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作者：Mason Marcobello
来源：CoinDesk
原文标题：What Is and Why Has It Taken So Long?
编译：WebX实验室
“合并”旨在将以太坊区块链从当前的工作量证明(PoW) 共识机制转变为旨在更快、更安全和更节能的权益证明(PoS) 模型。但是，将第二大区块链从一个系统调整到另一个系统是一个极其复杂的多步骤过程。对每个决定进行彻底评估是很重要的。我们将带您了解导致该协议新篇章的原因和各个阶段。
什么是权益证明，为什么需要它？
工作量证明机制要求矿工根据他们能够获得的计算能力来竞争奖励，与此相反，权益证明机制相对于以太币的总金额和时间随机选择验证器。
与工作量证明不同，PoS 验证者不需要挖掘区块来维护网络。相反，他们需要在选择时创建新块，并在不选择时验证其他块。一旦参与者验证了最新的交易块，其他贡献者就可以证明（确认）该块是有效的。当做出足够的证明时，网络会添加一个新块。然后，网络按照每个验证者的股份比例以区块链的本地货币以太币分配奖励。然而，为了激励良好的行为，如果验证者离线（验证失败）或证明恶意（不良）交易，也会受到惩罚（削减），这可能会导致验证者失去一部分质押的ETH。
尽管成为验证者需要高超的技术知识和专业知识，但任何人只要满足32 ETH 的最低要求就可以加入。无法达到门槛的人仍然可以通过在池中（由第三方管理）质押以太币来做出贡献并获得部分奖励。
虽然工作量证明可靠且安全，但权益证明的比较优势包括：
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无需采矿设备等先进且昂贵的硬件
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根据以太坊基金会的说法，能源使用效率更高
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网络中心化的风险较低，这是网络安全的障碍
以太坊合并的历史
正如他早期和后来的著作所证明的那样，以太坊联合创始人Vitalik Buterin长期以来一直是权益证明共识机制的支持者。与以太坊目前的资源密集型PoW治理体系相比，PoS预计可将网络的能耗降低至少99.95%。
它还将为2023年的分片链铺平道路，预计将消除数据拥塞、高昂的交易费用，并支持下一代第2层扩展系统。据以太坊基金会称，分片链为应用程序和汇总提供了额外、更便宜的存储层来存储数据。
与ERC标准或自上而下执行法规的传统公司不同，对核心协议的任何重大更改都需要全球节点社区的共识。
由于所有以太坊更新和决策都经历了这个过程，一些批评者所说的过度延迟实际上是通过稳定、增量升级和跨越几个核心元素的分叉来进行网络的费力和精心实施的整合：信标链、合并和分片链。它们中的每一个都相互依赖，以实现以太坊的更多可扩展性、安全性和可持续性的完整愿景。
在撰写本文时，Buterin表示合并将在 8 月发生。届时，信标链（控制 PoS 的组件）将标志着其从工作量证明到权益证明的正式过渡。
（以太坊的升级路径ethereum.org)
信标链的作用和合并
为了增加验证者的数量并使用PoS处理交易，以太坊主网（仍然使用工作量证明）需要与信标链（也称为共识层）合并。
信标链（与主网或实时区块链版本并行运行）于2020年12 月1日中午发布，目前拥有超过 375,000 个活跃验证者，是负责控制权益证明的组件。
这对于以太坊为分片链的下一个多阶段升级做准备也至关重要，这将有助于扩大网络的扩展和存储数据的能力。尽管最初的计划是在Merge之前开发分片链，但由于Arbitrum、Optimism和Loopring等第2 层扩展系统的加速增长，这种情况发生了变化。因此，大多数以太坊社区都认为合并和向股权证明的过渡是一个更高的优先级。
虽然信标链的角色预计会随着时间而改变，但它将在很大程度上协调分片和质押者的网络。由于信标链无法运行智能合约或处理账户，与主网的合并将把这种能力带入权益证明生态系统。
与2016 年的DAO 硬分叉（发生在 360 万 ETH 在 The DAO 黑客攻击中被盗后，促使创建了一个名为Ethereum Classic的单独区块链）不同，Ethereum 在合并后将继续作为一个单一的网络。本质上，整个以太坊 PoW 链变成了以太坊 PoS 链。合并不会影响以太坊的数据层，因此在此过渡中不会丢失任何交易。然而，由于不再需要挖矿，矿工们可能会用他们的资产进行质押并帮助验证以太坊主网。
以太坊更新和分叉的时间表：
尽管考虑到活动部件的数量和以太坊的市场影响，这可能是一个漫长的过程，但这些软件升级需要社区和核心开发人员的严格测试，以减轻任何错误或漏洞。自信标链推出以来，作为向权益证明过渡的一部分，一些值得注意的测试、升级和分叉包括：
“伦敦”硬分叉（2021 年 8 月 5 日）
在信标链诞生之后，“伦敦”硬分叉在很大程度上决定了矿工通过EIP-1559等各种改进与以太坊互动和获利的方式。除了降低费用外，对矿工的财务激励的另一个重大变化是“难度炸弹”，它将迫使工作量证明共识停止生产区块，从而使其无利可图。伦敦硬分叉中包含的EIP-3554将定时炸弹推迟到 2021年12 月。然而，后来通过 Arrow Glacier 网络升级延长了几个月（见下文）。
可以在Ethereum Cat Herders Medium 帐户上找到与伦敦硬分叉相关的 EIP 提案的概述。
Altair升级（2021 年 10 月 27 日）
作为信标链的第一次计划升级，Altair升级没有对以太坊前端用户进行任何更改，但要求节点运营商升级其客户端。未进行任何升级的节点在合并后将面临无法参与网络的风险，并可能支付罚款。
箭型冰川（2021 年 12 月 9 日）
Arrow Glacier 网络升级将“难度炸弹”的发布日期推迟了几个月。这是升级中唯一的变化。
以太坊在 Kiln测试网上合并（2022 年 3 月 16 日）
随着Klin 测试网合并，以太坊在 3 月中旬达到了一个重要的里程碑。这涉及与权益证明信标链合并的工作量证明执行层。虽然合并在很大程度上是成功的，但开发人员Tim Beiko 发现一个客户没有像预期的那样生产区块。
主网影子分叉（从 2022 年 4 月 12 日开始）
从本质上讲，影子分叉是 Merge 的一次试运行。在不实际影响网络的情况下，他们通过在少数网络节点上进行测试来模拟从PoW到PoS的转变会是什么样子。在其几个测试网上运行影子分叉后，以太坊开发人员开始在以太坊的主网上进行测试。主网影子分叉在以太坊的高流量主网络上模拟Merge，测试Merge在最现实的可能条件下如何工作。
例如，根据以太坊基金会开发人员Parithosh Jayanthi的说法，虽然Kiln合并测试网旨在“允许社区练习运行他们的节点、部署合约、测试基础设施等”，但主网影子分叉更进一步进行压力测试网络。归功于Van Der Wijden，它被认为是一个历史事件，也是确定最终合并时间的关键。
影子分叉上线后，开发团队注意到基于以太坊的软件系统提供商 Nethermind 和基于 Java 的开源以太坊客户端 Hyperledger Besu 存在一些问题。
总体而言，截至2022年4月和2022年5月，五个成功的主网影子分叉（还有更多计划）让以太坊开发人员乐观地认为，真正的合并可能最终指日可待。
合并后会发生什么？
从本质上讲，合并的目标是加快从工作量证明到权益证明的过程。为了加速过渡，开发人员正在努力减少可能导致延迟的功能，并在合并完成后暂时禁止提取质押的ETH的能力。但是，这些可能会在合并后的“清理”升级中得到解决。
分片链：
虽然合并不会立即解决可扩展性方面的挑战，但它将有助于为以太坊版本的子分片链做好准备，该分片链将依赖于功能齐全的PoS网络来运行。通过将网络的数据负载分散到64个区块链上，分片链为应用程序和汇总提供了额外的更便宜的层来存储数据。它们还使第2层系统能够提供低交易费用，同时受益于以太坊主网的安全性。
