一、什么是以太坊升级
以太坊升级最初被称为「ETH 2.0」或「宁静(Serenity)」,是一次规划已久的以太坊网络重大升级,将使以太坊网络具有更好的可扩展性、安全性和可持续性。

二、为什么要进行升级
众所周知,以太坊正面临着网络拥堵、运行节点门槛高、能源损耗大等诸多问题。通过这次升级,以太坊将由 PoW 共识机制转变为 PoS,并引入分片机制,从而大幅减少对能源的需求,能够同时处理更多交易并提升网络安全性。

1.可扩展性
以太坊主网(Layer1)每秒只能处理大约 15 笔交易,而链上每天有超过 1,000,000 笔交易发生,导致网络拥堵,交易费用也随之增加。通过引入分片机制,将数据存储需求分散到整个网络,验证者将不再需要存储所有数据,从而让基于 Rollup 技术的 Layer2 扩容方案发挥其最大功能,实现 TPS 的指数级提升。
2.安全性
以太坊从 PoW 共识机制转变为 PoS 后,维护网络安全的验证者须将大量 ETH 质押到协议中。如果验证者恶意攻击网络,其质押的 ETH 会被协议自动销毁。通过这种惩罚措施,PoS 可减少 51% 攻击等协同作恶动机,从而提高安全性。
3.可持续性
PoW 机制下以太坊的能耗约为 112 太瓦时 / 年,二氧化碳的年排放量则与新加坡整个国家的排放量相当。而基于当前信标链的能耗预估,以太坊转为 PoS 机制后总能耗可减少约 99.95%。

三、以太坊升级的三个阶段
以太坊升级分为三个阶段:信标链、合并和分片。

信标链

信标链已于 2020 年 12 月 1 日正式上线。

信标链是基于 PoS 共识的区块链,将为整个以太坊网络提供共识基础,为后续的分片链升级铺平道路。

用户可质押 ETH 至信标链存款合约中。但需要注意,信标链存款合约中的 ETH 质押是单向的,预计在合并后的 6~12
个月上海升级开启转账功能后,用户才可取回质押的 ETH 本金和收益。

合并
以太坊主网已于 2022 年 9 月 15 日完成了与信标链的合并。

合并指将以太坊主网由 PoW 共识机制升级为 PoS
机制,成为一个分片链,并和信标链对接。这将使整个网络的权益得到保证,并标志着高能耗挖矿的结束。

分片
预计上线时间:2023~2024 年

通过将网络拓展到 64 个分片区块链,扩展以太坊处理交易和存储数据的能力,并与 Layer2
协同工作。同时,分片将分多个阶段推出,旨在提高以太坊的可扩展性和容量。

四、「合并」并不是终点
「以太坊合并」是以太坊升级过程中的重要步骤之一,备受业界期待。但是,「合并」并不是以太坊的最终升级,根据以太坊创始人 Vitalik Buterin 在 2021 年 12 月发布的路线图,以太坊的未来发展需要达成五个目标,分别是:

1.The Merge:即目前热议的「以太坊合并」,升级为 PoS 机制,减少能源消耗。
2.The Surge:通过引入分片,提高以太坊网络的可扩展性。
3.The Verge:优化以太坊的存储情况,并助力减小节点大小。
4.The Purge:力争减少验证者所需的硬盘空间,简化存储,减少网络拥塞。
5.The Splurge:其他更多有意思的升级,力争确保以太坊网络在实现前面 4 个战略目标后,依旧保持平稳运行。
可见,「合并」仅仅只是以太坊未来路线图实施计划中迈出的第一步。