以太坊POS：下一步是什么？

经过两年多的规划、测试和执行，web3 中备受期待的事件——以太坊合并，终于发生了。#以太坊合并#

2022 年 9 月 15 日星期四凌晨，最后一个街区，块 15537393，由 F2pool 开采。以太坊的权益证明（POS）共识机制，被称为信标链，它是环境可持续的，与执行层合并并接管了公共区块链交易验证过程。

虽然合并似乎已经完成，但以太坊区块链的联合创始人 Vitalik Buterin（V神） 已经表示合并只完成了一半。他说期间巴黎以太坊社区会议在区块链过渡到 POS 后，合并只会完成 55%。而要让区块链发挥全部功能，需要跨越四个里程碑。

Ethereum Merge, common creative license

所有的区块链在开发时都会面临同样的问题——「不可能的三角」，亦即「区块链三角困境」的三难是去中心化、安全性和可扩展性，每个区块链只能解决这3 个中的2 个。在以太坊中，它是去中心化和安全的，但缺乏可扩展性。

无论你是否参与过以太坊的链上交易，你都可能听说过Gas 费用这个词。Gas 费用本质上是你在执行交易时支付的费用，这笔费用是为了补偿你的交易需要使用的算力。目前，以太坊网络有每秒15 笔交易(TPS) 的限制，考虑到使用以太坊及其蓬勃发展的Dapp 生态系统的需求，这还远远不够。这种情况会从本质上造成了一个瓶颈，即网络被交易堵塞，导致Gas 费用飙升。每个人都在争取谁的交易最先被验证和执行，有些人甚至愿意支付比其他人更高的Gas 费用来确保交易快速完成，实质上意味着将交易包含在一个区块中的需求超过了区块本身的空间，结果将会是Gas 费的飙升。

这就产生了一个问题，难道只有拥有大量的资金才能使用以太坊？这显然不是以太坊的最初目标，它旨在为世界上的每个人提供前所未有的金融渠道。它想要公平的竞争环境，而不是成为「富人的游乐场」。因此，以太坊迫切需要扩展解决方案。

解决以太坊基础层（第1 层、Layer 1）的可扩展性问题，意味着以太坊必须增加其区块的限制以提高TPS，这么做的结果将是成为矿工/节点所需的硬体将非常昂贵（即设置节点），最终以太坊将变得越来越中心化。

以太坊合并后的下一步是什么？

是的！合并帮助以太坊摆脱了对电力的渴求工作证明（POW）转变到POS 的共识机制，它减少了以太坊的能源使用99.99%. 但你应该知道，这只是迈向千里的第一步——以太坊还有很长的路要走。

区块链网络要达到全功能，必须经过一些阶段和升级。在本节中，让我们讨论一下会议期间路线图中V神提到的四个阶段。

The Surge Phase

激增将解决以太坊的可扩展性问题。这个合并后阶段将专注于通过创建 layer2 配套产品（如Rollup和分片）来提高网络的可扩展性。

激增的主要焦点将是提高网络速度并减少网络拥塞。以太坊开发团队将致力于开发两个配套产品（Sharding 和 Rollups）来解决以太坊的可扩展性问题。

什么是Shardings(分片)和Rollups？

• Shardings(分片)

分片是一个计算机科学概念，它将数据库分解成碎片并将它们分布在多个称为分片的自治服务器上。这种可扩展的数据架构将大型数据库分解为更小、更快且易于管理的分片，以提高性能、改进数据管理并降低交易成本。

在激增阶段，以太坊开发团队将专注于实施湿切. Danksharding 应用与分片相同的概念，但它不仅提高了性能，还减少了空间使用。与传统的分片概念相比，这个新概念实现起来非常简单。

该团队将研究如何将以太坊区块链拆分并分配到不同的分片中，以提高性能、降低交易成本、优化空间使用并阻止其中心化。开发团队将以太坊区块链分解为 64 个物理分片，每个分片将包含其独立的状态（一组独特的账户余额、智能合约等）。

• Rollups

Rollups 是混合 layer2 平台，可为通用去中心化应用程序 (Dapps) 创建可扩展性解决方案，但利用了以太坊区块链的安全性。这些配套产品在单独的链上执行交易，并在 layer1 上发布交易以进行交易验证和确认。

Rollups 旨在提供一种扩展解决方案，以提高以太坊区块链上每秒可处理的交易总数。以下是开发团队在此阶段可以实施的两种汇总。

乐观汇总假设事务在一段时间内有效并将其传递给基础层。该扩展解决方案基于交易有效的假设处理 layer2 链上的交易。乐观汇总通过实施检测欺诈交易并验证欺诈证明的争议解决机制来验证交易。

当检测到欺诈交易并且参与者提交证明时，已建立的争议解决机制验证欺诈证明，如果交易是欺诈性的，则不良参与者将受到抑制。相反，如果交易是有效的，那么提供虚假欺诈证明的行为者将受到抑制。

ZK 汇总也可以在 layer2 链上运行，但不要像乐观汇总那样假设事务是有效的。这种类型的汇总使用零知识证明 (ZK) 加密机制来证明交易的有效性，然后再将其提交到 layer1 区块链。这些汇总只需要您显示对密钥的控制权，而不是透露安全信息。

ZK Rollups 证明交易的有效性，没有任何一方（验证者和证明者）需要交换任何核心信息，例如密码或任何可能危及任何一方的东西。为了证明交易的有效性，rollups 验证者挑战交易证明者完成一系列难题，只有您提供必要的信息才能解决这些难题。

The Verge Phase

为了进一步解决以太坊的可扩展性问题，开发团队将致力于优化存储和减小节点大小的概念。在这里，团队将介绍 Verkle 树，它是默克尔树.

Merkle 树是一种基于哈希的结构，可以更有效、更安全地对区块链数据进行编码。这个计算机科学概念用于数据同步和验证。它汇总了不同相关事务中的数据，减少了节点需要维护的数据量。

鉴于，一个维克尔树是 Merkle 树的升级版，具有证明大小效率。与需要大约 1 KB 数据的 Merkle 不同，verkle 树需要不到 150 字节来为具有超过 10 亿个数据点的树生成证明，因此它减小了节点大小。此外，verkle 树允许您通过显示一个简短的证明来存储大量数据，该证明将由拥有树根的人进行验证。

实施 Verkle 树将改进交易验证过程。它还将使设置节点变得更容易和更快，因为验证者不需要下载和存储大量数据来参与验证过程。这将进一步分散以太坊区块链。

The Purge Phase

在这个阶段，以太坊开发团队将致力于简化存储并减少网络拥塞，以使以太坊验证过程对验证者来说更加高效。就像在激增阶段一样，团队还将努力优化空间。但在这里，他们将专注于减少验证器所需的硬件空间，而不是减少节点大小。

此升级将通过清除过多的历史数据来简化以太坊区块链协议。在这里，团队将实施概念，消除以太坊节点存储技术债务和历史数据的需要，这将增加一秒钟可以处理的交易数量。

在此阶段之后，设置以太坊节点的硬件要求将降低，以太坊区块链将能够处理高达每秒 100,000 笔交易。

The Splurge Phase

根据 Buterin 的说法，这个阶段被称为“有趣的部分”。在这里，将完成使以太坊区块链可扩展和高效的艰巨工作。开发团队只会专注于确保网络继续平稳运行。

挥霍阶段只是为了确保网络按预期顺利运行。该团队将监控和简化开发过程，并确保成功完成所有路线图。他们将不得不实施各种较小的升级并更新流程和概念。

总结：

9 月 15 日凌晨 3 点之后的几分钟，以太坊社区创造了历史——以太坊区块链从 POW 到 POS 的过渡。虽然大多数人认为大部分工作已经完成，但合并只是通往最终目的地的第一步（通常是最难的）。生态系统中有很多值得期待的东西。

虽然我们不知道这些升级（surge、verge、purge 和 splurge）何时会实施，但我们相信它们将是长期的。当它们最终到来时，我们相信它们将像合并一样具有历史意义。”

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