间。

作为这项工作的回报，以太坊矿工将获得 ETH 奖励，以及用户支付的额外交易费用。 创建一个新区块就像一场高科技的开锁比赛，目的是解决一个深思熟虑的数学难题。 这种计算的成本需要强大的计算机和大量能量来保持运行，它创造了一种“游戏皮肤”，作为进入壁垒，防止任意访问区块链。 攻击并使攻击系统无利可图。 一旦矿工挖出一个新区块（即解决了上述数学难题），新区块将被传输到网络上的其他对等节点进行验证。 而如果矿工试图在链上包含一个欺诈性区块，该区块将被拒绝，矿工将失去区块奖励和打包该区块的电费。 矿工拥有的计算能力越强，他“赢得”区块并获得奖励的机会就越大。 ETH 的价格上涨（从一年前的 300 美元涨到今年 7 月下旬的 2,200 美元）和其他加密货币引发了一场“军备竞赛”，矿工们聚集了专门的计算机并经常联合起来提高他们的挖矿奖励概率（这是对区块链技术的去中心化乌托邦理想的威胁）。 能源成本是这场低利润游戏中的一个关键变量，因此采矿业务往往集中在电力便宜的地区，例如中国的四川和云南，水力发电丰富，或者新疆，通过煤炭获得廉价电力 -火力发电厂。 .

在中国政府于 5 月开始打击加密货币挖矿之前，据估计全球比特币挖矿的 65% 至 75% 发生在中国。 接受《财富》杂志采访的内部人士表示，只有六家公司处理大部分比特币挖矿业务。 相比之下，以太坊的新 PoS 模型将依赖于“验证者”网络，他们不是让矿工竞相解决数学难题以获得创建新区块（并获得区块奖励）的特权，而是依赖于“验证者”网络” 至少需要质押 32 ETH（截至 7 月底约为 72,000 美元）。 该算法将半随机选择哪个验证器将在网络中创建一个新块； 质押超过 32 ETH 的验证者将增加被选中的机会，有点像购买更多抽奖券会增加中奖几率。 新创建的“候选”块将由网络中其余的验证者进行验证，这类似于 PoW 的旧模型，但验证者不会像 PoW 矿工一样获得每个开采区块的固定奖励，他们是你的什么获得取决于他们存款的大小。 如果发现某个验证者创建了欺诈块，则该验证者将被“罚没”，即该验证者的部分质押将被“销毁”，该验证者将被驱逐出网络； 验证者将得到奖励。 成为 PoS 验证者的技术障碍低于 PoW 挖矿所需的高性能游戏 PC 或专用设备：只需一台普通笔记本电脑和可靠、始终在线的互联网连接。

以太坊核心开发团队的希望是，通过让更多人参与保护网络，从长远来看将使以太坊更加安全（尽管 Eth2 不会阻止验证者联合起来创建更大的权益池）。 以太坊新 PoS 系统的测试版，称为信标链，于 2020 年 12 月 1 日上线，并持续运行，目前有超过 16,384 个活跃验证者在运行模拟，尽管目前的信标链没有真实的交易数据。 信标链将与当前持有以太坊交易历史的以太坊链合并，创建以太坊 2.0。 解决以太坊的其他问题以太坊并不是第一个采用 PoS 共识模型的加密网络。 许多年轻的竞争对手已经在使用 PoS，包括 2018 年推出的 Solana、Ava Lab 的 Avalanche 平台、开发商 Dapper Labs 创建的 Flow 区块链，以及以太坊联合创始人 Charles Hoskinson 推出的 Cardano 平台等。 跟随以太坊的脚步，这些新兴平台提供更低的交易费用和更快的速度，以吸引下一波基于区块链的应用程序开发人员。 由于在所谓的 dApp（在区块链上运行的去中心化应用程序）的开发人员中越来越受欢迎，以太坊网络变得缓慢而拥挤。 目前，以太坊每秒最多可以处理 30 笔交易； 相比之下以太坊挖矿d池，Visa 每秒处理大约 1,700 笔交易，并声称可以处理多达 24,000 笔交易。

网络拥堵推高了用户需要支付给矿工的交易费用。 对于那些想要进行小额区块链交易的人来说，以太坊上的交易费用可能会超过实际转移的金额，促使一些人寻找更便宜的替代品。 DappRadar 首席运营官 Patrick Barile 表示：“在区块链的早期，大部分活动是金融 dApp 上（由加密用户）进行的更高价值的交易——数万、数十万甚至数百万。 今年，更多的 NFT 和新兴游戏利用了区块链。” DappRadar 是一家数据采集和分析公司，在多个区块链平台上跟踪 dApp。这些用户驱动的应用程序需要更快的交易速度和更低的成本。作为第一个提供区块链的所谓的智能合约（允许 dapps 运行），以太坊在开发人员中具有早期优势。“在 2015 年，这是一项真正的创新，”Barile 说。“但现在，以太坊开发人员正在将更多交易路由到其他链，这些链具有从第一天起就支持 PoS，使它们更快、更便宜。”今年 7 月下旬，在巴黎举行的 EthCC（以太坊社区会议）上，以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 谈到了这些问题，并敦促开发人员整合以太坊网络，强调将努力提高以太坊的可扩展性并解决其高交易费用和拥塞问题。然而，“合并”本身并不能做到这一点。Eth2 FAQ（F 常见问题解答）页面写道：“‘合并’仅限于升级以太坊的共识机制。 实际上，它不会对当前的以太坊用户体验产生任何影响。 “

然而，Eth2 计划的第二阶段将通过引入备受期待的特性和功能来直接解决网络速度和费用问题。 这些包括“汇总”和“分片”。 前者可以将多笔交易捆绑成一笔交易，在链下处理，但将交易记录存储在以太坊区块链上。 一种拆分车间数据库以便更快检索的方法。 Buterin 表示，这两项和其他改进最终可能使以太坊网络每秒处理 100,000 笔交易。 CoinDesk 分析师 Christine Kim 表示，这些所谓的第 2 层提案“将在短期内帮助用户和 dApp 过渡到更灵活的系统，该系统会损害去中心化和安全性，但将为用户提供所需的低费用和快速交易。” Kim 还表示，虽然其他链目前在交易速度和成本方面具有优势，但“以太坊已经积累了其他链所没有的 dApps 开发者和用户生态系统。” 社区中的争议甚至在“合并”发生之前，有争议的改变以太坊费用市场的提议（将在 8 月 4 日在以太坊伦敦升级中实施）可能会导致适度的费用减少，或者至少对以太坊来说是这样更多网络用户的成本可预测性。EIP-1559 将取代当前以太坊交易费用的“最高价拍卖”流程，取而代之的是让协议自动为特定交易生成最低“基本费用”以确定交易费用。

然而，也许更重要的是，EIP-1559 改变了以太坊矿工的激励机制：曾经直接支付给矿工的交易费用将在该提案实施后被销毁，除了用户可以选择支付“小费”（Tips）来赚取自己的费用交易处理得更快。 被销毁的 ETH 将退出流通，从而有助于抑制 ETH 的通货膨胀。 （与比特币 2100 万的上限不同，以太坊对可以铸造的 ETH 总量没有上限。）各种估计得出的结论是，交易费用的损失可能会使矿工的收入减少 20% 至 35%。 . 即使在转向 PoS 之后，以太坊激励模式的变化仍然存在风险，可能会迫使一些心怀不满的矿工离开网络，以试图破坏它或启动一条竞争链。 事实上，一些大型矿工表示，费用的变化促使以太坊开发商加快“合并”的时间表，以更快地将潜在的麻烦制造者从网络中移除。 大多数分析师预计，至少在短期内，转向 PoS 将推高 ETH 的价格。 这是因为由于大量 ETH 被质押，ETH 的流通量预计会下降，而一些 ETH 将被“销毁”，因为交易费用将从流通中移除。 CoinDesk 的模型还表明，在 PoS 系统下，新的 ETH 的铸造速度会更慢。 目前还没有正式的“合并”日期，分析师预计它会在明年初发生。 “但就在他们估计明年初之前，他们说合并将在今年年底发生以太坊挖矿d池，”金说。 “涉及的技术风险很大，所以如果合并进一步推迟，我不会感到惊讶。这种规模的升级风险极大。因此，开发商将面临很大压力，需要仔细检查他们的代码。但有毫无疑问，它会发生。”

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