以太坊:以太坊向PoS的過渡 合并會如何影響應用層？

以太坊向 POS（權益證明）的過渡——合并——已近在眼前：開發網正在建立，規范正在敲定，社區宣傳也已緊鑼密鼓展開。合并的目的是最小化對以太坊的終端用戶、智能合約和 DApp 的運作方式產生影響，也就是說，有一些小變化值得強調。在我們深入了解它們之前，這里有幾個鏈接，以提供關于整個合并架構的背景。

路線圖的演變 

合并后的客戶架構

這篇文章的其余部分將假設讀者對上述內容很熟悉。對于那些想更深入了解的人來說，可在此查閱 The Merge 的全部規格。

執行層 

共識層 

API 引擎    

合并后，POW（工作證明）區塊將不再存在于網絡中，以前 POW 鏈的內容會成為信標鏈（Beacon Chain）上創建的區塊的一部分。那么你可以認為 Beacon 鏈成為了以太坊 POS 鏈的（權益證明）共識層，取代了之前的工作證明共識層。信標鏈區塊將包含 ExecutionPayloads，它是合并后當前工作證明鏈上的區塊等價物。

以太坊L2網絡總鎖倉量為87億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至5月23日，以太坊Layer2上總鎖倉量為87億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約57.3億美元，占比65.84%；其次是Optimism，鎖倉量為17.1億美元，占比19.74%；第三為dYdX，鎖倉量為3.39億美元，占比3.9%。[2023/5/27 9:45:53]

下面的圖片顯示了這種關系。

對于終端用戶和程序開發人員來說，這些 ExecutionPayloads 是與以太坊交互的地方。這一層的交易仍將由執行層客戶端（Besu, Erigon, Geth, Nethermind 等）處理。幸運的是，由于執行層的穩定性，合并只帶來了最小的破壞性。

以太坊2.0項目負責人：以太坊2.0有望在2020年如期啟動:金色財經報道，以太坊2.0項目負責人Danny Ryan在測試網Zinken的發布會上表示，目前以太坊2.0的目標是在2020年啟動。Ryan表示，這是與客戶端團隊一起持續在進行的對話，他們需要花一些時間觀察這個測試網，但他認為，這將觸發接下來一系列事情。[2020/10/15]

合并后，以前包含在工作證明區塊頭中的幾個字段變得不能使用，因為它們與 POS（權益證明）無關。為了盡量減少對工具和基礎設施的干擾，這些字段被設置為 0，或其數據結構的等價物，而不是完全從數據結構中刪除。關于區塊字段的修改詳細內容可以參考 EIP-3675。

由于 POS（權益證明）并不像 POW（工作證明）那樣自然產生 omers（又稱叔叔區塊），每個區塊中的這些列表（omers）將是空的，這個列表的哈希值（omersHash）將成為一個空列表的 RLP 編碼哈希值。同樣地，由于難度和 nonce 是 POW（工作證明）的特征，考慮到它們的字節大小值，它們都將被設置為 0。

加密研究員：PlusToken正試圖清算大量以太坊:6月27日消息，加密研究員Frank Topbottom指出，PlusToken已清算了4967個地址，還有3813個地址，平均每個地址約140枚以太坊，總價值達1.7億美元。（CryptoSlate）[2020/6/27]

mixHash，另一個與采礦有關的字段，不會被設置為 0，而是包含信標鏈的 RANDAO 值。

關于這方面的更多詳細內容請看下面章節內容。

合并后，BLOCKHASH 操作碼仍可使用，但鑒于它不再能被通過工作證明哈希計算過程來鍛造，該操作碼提供的偽隨機性將大大減弱。

與此相關，DIFFICULTY 操作碼（0x44）將被升級并更名為 RANDOM。合并后，它將返回由信標鏈提供的隨機性信標的輸出。因此，這個操作碼將成為比 BLOCKHASH 更強大的（盡管仍有偏見）供應給程序開發人員使用的隨機性來源。

瑞士外匯銀行杜卡斯貝宣布支持以太坊存取款:當地時間6月9日，瑞士外匯銀行杜卡斯貝銀行（Dukascopy Bank）宣布，支持以太坊存取款，以擴大向客戶提供的多種融資方式。 據悉，以太坊是杜卡斯貝銀行添加的第二種加密貨幣，第一種是其于2018年10月添加的比特幣。 至此，銀行用戶可以使用比特幣或者以太坊作為付款工具，并自動轉換為USD記賬。（Leaprate）[2020/6/10]

RANDOM 暴露的值將被存儲在 ExecutionPayload 中，其中 mixHash 是一個與工作證明計算相關的值。payload 的 mixHash 字段也將被重新命名為 random。

下面是一個關于 DIFFICULTY 和 RANDOM 操作碼在合并前和合并后如何工作的說明。

動態 | 美SEC允許交易所BSTX創建自動股權交易平臺 并將所有權記錄在以太坊區塊鏈上:本周五，美國證券交易委員會（SEC）發布了一份129頁的規則變更提案，允許波士頓數字證券交易平臺BSTX創建一個自動股權交易平臺，并將所有權記錄存儲在以太坊區塊鏈上。不過，BSTX僅可列出完全成熟的公共證券代幣。據悉，該交易所將在以太坊區塊鏈上備份其所有權記錄，并在每個交易日結束時更新日志。（Coindesk）[2019/10/12]

合并前，我們看到 0x44 操作碼返回塊頭中的 difficulty 字段。合并后，該操作碼更名為 RANDOM，指向之前包含 mixHash 的塊頭字段，現在存儲來自信標鏈狀態的 random 值。

在 EIP-4399 中正式確定的這一變化，也為鏈上應用提供了一種評估合并是否已經發生的方法。

來自 EIP：

此外，本 EIP 提出的變化允許智能合約確定是否已經升級到 PoS。這可以通過分析 DIFFICULTY 操作碼的返回值來完成，大于 2**64 的值表明交易正在 PoS 塊中執行。

合并將影響以太坊的平均區塊時間。目前在 POW（工作證明）下，平均每 13 秒就有一個區塊進入（實際區塊時間有一些差異），在 POS（權益證明）下，每 12 秒就有一個區塊進入，除非是由于驗證者離線或沒有及時提交區塊而錯過了一個時間段。在實踐中，這種情況只在<1% 的時段發生過。

這意味著網絡上的平均區塊時間將減少 1 秒，那些有計算一個特定的平均區塊時間需求的智能合約將需要考慮這一點。

在 POW（工作證明）下，總是有可能出現重排的情況，應用程序通常會等待幾個區塊在一個新的頭塊（head）上被開采出來，然后再將其視為不太可能從公認鏈中刪除，或 "確認"。在合并之后，我們反而有了 finalized（最終確定）的和 safe head（安全頭塊）的概念。這些區塊甚至可以比 "確認 "的 POW（工作證明）區塊更可靠地使用，但需要轉變觀念以正確使用。

一個最終確定的區塊是被大于 2/3 的驗證者接受為公認的區塊，要創建一個沖突的區塊，攻擊者必須燒掉至少 1/3 的總權益（stake）。在寫這篇文章的時候，這代表了以太坊上超過 100 億美元（或大于 250 萬 ETH）。

安全頭塊是指在正常的網絡條件下，我們期望被包含在公認鏈中的塊。假設網絡延遲小于 4 秒，大多數驗證者是誠實的，并且沒有對分叉選擇規則的攻擊，安全頭將永遠不會成為孤兒。

這里有一份詳細介紹在各種情況下如何計算安全頭的報告。此外，在即將發表的論文中安全頭塊的假設和保證正在被正式定義和分析。

合并后，執行層 API（如 JSON RPC）在詢問最新（latest）區塊時，將默認返回安全頭。在正常的網絡條件下，安全頭和鏈的實際頂端將是相等的（安全頭塊只落后幾秒鐘）。安全頭將比當前 POW(工作證明) 的最新（latest）區塊更不可能被重新掛起。為了暴露 POS（權益證明）鏈的實際頂端，一個不安全（unsafe）的標志將被添加到 JSON RPC 中。

最終確定區塊 (finalized) 也將通過 JSON RPC，通過一個新的最終確定的標志被公開。然后，這些可以作為工作證明確認的一個更有力的替代品。

下表對此進行了總結。

我們希望這篇文章能幫助程序開發者為備受期待的向 POS（權益證明）階段的過渡做好準備。

在接下來的幾周里，一個長期存在的測試網將被提供給更廣泛的社區進行測試，還有一個即將舉行的關于基礎設施、工具和應用程序開發人員提問的合并社區電話會議，并聽取關于合并的最新技術更新。

原文標題：《 How The Merge Impacts Ethereum’s Application Layer 》

原文作者：以太坊開發者、以太坊基金會社區經理 Tim Beiko

原文編譯：RexHuang7

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