ASH:HashKey 崔晨：解讀以太坊倫敦升級 EIP 及潛在影響

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。

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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。

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。

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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。

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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。

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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。

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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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