天机阁：即将到来的ETH硬分叉全面解析

声明 ：天机阁（了得研究院）感谢了得集团和了得资本支持，本报告版权仅为天机阁所有，如需引用本报告内容，请注明出处。如需大幅引用请事先告知，并在允许的范围内使用。在任何情况下不得对本报告进行任何有悖愿意的引用、删节、修改。未经授权，严禁转载。

核心观点：

1、ETH硬分叉是为了实现从POW向POS共识机制过渡；

2、ETH硬分叉不会产生新币；

3、区块链社区中分歧是绝对的，共识是相对的；

4、分叉体现了区块链中的分布式思维、共识性思维。

2018年12月7日，ETH开发团队在核心开发者会议上达成一致，君士坦丁堡升级将在区块高度7,080,000时进行，用户可自行选择是否更改代码，升级区块链。若选择升级区块链，则只要块被挖掘，更新就会生效。据ETH开发人员Afri Schoeden，该区块预计会在2019年1月16日被挖出。BCH分叉大战激战正酣，两大矿工集团也是水火不容，如今，ETH又要“分叉”？区块链行业真的遇到了危机吗？社区的共识崩溃了吗？投资者还有信心吗？本文基于以上疑问，帮大家梳理ETH分叉或升级的来龙去脉，以及BTC、ETH、BCH这一系列“分叉”背后所反映的区块链技术演化、共识本质以及区块链思维的内涵。

1.  升级背景

首先从离目前最近、也是目前比较热的ETH君士坦丁堡升级升级说起。

ETH的完整发展路线分为四个阶段，即”前沿”（Frontier）、”家园”（Homestead）、”大都会”（Metropolis）和”宁静”（Serenity）。ETH“大都会”又分为两个小阶段：“拜占庭”与“君士坦丁堡”。“拜占庭是第一阶段，已经在2017年10月完成”，ETH“君士坦丁堡”，指的是通过硬分叉的方式升级，进入“大都会”的最终阶段。因此从发展阶段来看，此次事件属于ETH生态发展的正常技术迭代，而不是社区共识破裂的“黑天鹅”事件。ETH一直采用POW机制，而即将到来的“君士坦丁堡”将首次引入POS机制，为第四阶段的全POS机制做铺垫，这将会减少矿工收益。直至到最后的“宁静”阶段，将完全抛弃POW机制，ETH网络将不再需要矿工挖矿。

2.  升级的原因

此次升级属于“大都会”的第二阶段，在ETH生态中早有规划，因此是水到渠成的事情，和BCH分叉导致两个矿工集团针锋相对有显著的不同。

从技术层面讲，随着ETH挖矿难度的增加，验证变得越来越慢，网络上的活动也将变得迟缓不堪，这被称为ETH难度炸弹或者ETH冰河时代。硬分叉ETH网络的主要原因之一是引入POS共识机制，推迟ETH冰河时代的到来，君士坦丁堡，更具体地说，EIP 1234，将冰河时代的到来推迟了12个月，除此之外还有其他技术层面的提升。

3.  主要升级内容

（1）EIP 145：由两位ETH开发人员Alex Beregszaszi 和 Pawel Bylica编写的技术升级，EIP 145详细描述了一种更有效的ETH信息处理方案，其称为逐位移动（bitwise shifting）；

（2）EIP 1052:由ETHcore开发人员Nick Johnson和Bylica所撰写，1052提供了一种优化ETH网络大规模代码执行的方法。

（3）EIP 1283：由Johnson撰写，其基于EIP 1087，这一提议主要了引入了一种针对数据存储更改更公平的定价方法，这可以让智能合约开发者受益。

（4）EIP 1014：由ETH创始人Vitalik Buterin亲自创建，此升级的目的是更好地促进基于状态通道和链外（off-chain）交易的扩容解决方案。

（5）EIP 1234：由ETH主要客户端 Parity发布经理 Afri Schoedon所倡导，这也是ETH此次升级中最具争议的部分，它会使ETH网络的区块奖励从3ETH减少到2ETH，此外还会延迟难度炸弹12个月的时间。

4.  升级可能带来的影响

（1）ETH首次引入POS的共识机制，且在不远的将来，ETH将保持POW和POS共识机制的混合模式；

（2）可改善开发人员处理时间的代码优化；

（2）为智能合约数据而进行的更公平的定价结构更改；

（3）部分代码的改进，可使状态通道等二层网络扩容方案更容易地在ETH身上发生；

（4）以及对ETH经济政策的修改。

5.  ETH硬分叉会产生新币吗？

ETH硬分叉是否产生新币的关键在于是否形成利益完全对立的两大矿工阵营各自挖矿并稳定出块。在社区共识层面，君士坦丁堡升级是ETH生态规划中“意料之中”的事情，而不是因为“黑天鹅”事件下的临时处理办法，得到了社区的一致同意，不存在分裂的情况，所以不会产生对立的利益阵营。从技术层面讲，与BTC不同的是，ETH多了一个制约矿工的难度炸弹，防止POW转POS的过程中矿工联合起来抵制，从而分叉出两条ETH区块链，因此，矿工维护旧的链在利益上不存在任何好处。由此推论，不会产生新的币。

6.  共识机制变为POS+POW

ETH此次升级带来的最大改变就共识机制将会发生改变，而共识机制是社区维持共识的基本前提，处理不好就有可能引起社区分裂，形成若干个利益对立的群体。ETH之所以坚持将最终的共识机制变为POS，是为了避免POW消耗大量能源的弊病，而没有在一开始就采用POS的共识机制，就是为了避免大家对这个共识机制的不认可，因此，采用POW逐渐往POS过渡的发展思路。

为了实施POS，ETH将采用Casper的共识算法，，一开始，它将是一个POW和POS共存的系统，区块的绝大多数交易还是采用POW协议，每100个区块有一个采用POS协议挖出，这将带来以下好处：（1）降低系统的整体能源成本、（2）无ASIC优势、（3）51%攻击变得更困难、（4）无恶意验证者、（5）创建区块、（6）可拓展性。

POS权益证明通过强制要求大笔的ETH安全保证金，代替计算机算力，以实现验证者的功能，进而形成一个非常巨大的加密经济学安全边际。

7.  为什么要减少区块奖励？

说到区块奖励，就得说到ETH的代币流通机制。与比特币2100万个供应上限不同，ETH选择不设定加密货币供应总量上限，总供应量每年都在不断增加，今年6月份，ETH的循环供应量首次超过1亿，且每年增长率大约为10%。从货币性角度来说，如果ETH代币作为整个生态系统的通货，那么每年大约10%的增发量显然不利于整个代币价值的稳定和经济系统的良性发展，且随着POS机制的引入，产生区块的速度将更快，因此若不降低区块奖励，ETH的增发速率将会加快，这无疑在通胀率已经较高的基础上雪上加霜，因此减少区块链奖励来抑制较高的通胀率是非常必要的，也因此得到了社区的一致同意。

然而，即使保持稳定且较低的通胀率，依然不能难以保障整个生态的“汇率稳定”。因为在经历2017年ICO快速发展进而导致ETH代币价值大幅上涨的历史来看，市场对ETH代币的投机需求非常强，随着2018年市场趋冷，ETH又遭受巨大的抛售压力导致币值大跌，在目前阶段，资本对币值的影响非常大。此外，即使类比现实世界的货币政策，央行调节通胀也是根据市场进行动态调节，企图依靠一个固定的增发率显然是不够的。

8.  V神反复强调的Casper共识算法是什么？

Casper是一种基于保证金的经济激励共识协议(security-dePOSit basedeconomic consensus protocol)，协议中的节点，作为“锁定保证金的验证人(bondedvalidators)”，必须先缴纳保证金(这一步叫做锁定保证金，"bonding")才可以参与出块和共识形成。Casper共识协议通过对这些保证金的直接控制来约束验证人的行为。保证金的引入解决了"nothing at stake"，也就是经典POS协议中做坏事的代价很低的问题。

Casper共识算法最引人注目的特点是可以激励诚实的矿工并且惩罚不诚实的矿工，对于试图去验证恶意区块的节点，其权益将会被扣除。

9.  让矿工“闻风丧胆”的难度炸弹是什么？

“难度炸弹”存在于由ETH基金会执行的原始ETH协议。ETH在设计之初就决定最终要采取权益证明（POS）去维护交易的安全性，取代效率较低，资源消耗大的工作量证明（POW）。挖矿的难度除了因为算力增长而增加之外，还有一个额外的难度因子呈指数级增加，这就是难度炸弹（Difficulty Bomb）。

ETH区块的难度提升主要是通过难度炸弹，每诞生十万个区块难度就会有一次暴增。

Casper的推出，挖矿难度将呈几何式的上涨。难度炸弹似乎是矿工头上的一柄达摩利斯之剑，也是保障ETH从POW过渡到POS的大杀器，难度炸弹导致挖矿成本激增，当挖矿需要更高成本时，矿工就不能生成很多区块。区块时间就会变得更长，再叠加出块数量减少，就导致矿工收益更低。

10.  分歧是绝对的，共识是相对的

下表总结了BTC、BCH、ETH不同阶段硬分叉的基本情况：

表1 BTC、BCH、ETH硬分叉基本情况情况

加密货币的发展总离不开分叉这个话题，我们不禁反思，分叉到底是加密货币设计的先天缺陷？还是社区治理的不足？还是说有一小撮分裂分子在有意地破坏社区的共识？或者从根本上说，加密货币的共识就是脆弱不堪的。

分叉真的是坏事吗？共识真的就在一次一次的分叉中消失殆尽了吗？

加密货币的共识机制是整个社区的灵魂，从最早的POW、到后来的POS、DPOS、PBFT，仍在不断演化，POW有去中心化和安全等优点以及能源消耗大、算力垄断等不足，POS以及DPOS效率更高、没有能源消耗等优点以及中心化程度高、容易形成财阀统治等不足。目前暂无成熟的共识机制能够得到广泛认可，也没有成熟的公链能够大范围应用到各产业发展。因此分叉是特定共识机制下的产物，也是技术更新迭代的正常过程，不同的共识机制以及每次分叉，都伴随着共识的重塑与异化。

共识即共同的认识，在一个多元化的社会或者社区，不同人的认知水平、思维方式均不同，加密货币社区的所谓共识，即一个社区在某一发展阶段对该币形成一致的发展合力，共识主要在技术方案的迭代、矿工挖矿、链上治理等过程中体现。区块链技术还处于非常早期阶段，从发展理念到基础设施均在快速的迭代，从业人员的认知也在不断演化，因此共识在时间和空间上均有一定的界限。

BTC曾在2013年和2015年均发生过硬分叉，前一次是因为区块格式在不同节点上产生分歧，后一次是因为对交易格式在不同节点上产生分歧。分歧是由技术迭代产生的，但是在矿工群体的利益权衡下，最终选择了一条链并形成了新的共识。之后发生的BTC硬分叉产生BTC和BCH，是因为不同矿工群体就是否对区块进行扩容产生分歧。可以看到分叉并没有结束BTC的生命，相反分叉后迎来了之后行业的爆发式发展。

从上述事件我们可以看到，BTC固然设计精美，但应用场景非常有限，随着BTC或者区块链技术逐渐从小众的极客圈走向大众进而为产业服务，技术的更新迭代在所难免，而社区持有不同发展理念或者利益诉求的群体逐渐从原始的那个大一统的共识逐渐剥离出，进而产生新的共识。不管是BTC分叉成BTC和BCH，还是BCH分叉成BCH和BSV，笔者认为，共识不存在“分裂”，因为共识本身是动态发展的。我们所崇尚的共识不应该是大一统的、一层不变的“原教旨”，而是能够适应区块链技术发展的、满足行业不同发展阶段、不同产业需求的动态的共识。如果旧的共识已经不能满足技术的发展需要，那么所谓的共识“分裂”不过是正常的蜕变，技术的新陈代谢。

图1 BTC、BCH、ETH分叉流程示意图

再将共识上升到一个层面，大到贸易战这种国际矛盾，小到企业之间的合作竞争，人类社会处处体现着共识，也时刻处在共识“破裂”与重塑的过程。丘吉尔借帕麦斯顿首相名言“大英帝国没有永远的朋友，没有永远的敌人，只有永远的利益”，形容国家关系，道出了国际社会的共识不过是利益演变的外在表现形式而已。

11.  分叉背后的区块链思维

传统互联网有典型的用户思维、流量思维、大数据思维、平台思维、跨界思维等，而区块链思维主要包括分布式思维、代码化思维、共识性思维等。

区块链的发展没有一个中心化的机构来统筹，因此在决策效率相比传统商业组织要低，但是更能体现公平的特征。每一次分叉都伴随热烈的讨论，甚至引起社区的激烈对峙，深刻体现着区块链的分布式思维，其本质是权责的去中心化。某条链的分叉等重大决策没有类似传统中心化世界的美联储、董事会等集权中心来确定，而是社区各方利益群体最终博弈的结果。即使在ETH社区里有V神这种“灵魂领袖”的人物存在，一旦其行为得不到社区的认可，最终也有可能被抛弃。这就是分布式思维的体现。

每一次分叉都伴随着对旧有共识的挑战，在旧系统达成的共识中，各利益主体已经达成了共识，分叉会对旧有的利益格局造成冲击，引起旧有共识的分化、重组最终形成新的共识。和互联网从用户的角度设计产品、与用户需求达成共识不同的是，区块链世界中，先与社区成员达成共识，再来形成之后的产品和服务，类似于按需生产。这深刻反映了区块链的共识性思维。

参考资料：

1、 https://www.jinse.com/lives/69696.htm

2、 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1607487557610771750&wfr=spider&for=pc ）

3、 http://www.elecfans.com/blockchain/796522.html

4、 https://www.8btc.com/article/273488

5、 https://blog.csdn.net/omnispace/article/details/79128465

6、 https://blog.csdn.net/sportshark/article/details/51905955

7、 http://app.myzaker.com/news/article.php?pk=59c881bb1bc8e04741000004

8、 https://www.8btc.com/article/124170

9、 https://www.55coin.com/article/2389.html

天机阁简介 ：天机阁（LD Research）成立于2018年7月2日，是一家致力于探索科技未知，以人类发展为动力，以“BASE Research for Solving Real Problems”为宗旨的研究院。

天机阁以BASE战略为核心，深入聚焦区块链（Blockchain）、人工智能（AI）、信息安全（Security）领域的基础技术和创新性研究，打造服务未来生活的应用生态（Ecosystem）。天机阁以产学研转化为抓手，在全球设立多个研发机构，其团队成员均来自加州大学、UIUC、浙江大学、谷歌、华为、高盛、魅族等国内外顶尖高校和科技公司，具有强大的科研和工程能力。