IP3:以太坊倫敦升級EIP及其潛在影響

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。

以太坊技術服務商Open Zeppelin開源智能合約安全注冊表，提供聯系人緊急通知及通信服務:11月9日消息，以太坊技術服務商Open Zeppelin宣布開源智能合約安全注冊表（SmartContractSecurityRegistry），該安全注冊表將識別智能合約屬性和在安全事件發生時尋找緊急聯系人，降低漏洞被利用的可能性，并且為去中心化項目間提供與適當聯系人通信的方式。

注冊表中的信息包括重要的聯系地址，如電子郵件地址或Telegram，Open Zeppelin表示不會因為安全以外的任何原因而聯系這個名單上的任何人。項目可以通過添加以下信息加入注冊表：項目標識符、項目名稱、Github組織、安全聯系人電子郵件、部署的網絡，以及使用Open Zeppelin的庫部署智能合約的地址。[2021/11/9 6:41:28]

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。

法官批準Ripple有關強制SEC提供比特幣和以太坊相關文件的動議:金色財經報道，美國地方法院法官Sarah Netburn今日批準了Ripple的動議，即強制美國證券交易委員會（SEC）提供與比特幣和以太坊相關的文件。此前消息，Ripple于3月15日提出動議，指責SEC扣留證據。Ripple聲稱美國SEC除了監管機構選擇的文件外，沒有提供任何文件。Ripple希望SEC提供有關比特幣和以太坊的文件，而當時SEC聲稱與比特幣和以太坊有關的文件與該案無關。[2021/4/7 19:52:49]

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。

數據：過去30天排名前10巨鯨地址占以太坊供應量百分比下降到4.5%:加密分析公司Santiment發推稱，在過去的30天里，最大的10個巨鯨地址占Ethereum總供應量的百分比已經從16.4%下降到4.5%。然而，ETH的價格上漲了61.4%，隨著新地址的創建，代幣的重新分配顯然更加均勻。[2020/12/4 23:04:55]

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。

38萬枚ETH已質押至以太坊2.0測試網 距離啟動還需14萬枚:數據顯示，7月30日，已有381504枚ETH被質押到以太坊2.0測試網中，距離啟動還需4462個驗證者（142784枚ETH）。此前報道，以太坊多客戶端測試網Medalla將于北京時間8月4日下午21點啟動，屆時將需要不少于16384個驗證節點，即存入524,288枚ETH。[2020/7/30]

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。

Casper FFG發布的新版本代碼表示將會改變以太坊:Casper FFG頒布的新版本代碼“首次擴散”，計劃要改變以太網絡達成共識的方式，并且這一代碼已經被審計人員和客戶開發人員公開了。Casper FFG的開發者丹尼·瑞安(Danny Ryan)在周二發布的這一0.1.0版本的代碼，能夠讓我們更清楚的了解變化的范圍，從而幫助客戶和外部審計人員更容易地跟蹤契約和契約的變更。”以太坊的創造者Vitalik Buterin在多倫多的一次會議上討論了Casper代碼的升級，并表示他希望在很短的時間內，在以太坊實現更快樂的體驗。一旦實現，Casper FFG將會成為改變以太坊的軟件。[2018/5/9]

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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