YAG:以太坊10万TPS升级之路_VOY

首先我想问大家一个问题：以太坊是不是一个“成熟的”产品？

其实只要比较熟悉以太坊，你就发现它并不成熟，虽然它有着最丰富的生态，庞大的市值，无与伦比的地位，但是同时它有非常多的缺陷：Gas高昂、TPS低下、扩展性不足等等问题严重限制着以太坊的发展。但是以太坊就这样“摆烂”了吗？这显然更不可能！

V神认为现在的以太坊仅仅完成了40%，即使是在合并之后也就55%，可见我们现在使用的以太坊只是“半成品”！并且V神在以太坊社区会议(ETHCC)上公开表示，以太坊在完成五次升级后，TPS将达到10万！

今天我们就聊聊以太坊后续升级的那些事，将其升级的五个阶段：TheMerge、TheSurge、TheVerge、ThePurge、TheSplurge完完整整的呈现的在大家眼前。

以太坊升级图中文版

注意：TheMerge、TheSurge、TheVerge、ThePurge、TheSplurge并没有严格的先后顺序，它们是同时进行的，而Merge是最先完成的一步。Merge、Surge、Verge、Purge、Splurge的用词是主要是为了押韵，所以不能单单以字面意思理解。

以太坊上稳定币供应量首次突破800亿美元:据欧科云链链上大师数据显示，截至今日15时，以太坊上稳定币流通量806.2亿美元，首次突破800亿美元整数关口，年内增长率284%。

当前以太坊上流通量前三名的稳定币分别为：ERC20-USDT 319亿美元，占比39.58%，USDC 258亿美元，占比32.1%以及BUSD 122亿美元，占比15.33%。[2021/8/23 22:31:26]

概述

TheMerge：共识机制由POW转POS，减少能源消耗，为之后的分片和数据优化打下基础TheSurge：分片，提升TPS，降低Gas，提高可扩展性TheVerge：引入Verkle树，优化数据存储ThePurge：简化存储，降低验证者硬盘空间性能要求，减少网络拥堵TheSplurge：一系列小升级，以保证以上升级可以平稳运行

1.TheMerge

9月15日，以太坊Merge升级完成，这标志着以太坊终于摆脱了“浪费资源”的帽子，走进了POS时代，V神表示以太坊转POS让全世界的用电量下降了0.2%！这是一次非常重要的转折，圈内的朋友亲切地称之为“过年了”。虽然此次以太坊合并可以撑得上Web3盛会，但是据我观察，真正了解“合并”的人真的少之又少。

Filecoin和以太坊视频直播平台Livepeer合作推出File.video:Filecoin和以太坊视频直播平台Livepeer合作推出File.video。File.video是一个实验性的去中心化视频托管平台，可用于上传和共享视频。用户可免费使用，无需注册，目前仅支持MP4格式，最高支持30mb文件大小。[2021/3/21 19:04:31]

V神：以太坊合并完成

1.1什么是Merge？

Merge即合并指的是以太坊主链和信标链的合二为一，而信标链是与以太坊主链平行工作互不影响、以POS为共识机制的一条区块链，它于2020年12月1日运行，合并之前的验证者超过37万，信标链不参加主网交易的验证，只负责管理分片链的验证者以及存储少部分认证。

简单说下信标链和分片链：这是以太坊2.0最重要的两个模块，信标链的职责是推动主链转POS的进程以及管理分片链的验证者，而分片链则着眼于提高网络的容量，进而加快交易速度、减少Gas消耗。关于分片的知识后面会具体说明。

合并前的网络结构

1.2为什么要Merge？

首先我们要纠正一个误解：Merge的目的不是提高交易速度或者降低交易费用，事实上它对这两点基本也并没有提升。但同时Merge的意义又是非凡的，它是以太坊升级之路上最重要的事件之一，为之后的四次升级奠定了基础。

以太坊未确认交易为99055笔:金色财经消息，据OKLink数据显示，以太坊未确认交易99055笔，当前全网算力为229.44TH/s，全网难度为3.04P，当前持币地址为47,628,702个，同比增加154,582个，24h链上交易量为4,665,259.41ETH，当前平均出块时间为13s。[2020/9/14]

Merge将信标链与主链合并，以太坊的共识全面转为POS，引入“验证委员会”概念，这加强了网络共识并为高效的协议内数据可用性层铺平了道路。同时，由于POS不再需要，生成区块消耗的能源大大降低。

注解：与POW不同，POS不需要专业的来生成区块，每个人只要质押32ETH就可以成为验证者节点，拥有记账和投票的权力。POS的整个共识过程可以简单分为“打包”和“投票”，首先系统随机挑选打包节点，负责生成新区块，其他节点对其生成的区块投票验证，获得多数投票后区块加入共识。但是当节点很多时，投票会浪费大量时间，所以为了提高效率网络中会选出一个“验证委员会”，由委员会的节点负责投票，为了保证公平，委员会成员是轮换选举制。在POS中，打包奖励与“币龄”相关，简单理解就是你质押的ETH越多，时间越长，奖励越多。为了激励诚实负责的节点，打击作恶节点，如果验证者突然离线或者故意验证不良交易，其质押的ETH会被削减。如果你没有32ETH但是也想参与，可以选择加入第三方质押池获得部分奖励。

以太坊研究小组Matter Labs已部署第二层扩容工具zkSync:金色财经报道，以太坊研究小组Matter Labs已在以太坊主网部署了基于zkrollup技术的第2层扩容工具zkSync。据称，zkSync承诺实现每秒2000个交易的最大吞吐量，平均交易费用约为0.001美元。用户现在可以在zkSync上存入、转移和提取代币。[2020/6/19]

以太坊合并之路

1.3Merge的意义

Merge最重大的改变就是以太坊的共识全面转为POS，而共识机制的转变主要有以下几个优势：

能源消耗降低

从此以太坊无需价格高昂的设备，质押32ETH就可以成为验证者节点，能源消耗降低99.95%，世界总用电量下降0.2%。

减少以太坊的发行，使以太坊成为通缩货币

区块奖励将由每天1.46W枚减少到1600枚，同时质押使得ETH的流通量进一步降低，研究公司FSInsight的报告认为发行量的下降意味着以太坊的市值可能在未来12个月内超过比特币；

以太坊2.0战略的关键一步，为分片奠定基础。

在POW共识下，矿工可以随意停止工作并离开网络，POS的质押激励解决了这一问题，这为之后分片链协调验证者投票奠定了基础。

动态 | 金融科技创业公司Tradeshift通过以太坊区块链削减买卖双方间跨境交易成本:金色财经报道，金融科技创业公司Tradeshift表示已通过使用以太坊区块链削减了其平台上买卖双方之间的跨境交易成本。Tradeshift旗下创新部门Tradeshift Frontiers将发票价值表示为买方和卖方之间的代币化借据，然后以一种链上法币形式进行结算。Tradeshift与Consensys支持的Monerium合作，在今年早些时候完成了一项国内交易，此次交易涉及了零售商Nordic Store和IKEA Iceland。在下一阶段的试点中，智能合约中涉及欧元计价的电子货币的跨境交易。[2019/12/18]

2.TheSurge

Merge升级对用户来说感知并不强，但是下一步的Surge却是可以真真切切的改变用户体验，大家心心念念的TPS终于要提升了，同时Gas费用也会大大降低。TheSurge预计在2023年开始，在以太坊的整个升级过程中，这绝对是最关键的一步，也是最复杂的一步。但是因为这部分涉及的知识点太多太复杂，在这里我尽量简单描述，感兴趣的朋友可以自行查阅相关设计。

2.1什么是Surge？

TheSurge主要利用分片提高网络的TPS、降低Gas，那什么是“分片”呢？可以简单从字面意思去理解，分片会将以太坊分成若干更小的链，整个网络的TPS将是所有小区块链TPS的总和，这将显着提高网络的可扩展性，以太坊预计将会创建64个分片。

看到这里我们就可以明白为什么合并转POS是分片的基础：因为分片分割了整条链上的资源，如果是采用POW共识，此时每条分片链上的将会是原来的1/n，这样针对分片链的攻击将容易很多，安全性得不到保障！而POS不需要，每个分片链上的验证者都是由共识随机分配的，同时作恶节点将会被惩罚削减质押的ETH，所以POS也就不会因为分片而出现安全性下降的问题。

分片示意图

分片最关键的技术是Danksharding、EIP-4844、OptimisticRollups和ZKRollups，下面简单说一下Danksharding和EIP-4844。

Danksharding是2020年后提出的新分片提案，Danksharding初始阶段的Proto-Dansharding加入了EIP-4844引出了一种新的数据类型——Blob。Bolb数据处理的的成本比Calldata低得多，而且处于共识层的Bolbdata只会保存一个月，区块的存储压力将会大大降低。Danksharding使用了“数据可用性采样”技术，该技术允许以太坊上的节点使用少量数据来验证大量数据。总的来说，Danksharding进一步细分了数据类型，精细化了数据处理流程，降低了系统工作量，让以太坊变成了一个统一的交易结算和数据可用性层。

2.2为什么要Surge？

Merge降低了整个网络的能源消耗，但是对性能却没有提升，以太坊如果一致维持在20以内的TPS，很多应用场景都会被限制，所以通过Surge扩容分片提升性能是必由之路。

完成Surge升级后，以太坊的TPS将会大大提升，用户体验更加丝滑顺畅，以太坊的使用场景也会有所扩展。在这个阶段完成后，我们执行交易的速度会十分接近Web2中心化服务，这是质的飞跃！没人能预测以太坊在这之后能够出现什么样的现象级产品！

3.TheVerge

Verge最重要的改变是引入Verkle树，这是对Merkle证明的强大升级。它可以用更小的数据来验证交易，这将优化以太坊上的存储并帮助减小验证节点存储的数据量，同时也让太坊变得更具可扩展性。

简单说，TheVerge将会优化区块的数据结构，验证节点需要存储的数据量会大幅降低，这降低了对节点性能的要求，更多的节点可以成为验证者，提升了以太坊的去中心化程度。

Verkle树

4.ThePurge

ThePurge的作用与TheVerge相似，都是优化数据存储但侧重点有所不同，Verge优化了验证所需的数据量，Purge则是清除已有的历史数据和坏账，这就可以减少验证者所需的硬盘空间，简化存储，从而减少网络拥塞，提高交易处理速度。V神表示，到这个阶段结束时，以太坊应该能够每秒处理100,000笔交易。

5.TheSplurge

TheSplurge是一系列比较小的升级，主要用来确保网络在前4个阶段之后平稳运行，也就是修修补补，将遗留问题处理一下。当这个阶段完成，以太坊才真正迈入“完全体”阶段！这也将是史无前例的Web3盛会。

总结

在完成以上五个阶段后，以太坊才能真正成为世界计算机：更安全的交易、更高的TPS、更低的Gas、更多的用户和更丰富的使用场景。虽然根据合并的经验来看，整个阶段肯定不会特别顺利，但是希望那一天到来时，大家都还能聚在一起，像合并那天一样共同庆祝这属于Web3的伟大胜利！

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