以太坊的共识转变关乎着加密货币的未来

来源 | The Economist

ETH 中文编译

去中心化网络可以自我变革吗？

现在是世界协调时间（UTC）的 8 月 18 日下午 2：00，来自世界各地的人们正在加入这个在 Zoom 上两周一次的“核心开发者”会议，这个会议在 Youtube 上直播给任何想看的人。所有参与者都不会打开他们的摄像头，大多数人都以名字在黑色方块上的形式出现 —— 包括一个方块标注着 Vitalik，它指的就是 Vitalik Buterin， 以太坊 的创造者。

许多用户已经采纳了这个熊猫形象，卡通的面孔按照人类的节奏摇摆和微笑。他们选择的这只黑白色的熊，这是多亏了以太坊研究员 Hsiao Wei Wang，她创造了一个 meme，上面是两只熊，一只黑和一只白，做着热播动漫节目《七龙珠 Z》中的“合体舞”。动漫中的舞蹈将两个生物合体为一个强壮的生物。熊猫 —— 两个熊的结合体 —— 已经成为了“合并”的象征。

合并是加密社区为以太坊 区块链 从使用“工作量证明”（PoW）共识机制过渡至使用“权益证明”(PoS)的转折点所赋予的名字，通过共识机制，所有维护区块链的计算机都会对新交易的打包进行同意。他们称之为合并，是因为这条分开的 POS 区块链（称为“信标链”）在近两年里已经和原本的以太坊区块链一起由开发者进行测试、改进和再测试。开发者会在Zoom 电话会议上就两条链什么时候合并达成一致。合并事件的日期和时间将取决于有多少算力用在网络的维持上，但应该会在 UTC 时间的 9 月 15 日 1:00 am 发生。（译者注：主网合并已于北京时间 2022 年 9 月 15 日 14:42:42，区块高度 15537393 处成功进行。）

这不只是技术上的稍微调整，而是一个价值 2 千亿美元的且已经运行了 7 年的软件的彻底革新，如果一切按计划进行，合并会在网络正常运行的情况下实现。加密界的人们喜欢将这个过程同飞行中的更换飞机引擎进行对比。PoW 对能源的消耗非常大，需要大量的算力，导致了以太坊和 比特币 等区块链消耗的能源与小国家一样多。PoS 的维持则比原来减少了 99.9% 的能源。这对排放的影响将会像一夜之间，荷兰关掉了（看图）。更重要的仍然是，如果合并顺利的话，这将表明以太坊拥有自我改进的能力，为更多的全面改革打开了机会的大门。

加密界需要好消息，因为在过去的一年是艰难的一年。很多狡猾的吸存机构已经破产了，彻底耗尽了存款；一家加密对冲基金倒闭了；而稳定币根本不是稳定的。 加密货币 的总市值已经跌到只有 1 万亿左右，比去年的这个时候少了 2 万亿。以太坊的改进并不会解决这些破坏性的问题，但是，通过减少它的环境影响和强调其未来改进的潜力，这将表明出加密货币的未来比现在许多人所理解的更光明。

以太坊区块链的想法最初由 Vitalik 在 2014 年提出。与比特币一样，它是一个大型的数据库，包含了所有曾经发生过的加密货币交易。但是 Vitalik 的关键见解是区块链可以做得更多 —— 它也可以跟踪代码行数，这让以太坊可以记录货币的转账，还有所有的资产与智能合约中维护的函数，以及自动执行的协议，即当满足特定条件时会采取一连串的行动。以太坊对代码进行验证，这让开发者有可能用代码在以太坊区块链上构建一个大型的金融机构网络，如交易所或借贷平台。

区块链由十几个称作“客户端”的软件进行维护，它们则由核心开发者进行开发。客户端会基于多种编程语言进行构建，包括 Go、Rust、Java 和 C#，这些软件由“节点”运行 —— 计算机可以运行客户端软件以维护以太坊区块链的历史。所有关于做什么、是否实现升级的决策会由开发者、ETH 持有者以及在以太坊上构建应用或者在区块链上市真实世界资产的人之间达成共识。任何计划和代码都会实时发布在 GitHub上，它是一个程序员的存储库。核心开发者每两周会讨论可能进行的升级，比如熊猫或其他。理论上，任何在这些软件上从事开发工作的人都可以成为核心开发者。

这就造就了形形色色的开发者群体。有些被 ConsenSys 等公司雇佣，ConsenSys 是一家总部在布鲁克林的区块链软件公司，由 Joe Lubin 建立，他是在 2014 年 Vitalik 发布白皮书后帮助以太坊成立的少数人中的一员。有些则被以太坊基金会雇佣了，这是一个在 2014 年成立于瑞士楚格州的非营利组织，其收入来自 ETH 的出售。其余人则是兴趣好爱者，他们受到激励帮助以太坊解决问题，因为他们持有代币。至少有分布在 30 个城市的 122 位开发者已经投身于合并的软件开发工作。

以太坊不是一家公司，而尽管 Vitalik 作为创始人具有影响力和重要性，并不是它的董事长。以太坊是开源的，就像免费的操作系统 Linux，和网页浏览器 Firefox —— 但开发者可以通过 ETH 押注以太坊，这为他们提供了参与维护网络的动力。治理在多大程度上真正去中心化这点并不清楚。在最近与经济学博主 Noah Smith 的采访中，Vitalik 称，在 2015 年项目刚开始的时候，他正在进行大量的研究，思考着以太坊的应然还有实现它的大量代码。在 2020 年，他说自己正在做可能只有 1/3 的研究和非常少的编码，而大部分是“高层级的理论化”工作。但在最近两年里，他曾说过就连高层级的理论工作“已经慢慢地但确实真的离我而去了”。

为了实现像合并一样的升级，需要利益相关者之间具有足够的共识。所有主要的客户端必须同意编写一个软件，必须有足够的节点升级他们的软件，并且所有构建在区块链上的真实世界应用程序 —— 好比由银行账户中的美元所支持的稳定币 —— 必须接受合并后的新链才是唯一一条维护他们资产状态的区块链。实时观看合并的发生可能会让人感觉不真实，这就好像《经济学人》开始直播它的编辑会议，而且还允许订阅者委托文章和选择封面。

当然，并不是所有利益相关者都支持合并。矿工们在硬件上已经投入了 50 亿美元之多以运行 PoW 共识机制。大约在 9 月 15 日，这些硬件将不再为他们赚取太多的回报。PoW 维护区块链安全的方式就是通过激励成百上千的计算机解决数学谜题。最先找出答案的计算机会提示其他的矿工，如果他们确认了这个结果，找出答案的矿工就会更新区块链并获得酬劳。 因此，有了可爱的、新铸造的 ETH，拥有大量的显卡是值得的。

PoS 则通过加密货币持有者之间进行投票来决定区块链的状态更新。投票权还有奖励的份额，取决于验证者质押的 ETH 数量。如果质押者行为不当，比如打包了错误的交易，他们的质押可能会被销毁。因此，在 9 月 15 日，拥有大量显卡的优势就将不复存在，反而持有 ETH 是有利的。

矿工可以尝试着反抗来推迟合并，但是大部分节点赞同此次升级。根据追踪以太坊活动的网站 ethernode.org，大约有 75% 的节点已经升级了他们的软件，准备好合并了。另一个选择则是去“分叉”区块链，仍然是通过运行旧的软件和寄希望于有足够的其他节点也会这么做，这样区块链的老版本才会继续运行。对 2016 年的黑客攻击的分歧致使了以太坊拆分为两条链：以太坊（主导的链）还有“以太坊经典”（小一些的链）。

对于这次分叉来说，“一般来说需要至少一个以太坊的矿工决定要继续用 PoW 挖矿 ”，这几乎意味着肯定会有这么一位矿工存在，以太坊基金会的 Justin Drake 谈道。问题是有多少位矿工坚持，又有多少位要转型。Chandler Guo (译者：宝二爷)曾经在 2016年支持过以太坊经典分叉，现在打算以称为“ethw” 的 PoW 代币组织矿工们。“我曾经分叉过以太坊，也将再次分叉它！”他说。尽管矿工有理由保持旧有的挖矿方式，但尝试分叉链的经济效益可能不大。只有当代币的价值是值得的，挖矿 ethw 才说得过去。并且，一个没有 DeFi 应用、稳定币和开发者的以太坊版本也许并不值当。

如稳定币运营商 Circle 等机构，已经支持新的共识机制， 而不是任何分叉。该公司在 8 月 9 日的声明中提到：“计划完全并且只支持合并后的以太坊 PoS 链”。钱包运营商和交易所也同样支持以太坊 PoS 链。

这些态势揭示了以太坊中固有的势力均衡的情况。开发者们无法完成大家都厌恶的升级，因为这么做只会导致一个混乱的分叉；矿工无法在所有人都支持升级的情况下抵制它。而在以太坊上运行应用的运营商，如 Circle 等，可以促使双方阵营的分歧得到解决。这一点和传统的技术平台非常不同。Apple 可以推出 iPhone 用户和应用开发者都不喜欢的更新，而这两个群体除了完全放弃 iPhone 之外，几乎没有什么可以做的。不存在 "分叉 "的 iPhone。

Drake 承认，以太坊达成共识的方式是“有些混乱而临时的过程”。但如果一切顺利，将会有巨大的益处。由于在以太坊上挖矿的人分布在全世界，所以，它一夜之间对能耗需求减少的影响将会分散至各地。几乎一半的节点在美国；大约有十分之一在德国。其他国家，如新加坡、英国和芬兰，只有不到 5%。但在一些如新加坡等挖矿很普遍的小国家，能源价格有可能下降。

此次升级还会减少对专门用于挖矿的硬件的需求。芯片制造商 Nvidia 为游戏制作的显卡也可以用在挖 ETH 上。从 5 月 至 7 月，在一部分“即将合并”的谣言助推下，它的芯片营收对比前三个月跌了一半。在 eBay 上，二手芯片的价格大跌。

由于以太坊网络将不再需要这么多能源和硬件来维护，验证交易的奖励也会减少。“PoW 用来交换奖励的稀缺资源是算力。这是非常昂贵的，因为你不得不支付电费账单，还要支付所有硬件开销。” Drake 说。而 PoS 的稀缺资源是 数字货币 。“因此 PoS 的维护开销基本上就是其货币的机会成本，大概只有 3% 到 4%。”因此，合并后的以太坊将会支付质押者验证每个区块的费用是之前支付给矿工的 10%。

可能是因为货币体制上的改变，自从合并在七月中旬开始确定的时间点后，ETH 的价格跳涨。尽管比特币和其他加密代币横盘了，ETH 也还是涨了 50%。以太坊的支持者认为一次成功的合并可以为“超过”其他代币做基础，到时 ETH 的市值会首次超越了 BTC 的市值。目前，ETH 的价值大约是其竞争对手（BTC）的一半，接近其 2017 年以来的最高份额。

其他大的益处就在于安全性。现在(译者注：指 PoW 以太坊)，如果要控制比特币或以太坊区块链，攻击者需要挖矿总算力的 51%。攻击所需的开销大致可以估为 50 到 100 亿美元。攻击一条 PoS 区块链需要购入或质押所有代币的一半，这需要支出 200 亿美元左右。

而有人则认为这些益处带来的代价是权力的中心化，因为在 PoS 机制之下，份额大的持有者会获得更多奖励，进一步增加他们持有的代币。但区块链软件公司 ConsenSys 的 Ben Edgington 说，这个说法完全是错误的。虽然份额小的质押则会赚得比大份额质押少，但随着时间的推移，他们将持有相同比例的质押代币总额，这意味着他们的相对权力不会增加。而 PoW 还能通过构建大型挖矿配置扩大收益，它更加高效。“没有人可以设置一个具有竞争性的家庭挖矿配置，” Edgington 提到。

另一个风险则是，共识机制的过渡可能以某种方式失败，这会破坏公众的支持。Lubin 作为以太坊的联合创始人，非常镇定。他说，“我们已经做了非常多的测试，并且我认为以太坊区块链的元素完全可以顺利进行合并。” Edington 认为，在机制过渡中唯一可能缺少的环节是更广泛的社区（参与）。由于安装新组件比较复杂，所以可能会因为需要掌握新工作方式而失去一些参与者。但只有当失去了 40% 以上的参与者时才会出现问题，而这种情况不太可能发生，他说。然而，如交易所等在区块链上运行的应用可能会遇到一些问题。比如重要的 DeFi 应用和借贷平台 Aave，正在为合并期间停止 ETH 交易而做着准备。

如果一切顺利，合并将是以太坊朝着技术更加实用的方向所迈出的一步。许多运行在区块链上的金融应用都非常高效，一部分是因为他们实现了金融系统功能的自动化。智能合约自动地将交易所里的买方和卖方或者借贷方和还贷方进行匹配。一份国际货币基金组织资料发现，DeFi 应用所产生的金融中介的边际成本大概是富国银行的 1/3 和新兴市场银行的 1/5。但是因为以太坊区块链的缓慢和昂贵而导致用户的使用效率受阻。在网络繁忙的时候，记录交易的费用（称为“gas 费”），可能会攀升至 100 美元每笔交易。

合并后的升级则更多地针对可扩展性和效率的改进。在今年 7 月的以太坊巴黎会议，Vitalik 开玩笑称，以太坊的道路先是“merge（合并）”，再是“surge”、“verge”、“purge”和“splurge”。surge 就是计划列表中的下一步，它指的是“分片（sharding）”，即将数据库拆分为片状以分散负荷。这使得以太坊可以处理更多的交易，还能减少使用它的费用。“现在的以太坊每秒可以处理 15 至 20 笔交易。未来的以太坊……将能够每秒处理 100,000 笔交易，”Vitalik 宣称。

verge 阶段则会实现一种称为“Verkle trees”的新数学证明并促使“无状态客户端”成为可能。这意味着，有人可以通过运行软件来操作节点，不需要储存区块链的完整“状态”，这个数据量相当庞大。purge 阶段将删除区块链历史中的旧数据。splurge 是“其他所有好玩事物”的阶段，它可以是 Vitalik 和加密负责人所青睐的事物。一次成功的合并是导向这些改变道路的第一步。它会证明，这帮去中心化群体可以做冒险的、有争议的重要事物。是时候看看他们能否做到了。