科普：一文了解以太坊上海升级的“前世今生”与未来走向

作者 | Hashkey Group 

文章发布于2月

你听过以太坊上海升级吗？了解此次重大升级的具体内容吗？以太坊上海升级是继以太坊合并 (Ethereum Merge) 以来，以太坊区块链发展的又一重大事件。2022 年 9 月的以太坊合并，让区块链网络完成过渡到权益证明 (PoS) 共识机制。这次的上海升级，重点之一就是开放让以太币 (ETH) 质押者可以提取其以太币。以下将为你详细介绍：以太坊升级的主要内容、具体实施时间，以及可能是最多人关心的问题：以太坊上海升级可能对投资者与市场带来什么影响？

以太坊上海升级是什么？

作为以太坊区块链的重大更新，以太坊上海升级的主要目标之一，是让已质押在以太坊信标链 (Beacon Chain) 智能合约的以太币 (ETH)，可以开放提取。2022 年实施的以太坊合并，让以太币持有者可以将以太币锁定在以太坊信标链的智能合约中。以太坊顺利完成上海升级，如此大量的以太币就可以解锁，对区块链发展、以及市场的影响值得关注，绝对是年度重大事件。 

背景：以太坊合并与权益证明机制

去年完成的以太坊合并 (The Ethereum Merge) ，是以太坊社群经过数年开发与测试、成功实施的重大升级。在 2020 年，以太坊推出采用权益证明共识机制的信标链 (Beacon Chain)，信标链开始与以太坊主链并行运作。所谓 “权益证明”(Proof-of-Stake) 共识机制，即是让区块链网络毋须透过矿工挖矿、而是改为由网络节点锁定加密货币的方式，达到维持网络正常运作、处理交易的效果。

信标链成功运作一段时间后，以太坊区块链顺利合并。简单来说，以太坊合并即是将以太坊原本的执行层 (execution layer)，与新的权益证明共识层（即“信标链”）结合起来。 

在以太坊权益证明机制下，要成为以太坊网络的验证交易、生产区块的节点，门槛之一是要通过以太坊智能合约锁定（ 又称“质押”）至少 32 个以太币 (ETH)。另一方面，市场上亦有多家质押服务提供商出现，接受用户将他们的以太币委托到服务商锁定、并提供奖励。在权益证明机制下，验证节点便负责验证交易、保护以太坊区块链正常运作。此设计让区块链网络毋须倚赖需要大量能源进行的“工作量证明” (Proof-of-Work) 挖矿模式，旨在使以太坊能源损耗降低 99.9% 以上。

以太坊合并的技术难度甚大、堪比为持续飞行中的火箭更换引擎。在 2022 年 9 月 15 日，以太坊顺利实行合并。完成后，以太坊就迎来下一个重大更新：上海升级 (Shanghai Upgrade)，主要旨在让已质押的以太币可以开放提币。 

Proof of Stake: The Making of Ethereum and the Philosophy of Blockchains，作者：Vitalik Buterin。

上海升级历史：以太坊创办人 Vitalik Buterin 与 HashKey 董事长肖风博士

以太坊区块链下一次重大升级，以 “上海”为代号，显示出以太坊与上海这个城市也有深厚渊源。

作为关于以太坊区块链升级的背景，自 2015 年推出以来，以太坊区块链已经实施了以下多个重大升级：拜占庭 (2017年)、君士坦丁堡 (2019年)、圣彼德堡 (2019年)、伊斯坦布尔 (2019年)、柏林 (2021年) 和伦敦升级 (2021年)。

这些升级的代号都是以以太坊基金会举办年度大会 DevCon 的城市命名。至于下一个重大升级的代号，如同 HashKey 集团董事长肖风博士指出，自然是来自于 2016 年的上海 DevCon 大会、以及当年发生的一段历史。在上海 DevCon 大会发生前一年 (2015年)，HashKey 集团通过附属公司投资以太坊、成为以太坊的早期投资者之一。

HashKey 集团董事长肖风博士，早前获邀为书籍 The Infinite Machine 的中文版本撰写序言，就提到他与以太坊联合创办人 Vitalik Buterin 合作的经历。2015 年 4 月，Vitalik 来到上海，二人首次见面。

HashKey 集团董事长肖风博士

在以太坊发展的早期阶段，肖风博士已经与 Vitalik Buterin 就如何加速推动区块链技术在中国的应用进行深入讨论。在 2015 年，肖风博士就以万向区块链实验室的名义，向以太坊资助 50 万美元。此项投资实际地协助以太坊在区块链的发展路向上重回正轨。此后，Vitalik Buterin 与肖风博士持续紧密合作，包括积极参与一年一度的万向全球区块链峰会和 2016 年的上海 DevCon 大会。

肖风博士在《点对万物：以太坊与未来数字金融》的序言提出：“The Merge 不仅是以太坊发展史上的重要时刻，也注定是区块链技术发展史上的重要时刻！”

“在 The Merge 之后，以太坊在性能、可扩展性方面也可以为大规模应用提供支持。按照以太坊基金会的说法，10年时间内，以太坊将能达到1000万次/秒的事务处理量（TPS）。根据我个人的观察，类比互联网协议的发展过程，未来几年时间，区块链协议也会逐步被市场的力量推向集成为统一的协议堆栈；而以太坊之外的其他公链，可能会成为以太坊的子链、侧链，或者分片、分区，从而达到一个区块链世界互联互通的理想世界。” -- HashKey 集团董事长肖风博士。

以太坊上海升级：对质押者、投资者有什么影响？

以太坊上海升级的重点，是让质押者可以提取已质押的以太币(ETH)。

随着以太坊实施权益证明 (PoS) 共识机制，该机制下以太币持有者可以通过质押一定数量的以太币，获得参与以太坊网络验证的资格。

而自 2020 年上线以来，以太坊信标链 (Beacon Chain) 已经开始接受以太币质押。

2022 年，以太坊开发者为了更加聚焦技术重点，就没有在以太坊合并当中包括提取已质押以太币的功能。因此，信标链的以太币质押者，尚未能提取到以太币或相关的代币奖励。

质押在信标链的以太币数量、质押者的数量，都出现倍数级的迅速增长。

以太坊上海升级的质押 ETH 提取限制

假设以太坊完成上海升级后，会否出现大量质押者提走以太币的情况？截至撰文之时，已质押在信标链的以太币 (ETH)，占以太币总供应量的 13% 以上。既然以太坊上海升级就是以开放质押以太币提取功能为重点，随着实施日期逐渐接近，市场自然密切关注以太币投资者和相关市场人士、可能发生的抛售活动。确认可以提取已质押以太币后，想要解除质押、转投其他机会者，终于可以选择提走以太币。对于持有以太币但没有质押的市场人士来说，市场走势的不确定性也可能令他们作出相应的操作。

当质押在以太坊信标链的以太币，一下子全部容许开放提走，会否直接造成大规模市场波动？答案是不太可能的。因为以太坊上海升级包含了提币限制及排队机制。以太坊将为质押在以太坊信标链的以太币作出提取限额机制，在每个 epoch 即约每 6.4 分钟，只能有 6 个验证节点可以提取质押的以太币。以此估算，在上海升级后以太坊每天只会容许大约 43,200 以太币被提取。

根据估算，如果所有信标链质押者都提取他们质押的 ETH 代币，而新质押者数目为零的话，过程将需要 300 天左右。

而且根据以太坊基金会，提取的速率限制将会根据质押的 ETH 总量而调整。

以太坊上海升级会在什么时间实施？

根据以太坊开发者的计划，以太坊上海升级将在以太坊合并之后的 6 至 12 个月内启动。为确保将延迟和潜在技术问题缩减至最少，以太坊开发者决定将开放解除以太币质押列为上海升级的优先处理功能，这即是以太坊改进提议 “EIP-4895: Beacon Chain Push Withdrawals as Operations”。

以下是根据公开资料整理而成的以太坊上海升级开发历程:

• 2022 年 10 月: 为准备以太坊上海升级，以太坊开发者启动代号“Shandong”(山东) 的测试网络以查找错误和潜在问题。

• 2022 年 12 月: 以太坊开发者暂定 2023 年 3 月在以太坊主网实施上海升级。

• 2023 年 1 月: 在以太坊核心开发者会议上，以太坊开发者确认上海升级将会以推出解除以太币质押为优先重点，计划在 2 月底前发布上海升级的公共测试网络。

以太坊上海升级后的技术路线：分片（Sharding）？

以太坊区块链升级计划与路线图。来源：@trent_vanepps.

实际上，以太坊上海升级除了解锁信标链以太币质押以外，原本还考虑包含了其他改进提议。但是为了降低延误的机会，以太坊开发者决定上海升级不会纳入这些提议。

这些提议包括称为“proto-danksharding”的改进提议 (EIP-4844)，即是以太坊区块链分两阶段实施分片 (sharding) 架构的第一步。在以太坊上海升级顺利完成后，上述的 proto-danksharding 提议有望在 2023 年内稍后正式发布详情。若以太坊升级进展按计划进行，下一个重大升级的主题就是实现数据分片升级。

简单而言，实现数据分片升级，旨在将以太坊的部份工作重担，分散到同时协作的较小型区块链上。分片有望为以太坊带来更多储存及存取数据的容量，让以太坊区块链更快、可扩展性 (scalability) 更大。同时，分片有望使二层网络 (Layer-2) 技术方案的交易费用更低，又能保持采用以太坊区块链安全保障的优势。

以太坊区块链的分片升级，有望在 2023 年和 2024 年推出。

结语

以太坊上海升级将是以太坊区块链发展的重要时刻。这次升级既以中国城市上海命名，自然反映出上海在以太坊发展早期的渊源与角色。以太坊上海升级的主要目标是开放质押在以太坊信标链的以太币得以提取，为质押者提供解锁提币的选择。以太坊上海升级是以太坊区块链提升可扩展性和去中心化建设的又一大步，势将成为以太坊发展历程上的重大事件。