原标题：以太坊 PoS 冒险之路

撰文：Adam Bluestein

本文于2021年8月首发

随着加密货币成为主流，越来越多的人了解其实际操作模式，该领域最大的参与者比特币和以太坊面临着越来越多的批评，指责区块链运行对环境的破坏。

根据 Digiconomist 数据显示，仅这两个网络消耗的能源就超过了泰国 (人口 : 9000万)。今年5月，特斯拉 CEO 埃隆·马斯克 (Elon Musk) 由于担心，该公司将不再接受比特币作为支付方式「化石燃料用于比特币开采和交易的使用迅速增加」。同月，绿色和平组织 (Greenpeace) 表示，将停止接受比特币捐款，尽管该组织自 2014 年以来一直接受比特币捐款。

最近 NFTs(非同质化代币，也即在区块链上加密的数字艺术品和其他限量版收藏品) 的蓬勃发展使以太坊成为人们关注的焦点，大多数 NFTs 都在以太坊买卖。目前以太坊交易消耗的电力相当于美国家庭一周的平均用电量，碳足迹相当于 140，893 笔 Visa 信用卡交易或观看 YouTube 视频 10，595小时。 ，几百万美元NFT 销售额也为地球付出了很高的代价。

但在 2022 年初的某个时候，以太坊将被称为一次「合并」(The Merge) 事件推出了历史上最重要的升级，承诺将网络能耗降低99%以上，并将2015年启动的区块链网络定位为加密用户和开发者「绿色」选择。经过五年多的研发，以太坊 2.0(即 Eth2) 的明确目标是让这条快速增长的区块链「更可扩展，更安全，更可持续」。

这次升级最重要的部分是去中心化网络的交易验证方法 (即 )「共识机制」) 进行根本性改变。与比特币类似，以太坊网络使用所谓的 PoW 在 Eth2.以太坊将切换到新的 PoS (权益证明) 共识机制将完全消除能耗，取而代之的是 「staking」(质押)。

当你使用借记卡或 时，我们知道Venmo 这样的应用向某人支付时，你是在信任一个中央第三方 (比如银行) 来验证交易，即确认支付请求是合法的，然后从你的账户中正确地扣款并记录交易。而在一个去中心化的支付系统 (比如区块链) 中，交易的验证和记录都是由分布在整个网络的数千个 「节点」(通常被称为「矿工」) 来吧。理论上，这些节点不认识对方，它们只是个人或团队运行的计算机。那么，分散的网络如何确保节点诚实，不尝试以其他方式实施欺诈交易或导致网络崩溃呢？

通过 的方法之一PoW。目前，随着交易通过以太坊网络进行，网络中的矿工将竞相聚合，验证这些交易，并记录在新的加密保护中「区块」在中间，每个块都是网络上所有验证交易在给定时间内的永久记录。以太坊矿工可以获得 作为这项工作的回报ETH 奖励和用户支付的额外交易费。创建一个新区块就像一场高科技解锁比赛，旨在解决一个有意设计的数学问题。

这种计算需要强大的计算机和大量的能源来维持运行，而且成本也差不多「游戏皮肤」这种效果使它成为一种进入障碍，防止 （攻击者） 随机攻击区块链，使攻击系统无利可图。一旦矿工挖出新块 （即解决上述数学问题），新块将传输到网络上的其他平等节点进行验证。如果矿工试图在链中包装一个欺诈块，块将被拒绝，矿工将失去块奖励和包装块的电力成本。

矿工的计算能力越强，他「赢得」获得奖励的机会越大。ETH (从一年前的 300 美元到今年7月下旬的 200 美元) 等加密货币价格上涨「军备竞赛」，矿工们聚集专业的计算机，并经常联合起来，以提高获得采矿奖励的可能性 （这对区块链技术的分散乌托邦理想构成了威胁）。

在这场低利润博弈中，能源成本是一个关键变量，因此采矿业务往往集中在电力低廉的地区，如中国四川和云南，水力发电丰富，或通过燃煤发电厂获得廉价电力的新疆。据估计，在中国政府今年5月开始打击加密货币采矿业务之前，全球比特币采矿业务发生在中国财富》杂志采访的内部人士表示，仅六七家公司就处理了大部分比特币采矿。

相比之下，以太坊的 PoS 新模式将依赖于一个「验证者」(validators) 网络，而不是让矿工竞相解决数学问题，获得创建新块 (并获得块奖励) 的特权，这些验证者至少需要质押 32 ETH (截至 7 月底，价值约为 72000 美元)。算法将以半随机的方式选择哪个验证者来创建网络中的新块；质押超过 32 ETH 验证者会增加他们被选中的机会，这有点像买更多的彩票可以增加中奖率。

新创建的「候选」该块将由网络中的其他验证者验证，类似于 PoW 这种旧模式，但验证者不会像 PoW 矿工对每个挖掘区块获得固定奖励，其年收入取决于其质押金的规模。如果发现验证人创建了欺诈区块，则验证人将被发现「罚没」，也就是说，验证人的部分质押金将被收回「销毁」而且验证人将被驱逐出网络；而揭露恶意参与者的验证人将获得奖励。

与 PoW 与高性能游戏高性能游戏电脑或专用设备相比，成为 PoS 验证人的技术障碍较低：只需要一台普通的笔记本电脑和一台可靠的在线互联网连接。以太坊核心开发团队的希望是让更多的人参与网络保护，使以太坊从长远来看更安全Eth2 并不阻止验证者联合创建更大的质押池)。

新 以太坊PoS 系统的一个测试版本，即信标链，已于2020年 12 1 日启动，并持续运行。目前，有16、384多个激活验证者在运行模拟，尽管目前的信标链没有真实的交易数据。信标链将与保存以太坊交易历史记录的以太坊链合并，以创建以太坊 2.0。

不是以太坊的第一个PoS 共识模式的加密网络。许多年轻的竞争对手已经使用 PoS，包括 2018年Solana、Ava Lab 的Avalanche平台、NBA Top Shot开发商 Dapper Labs 创建的 Flow 区块链和以太坊联合创始人 Charles Hoskinson 推出的Cardano平台等。这些新兴平台跟上以太坊的步伐，提供更低的交易成本和更快的速度，以吸引下一波基于区块链的 app 开发者。

因为它在所谓的 dApps（区块链上的分散应用程序） 开发人员越来越受欢迎，以太坊网络变得缓慢和拥挤。目前，以太坊每秒最多可处理30笔交易；相比之下，Visa 每秒处理约 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向矿工支付的交易费用。对于那些想要进行小额区块链交易的人来说，以太坊上的交易费可能会超过实际转移的金额，这促使一些人去寻找更便宜的替代方案。

DappRadar首席运营官 Patrick Barile 表示：「在区块链的早期阶段，大多数活动是 (加密用户) 金融 dApps 更高的价值交易-数万、数十万甚至数百万。今年，更多的 NFTs 和新兴游戏使用区块链。」DappRadar 是跟踪多个区块链平台的 dApps 数据采集与分析公司。

这些由用户驱动的应用程序需要更快的交易速度和更低的成本。作为第一个提供所谓的智能合同 (允许操作 dapps) 以太坊在开发者中具有早期优势。「 2015 年，这才是真正的创新，」Barile 说道。「但现在，以太坊的开发人员从第一天起就支持了更多的交易路线PoS 在链条上，这种机制使它们更快、更便宜。」

今年7月下旬在巴黎举行EthCC 以太坊联合创始人 (以太坊社区大会) Vitalik Buterin 讲述了这些问题，并敦促开发者将以太坊网络扩展到 DeFi 除应用程序外，还强调要努力提高以太坊的可扩展性，解决其高成本和拥堵问题。

然而，「 合并」我不能这样做。Eth2 FAQ(常见问题) 页面写道:「『合并』仅限于升级以太坊的共识机制。在实践中，它不会对当前以太坊的用户体验产生任何影响。」

不过，Eth通过引入预期的特性和功能，直接解决网络速度和成本问题「Rollups」和「分片」，前者可以将多笔交易捆绑成一笔交易，并在链下处理，但交易记录将存储在以太坊的区块链上。后者是分割以太坊数据库以实现更快检索的一种方法。Buterin 曾经说过，这两种改进方法和其他改进方法最终可能会允许以太坊网络 每秒处理 1万笔交易。

CoinDesk 分析师 Christine Kim 表示，这些所谓的 Layer 2 方案「将帮助用户和 dApps 在短期内过渡到一个更灵活的系统，在分散和安全方面有折衷，但它将为用户提供低成本和快速的交易。」Kim 还表示，虽然其他链在交易速度和成本方面都有优势「以太坊积累了没有其他链条的 dApps 开发者和用户生态系统。」

即便是在「合并」以太坊费用市场发生前发生变化的争议性提案 EIP-1559 也可能会带来适度的成本降低，或者至少会给以太坊网络用户带来更多的成本可预测性。EIP-1559 将取代当前以太坊交易费「最高价拍卖」该过程由协议自动为特定交易生成最低「基本费用」(Base Fee) 确定交易费。

但也许更重要的是，EIP-1559 改变了以太坊矿工的激励机制：除用户选择性支付外，直接流向矿工的交易费将在本提案实施后被销毁「小费」(Tips) 让自己的交易更快处理。销毁 ETH 将从流通中移除，因此有助于抑制 ETH 通货膨胀。(不同于比特币 2100万 的总上限，以太坊可以铸造 ETH 总数没有设定上限。

各种估计得出结论，交易费的损失可能会将矿工的收入降低到 20%到 35%。即使用 PoS 机制结束后，以太坊激励模式的变化仍存在风险，可能迫使一些不满的矿工离开网络，试图破坏或启动竞争链。事实上，一些大型矿工抗议 EIP-以太坊开发者加速了1559 的成本变化「合并」时间表促使潜在的麻烦制造商更快地离开网络。

大多数分析师预计，向 PoS 的转变会推高 ETH 价格，至少在短期内是这样。这是因为 在流通中ETH 数量预计将下降，这是由于大量 ETH 同时作为交易费用被质押「销毁」的 ETH 将从流通中移除。CoinDesk 的建模也表明，在 PoS 系统下，新 ETH 铸造会更慢。

还没有正式的「合并」分析师预计将在明年年初进行日期。「然而，就在他们估计明年年初之前，他们说今年年底，」Kim 说道。「技术风险很大，如果合并进一步推迟，我不会感到惊讶。这种规模升级是极其危险的。因此，开发人员将面临很大的压力，需要反复检查他们的代码。但毫无疑问，它会发生的。」