以太坊合并前后5大维度数据对比

1，以太坊合并是为了分片做准备，其次才是环境更友好，更高的安全性和去中心化程度。

2，主网合并的复杂度远超测试网，我们对9月19日能否如期合并持悲观态度。

3，合并完成后，ETH将减产90%，质押释放的ETH无法覆盖Gas燃烧，以太坊极有可能进入通缩时代。

4，合规将成为PoS以太坊网络的达摩克里斯之剑。

5，从短期来看，以太坊合并为质押赛道带来发展红利。从长期来看，STaaS的发展主要靠公链生态繁荣和赛道本身的创新。

以太坊合并（The Merge）近在咫尺。

根据开发者电话会议，3个测试网中，Ropsten、Sepolia已经成功合并，最后一个测试网Goerli的合并预计在8月第2周进行。9月初将部署Bellatrix更新。然后是为期2周的合并部署。如果一切顺利，主网合并预计在9月19日前后进行。

来源：https://blog.ethereum.org/

合并是以太坊历史上最重要的升级。作为生态最大、最复杂的区块链，它将首次完成共识机制从PoW向PoS的转换。这在区块链历史上应该是前所未有的。如果成功，以太坊合并将给其他区块链提供一个重要的范例。

为什么要合并？

我们所说的以太坊合并是指以太坊主网和信标链（Beacon Chain）合并。整个以太坊网络将继承原来主网的交易状态，信标链会被合并进去作为共识层。合并后最直观的改变就是以太坊的共识机制从PoW变成PoS。

合并前是PoW（工作量证明）机制。节点暴力计算，争夺出块权，获得收益。在这个过程中，为了确保网络安全，需要有较高比例的节点存储所有（或者大部分）数据，每个节点都要参与交易验证。节点被无差别对待，所有交易也被无差别处理。

合并后是PoS（权益证明）机制。出块节点（提案人，Proposer）和验证节点（验证委员会，Committee）被随机选出。等到合并后的下一个阶段“数据分片”实现，不同节点可以各自只存储部分数据，验证也只由被选出的Committee负责进行。

这实际上降低了节点门槛，也减轻了以太坊的数据存储压力（不必永久存储所有数据），是通过优化主网运行规则来扩容。需要注意的是，PoS并不能带来扩容，扩容依赖于分片的实现。

• 为分片做准备

以太坊网络之所以转变为PoS是为了分片做准备。实际上PoS和分片的组合在官方文件中获得了认可。以太坊官网中写道“信标链（PoS）将处理/协调分片和质押人网络。”

笔者认为，合并的终极目标是扩容，扩容要通过分片+Rollup实现，为了分片，以太坊网络需要先转变为PoS，因为PoS和分片在逻辑上更为一致。PoW考虑全局性，而PoS和分片则都用到“随机数”的元素，它们都追求“最小的充分性和必要性”，减少存储/验证冗余。

其次才是为众人称道的环境更友好，以及更高的安全性和去中心化程度。

• PoS对环境更友好

PoW网络出块是算力竞争，这种竞争对机器、电力提出越来越高的要求。以最典型的PoW网络——比特币为例，根据剑桥大学此前的数据，比特币网络一年的耗电量大约是1213.6亿度，超过阿根廷、荷兰、阿拉伯联合酋长国全年耗电量。

虽然以太坊的耗电量远低于比特币，但是作为一个新兴科技领域的代表，它也在追求变得更加环境友好。

据了解，合并之后，以太坊网络的耗电量将减少99%以上。10万次Visa交易大概消耗149度电，相比之下，合并后的PoS以太坊网络进行10万次交易只消耗0.667度电。

把耗电量类比成高度，数据和图片引用自：海外独角兽

• 安全性和去中心化程度

至于网络安全性和去中心化程度，Vitalik曾讨论过他认为PoS相对于PoW更具优势的原因。

整体而言，PoS节点的参与门槛更低。比特币PoW节点间的竞争已经“进化”到ASIC，除了资金外还有机器搭建、运维门槛，普通人无法参与。

PoS网络无法拒绝任何人成为节点（或者节点的一部分）。虽然32 ETH现在意味着4.5万美元左右的高资金门槛，但是已经有越来越多的服务商支持小额ETH质押，PoS在机器、操作上的门槛也更低。

此外，根据Vitalik给出的一些数据，PoS网络的攻击成本高于PoW网络。在被攻击后，PoS的恢复能力也优于PoW网络。（后文会有介绍）

在广受争议的PoS导致富者更富问题上，因为PoS支持的参与群体更广泛，节点的质押+Gas收入会被分摊（相当于以小节点的数量优势减缓巨鲸财富增长）。Vitalik认为，以太坊转成PoS后，财富集中程度的翻倍可能要花一个世纪，在这个过程中，ETH的重新分配，如消费、慈善捐赠，也会减缓财富集中趋势。

目前来看，PoW和PoS的安全性和去中心化程度到底孰优孰劣还没有定论。

合并前后的信标链

基于上述原因，以太坊确定了分片+Rollups+PoS的未来发展路径。

作为发展路径的第一步，信标链和现行以太坊主网的合并已经提上日程。合并预计在9月19日前后进行。

• 合并前

就好像空间站（以太坊主网）要增加新的模块（信标链），飞船（信标链）要提前为对接（合并）做准备，信标链的准备工作至少开始于2020年12月1日。

2020年12月1日，以太坊推出信标链，从推出之日起至今，信标链一直与以太坊主网并行运行，彼此独立。

信标链是一条PoS链，负责出块的提议者（Proposers）和负责交易验证的验证委员会（Committee）从质押ETH的验证者中随机选出。

所以从上线的第一天开始，信标链就支持了ETH质押/存储功能，通过质押32个或更多ETH，你能成为验证者，获得质押利息。目前ETH的存入还是一个单向的过程，ETH和利息的提取要等到合并后的上海升级之后。

现在信标链除了质押ETH，随机选择节点出块和验证，对节点进行奖励和惩罚，维持网络正常运行之外，没有其他功能，目前它不支持账户和智能合约。

相比之下，现在的以太坊主网则是一条承载着成千上万应用，数千亿美元链上资金，以及要同时承担共识、数据可用、交易执行三个功能的PoW链。

• 合并后

等到信标链合并到以太坊主网，以太坊的PoW共识层将被替换成信标链（PoS），交易状态则是继承自原以太坊主网。

来源：Danny Ryan

信标链将协调质押网络，类似于一个中枢记账本，记录验证者名单，对验证者进行奖励和惩罚，合并后信标链成为以太坊整体的一部分，应该也会同时承担交易执行、数据可用的职责。在分片实现后，信标链还将协调分片网络。

从当前的规划来看，以太坊未来的发展路径是想要通过优化主网共识（PoS），优化数据存储/验证效率来提高主网性能，同时外接“假肢”——Rollup，交易执行主要向Rollup拓展。

因此，整个过程可以看做是向Rollup承接以太坊交易执行层，以太坊Layer1作为更高效的数据有效层和共识层过渡。未来的发展不排除这种情况：以太坊Layer1退居幕后，Rollup成为交易执行的高可扩展性机器，以太坊Layer1为Rollup数据有效性和共识提供保障。

为了推动共识机制从PoW向PoS转变，以太坊还设置了“难度炸弹”。“难度炸弹”会使PoW计算难度指数上升，从而劝退矿工，确保以太坊在合并后成为“纯粹”的PoS链。对于矿工群体，已经有人预测以太坊分叉的可能。

合并现状

以太坊的合并需要由代码变动来实现。尽管合并以“最小破坏”为原则，但是因为牵扯到大量的应用和资金，这一过程必须谨慎。节点和DApp开发者可以根据https://ethereum.org/en/upgrades/merge/提示进行操作。

在主网合并前，以太坊分别在Kiln、Ropsten、Sepoli、Goerli测试网上进行合并测试。目前Kiln、Ropsten、Sepoli已经成功过渡到PoS。Goerli的合并预计在8月11日进行。

由于Goerli是最接近以太坊主网的测试网，Goerli合并测试比较重要。这之前将分别在Goerli、主网上进行影子分叉测试。影子分叉是合并的试运行，此前的影子分叉中不是没有问题。

再考虑到测试网合并并不是真正的以太坊主网合并。以太坊主网上运行着数千个节点、55万多个代币智能合约、数以万计的DeFi、NFT应用，相比之下，测试网中的应用和资金要轻便许多，以太坊主网的合并复杂度远超测试网。

再加上以太坊的合并已经经历过多次延期。江卓尔也表示，还有大量的应用没有开始测试合并。因此，我们对9月19日能否如期合并不抱乐观态度。

在信标链方面，目前验证者数量已经超过41万个，ETH质押数量超过1310万个，占到总供应量的约11%。从上线至今，信标链一直稳定运行，信标链已经为合并做好准备。

信标链现状，来源：beaconcha.in

合并前后5大维度数据对比

合并前后，以太坊网络会出现一些变化。哔哔News将从去中心化程度、安全性、节点收入、代币供应、合规风险5个维度进行对比和说明。

·去中心化程度

合并前，以太坊活跃节点数量维持在数千个，高峰期曾达到12569个（目前活跃节点处在数百个的低谷期）。这些节点分布在全球各地。无论是从数量还是地理分布上看，PoW的以太坊网络去中心化程度已经很高。

以太坊PoW节点分布，来源：etherscan.io/nodetracker

相比之下，未来将接棒PoW的信标链验证者数量更多。目前信标链验证者（质押32 ETH的客户端）超过41万个。

需要注意的是PoW网络中的节点区分大小，不同的节点算力水平不一样，而信标链中每个验证者背后都质押了32 ETH，份额相同，没有差异。可能存在大量验证者由同一个巨鲸掌控的情况。所以仅从节点数量进行对比无法完全说明问题。

当我们比较去中心化程度时，我们也该考虑网络的参与门槛。尽管以太坊PoW的竞争还主要停留在GPU阶段，但是合并后，参与门槛有望降低。

PoW时代，要参与以太坊网络，你需要有专门的机器，并且机器成本不低，机器还在经历着持续的迭代。PoS时代，以太坊网络对于机器、机器操作和维护的要求都有所降低。用户也可以直接通过质押服务商以小额ETH参与质押，能进一步免除机器配置、运维上的麻烦。

所以，以太坊合并后支持的参与群体会比PoW更加广泛，你只要有ETH就可以参与。

PoS可能会带来财富集中问题，这是很多人对以太坊合并存疑的一个重要原因。事实上，任何系统都无法阻止资源、财富的集中倾向。

考虑到以太坊的参与群体更为广泛，并且质押的代币可收回有利息，相比于机器折旧和淘汰，参与者更愿意在质押中投入成本。“小节点”的数量和持续参与能缓解巨鲸财富增长的速度。Vitalik认为以太坊网络的财富集中程度翻倍可能需要一个世纪的时间长度。

但无可否认的是，PoS的以太坊网络对于巨鲸而言确实没有门槛，他们的财富优势将得到最大程度的发挥。

• 安全性

在安全性方面，Vitalik曾发文论证合并后的以太坊网络更加安全。论证从攻击成本、攻击后恢复难易程度进行说明。

1）攻击成本

假设网络每天有$1的区块奖励，攻击此网络所需的成本是多少？

基于GPU的PoW网络

你可以租到便宜的GPU，所以攻击网络的成本就只是租到足够的GPU算力以超过现有的矿工。每产生$1的区块奖励，现有矿工的成本将接近$1 (如果成本高于$1，矿工会因为无利可图而退出，反之新矿工就会加入进来)。因此，攻击网络的成本只需要高于$1/天，而且可能只需要持续几个小时。

总攻击成本：~$0.26（假设攻击6小时，攻击成本为>$1/24*6），且因为攻击者可以收到区块奖励，这个数字还有可能压到零。

基于ASIC的PoW网络

ASIC其实是资本成本：当买进ASIC时，你预期大概可以用两年，因为它会慢慢耗损或是被性能更好的硬件取代。如果一个链被51%攻击了，社群可能会更换PoW算法来做出应对，而这时你的ASIC就会失去价值。平均而言，PoW节点成本约为1/3的经常性成本和2/3的资本成本。

因此，每$1的区块奖励上，PoW节点每天会花~$0.33在电力与维护上，~$0.67在ASIC上。假设ASIC可以用大约2年，矿工会需要为单位ASIC硬件花费 $486.67。($486.67= 365天 x 2 x $0.67）

总攻击成本：$486.67 (ASIC) + $0.08 (电力与维护，0.33/24*6) = $486.75

PoS网络

权益证明的成本几乎是百分百的资本成本（质押的币）。唯一的营运成本是运行节点的成本。和ASIC不同的是，质押的币不会贬值，而且当你不想质押了你还可以在一段短时间内取回质押金。因此，参与者应该会愿意为同样程度的奖励付出比ASIC的情况更高的资本成本。

让我们假设~15%的质押利率足够吸引人们质押 (这是ETH合并后的期望APR)。因此每天$1的区块奖励会吸引相当于6.667年资金（$1 / (15%/年）的抵押，换算为金额为$2,433（$1/天 x 365 x 6.667）。

节点消耗的硬件与电力成本很小，每一千元的电脑可以抵押成千上万的资产，而且每月~$100 的电力与网费也算足够。但保守来说，我们假设这些经常性成本是抵押总成本的 ~10%。所以我们只有每天$0.90的区块奖励对应到资本成本，因此我们还要把上面的数字减少~10%。

总攻击成本：90% * $2,433（资本成本）+$0.10/24*6（电力）= $2,189

笔者补充：PoW网络中要实现攻击，需要满足>50%算力，以太坊合并后的PoS网络中，根据一些人分析，1/3的质押份额是一个比较重要的安全阈值。在这种情况下，0.26/2