作者：Daniel Li
2022年万众期待的 ETH2.0 合并在即，此次升级包括：向权益证明(PoS)、分片链以及称之为“信标链”的新区块链核心转变，那么ETH为何选择合并？此次合并又有哪些风险和机遇？让我们通过下文来一探究竟。
以太坊为何合并？
作为公链之王的—以太坊，自2013年诞生以来依靠着与智能合约的紧密结合，实现了在区块链上开发区块链应用的功能。去中心化应用程序（Dapp）以及其他区块链技术形式获得了前所未有的发展，而其中诸多技术均构建于以太坊之上；去中心化金融（DeFi）领域相当一部分重大创新也是搭载在以太坊网络中运行。以太坊也因此成为了全球拥有最大开发者社群和 Dapp 数量最多的公链，并为后续Web3.0应用提供了生存和发展的土壤。
以太坊作为Web3.0时代的“世界计算机”发展前景是毋庸置疑的，但随着以太坊网络使用需求的激增使得可扩展性问题暴露出来，加之运行速度的缓慢和昂贵的手续费，让以太坊网络的使用体验越来越差。
在Qklink区块链浏览器上可以看到，目前PoW算法的以太坊区块链大约每15秒会打包一个区块，每个区块里会包含150-300笔交易，换算下来一秒也就只能处理10-20笔交易。要知道1946年诞生的人类第一台机算计，每秒钟就可以进行5000次的运算，作为承担未来Web3.0时代世界计算机的以太坊，未来所需要处理的数据每秒都是海量的天文数字，如果紧靠当下的运行速度是远远不够的。
以太坊若想成为引领Web3.0发展的平台，就必须做出改变。否则在持续创新求变的区块链行业，即便是作为当下区块链之王的以太坊也会被时代洪流所抛弃。
以太坊1.0-2.0的变化
1.信标链——信标链（Beacon Chain）是以太坊2.0的第一个功能，它能够管理验证者和协调分片链。并且作为实践基础引导其他方面的发展。
2.分片——分片是计算机科学中的一个常见概念——水平拆分数据库以分散负载的过程。在以太坊中，分片将通过创建称为“分片”的新链来减少网络拥塞并增加每秒交易量。
3.权益证明（PoS)——这是ETH区块链促进者的共识机制，称为验证者，它将取代工作量证明（PoW）模式下矿工的工作。验证者将验证网络上的交易，将证明发送到区块链。如果正确的话，验证者将获得区块链的奖励。如果他们错了，他们将被罚款。
以太坊合并带来哪些提升？
为了实现成为世界计算机的目标，以太坊在2014年诞生之初，就设定了4个发展阶段：Frontier （前沿）、Homestead （家园）、Metropolis （大都会）、Serenity （宁静）现在前三个阶段都已经完成，第四个阶段Serenity （宁静）是以太坊的最终形态，也就是我们常说的ETH2.0。
据以太坊开发者 Tim Beiko 透漏，以太坊的第四个阶段，ETH将会从工作量证明（PoW）向权益证明（PoS）迁移，也被称为“合并”，预计将于2022年9月19日结束。此次的升级会在安全性和去中心化的前提下，通过各种技术升级，解决长期以来困扰以太坊发展的速度、安全、能耗、昂贵的gas费用以及可扩展性问题。主要变化如下：
1.分片链技术为网络运行提供更多的通道
区块链的数据是一条链式结构，这条链要承担整个系统的全部功能，并且每笔交易要经过所有节点处理后才能确认，这样的处理效率自然快不起来。在ETH2.0中引入分片链（Shard Chains）将以太坊拆分成64条不同的链，64条链上有包含许多的节点。
拆分之后，数据处理的任务将分配给许多节点，这样可以并行处理交易，由原来全网所有节点，执行相同的智能合约，变成一个个分片内执行的智能合约，而每增加一条分片链都会像是增加了一条新的赛道，将以太坊从单车道的小马路升级成了多车道的高速公路。
车道多了数据并行处理能力自然就增强了，分片链可以极大地提升以太坊网络并行交易、信息存储和处理的能力，提高以太坊网络的吞吐量，保守估计可以将吞吐量提升64倍，数据处理量提升百倍以上。
并且ETH2.0建立以后可以兼容ETH1.0，1.0上的所有历史数据、交易记录或资产都将被保留，而现行1.0的链也将会成为2.0的一个分片链，继续服务1.0上的智能合约。所以在合并期间，我们的ETH1.0资产不用做任何处理，系统合并后，ETH1.0资产将自动转化为ETH2.0。
2.兼顾速度的同时保障网络安全和去中心化程度
ETH2.0引入的分片链的方式极大的提升了以太坊网络的运行速度，但同时也引发了一个新问题，就是网络安全性和去中心化程度下降，原来我们想在以太坊网络中作恶使坏，因为共识机制的原因，我们必须要搞定全网的大部分节点才可以，而分片链技术把节点分散到一个个小的区域中，我们只需要搞定某个小区域中的大部分节点就可以作恶。
为了避免上述问题，分片链采用了非常重要的随机分配机制，它专门有一个地方来负责生成随机数，把节点随机分配到各个分片中，这样的话，想要作恶的人，就很难知道每一个分片中有哪些节点，作恶成本会大幅增加。同时信标链还会随机分配质押人来验证分片链，这成为质押人难以串通并控制分片的关键机制。因此，质押人想彼此串通并控制分片成功的几率在万亿分之一以下。
3.PoS比PoW节省90%能耗
ETH1.0采用的是PoW挖矿机制，大家都可以通过矿机算题获得出块资格赚取ETH奖励。在PoW挖矿机制里没有对参与挖矿的机构进行筛选，理论上只有你有矿机，就可以参与ETH的挖矿。而ETH1.0唯一可以做的就是通过调节题的难度来保证一定时期里出块数量的稳定，从而保证链的稳定性。
这样一来从事挖矿的人员数量没有了限制，在有利可图的时候参与挖矿的机构和个人数量是非常恐怖的，而且挖矿又是一项特别耗电的工作，每年因此消耗的电力是非常巨大的。根据 Digiconomist 的数据，全世界各地的矿工每年挖矿的耗电量高达93.98万亿瓦时，接近940亿度电，也因为耗电的原因，挖矿一直以来都被多国所禁止。
而升级之后的ETH2.0对于这一点做了极大的改善，就是将PoW挖矿转成了PoS挖矿，大家可以通过质押ETH获得出块资格，赚取奖励。从线下的设备挖矿，转变为线上的质押挖矿，变得更节能，因为通过PoS挖矿将会使用更少的计算能力来创建块。据以太坊基金会估计ETH 2.0的能源消耗将比ETH 1.0减少99.95%。
在ETH1.0中PoW挖矿业务是一项竞争非常激烈的业务，矿主需要在挖矿硬件和功耗方面进行大量投资，早前计算机显卡价格一直居高不下，很大一部分都是因为PoW模式下矿工内卷无节制的挖矿所导致，而随着PoS模式的引入，计算机显卡的价格呈现了断崖式的下跌。从这点来看，以太坊合并对加密资产行业内外都是有好处的，同时更低地能耗也会让ETH2.0挖矿获得低碳环保的标签，被更多的国家所接受。
4.ETH2.0 为 gas 费用提供了降价空间
以太坊高昂的gas费用一直是用户和开发者的痛点，这些也被其竞争对手Solana, Fantom, NEAR, Cardano等 Layer 1协议所利用。在ETH2.0中这些问题将会得到改善。
一方面：在PoS模式下，ETH2.0改变了其费用的结构，同样的交易可以让用户支付更少的费用。
另一方面：PoS模式转为线上质押挖矿，不需要采购昂贵的挖矿设备和支付巨大的能耗费用，出块的成本自然就降低了，gas费用就有了降价的空间，这对用户和验证者都是有益的。
ETH2.0合并后的影响
以太坊的合并是基于多方利益的共识需求以及ETH的未来发展，从工作量证明 （PoW）转变为权益证明 （PoS）是大势所趋，目前看来已经没有变数。然而在众多支持合并的声音中依然会有质疑的声音。
矿工何去何从？
在此轮ETH的升级中，遭受最大损失的，无疑是PoW矿工，因为在以太坊由 PoW转PoS挖矿后，原有的PoW矿工将不能继续参与以太坊挖矿。而这部分矿工如何妥善处置是ETH合并所面临的最大难题。
虽然以太坊创始人V神 Vitalik 在ETH CC大会上回应矿工意见时称，不会停止将以太坊转为PoS，并建议持PoW的矿工转向ETC。然而对于此项建议，有人并不买账，他们认为当前的ETC接不住ETH矿工的算力，对于矿工最有利的方案就是在以太坊主网转PoS的时候进行硬分叉，搞出一条 ETH-PoW。
并且Chainlink 社区大使 ChainLinkGod.eth 更是发文直指核心问题：“在PoS合并后，矿工们继续在非规范的PoW版本的以太坊上生产区块并不是一个真正的问题。随着所有链下依赖关系被破坏，估值下降，它将是一个完全无法使用的生态系统。仅适用于转储分叉代币。”
矿工的如何处置目前尚未有定论，如果不能给出一个双方都能接受的方案，以太坊再次分叉将不可避免。而分叉就意为着资源和渠道的分离。虽然分叉会创造更多的方向，但是无意义的分叉也会导致ETH生态系统过度重叠，影响其后期的发展。
利好智能合约开发者？
ETH2.0的低成本和高速度将允许更多类型的DeFi交易成为可能，并为新的和不同类型的代币、NFT和其他分布式金融应用程序提供机会，这些应用程序在ETH 1.0中常常无法很好的实现经济意义。
低成本和高速度，带来的另一个好处就是可以让更复杂和更便宜的智能合约。以太坊通过汇总和分片，可以让所有交易数据以比之前基于区块链的常规方式更便宜的方式捆绑并在以太坊上应用，且汇总所需的计算负载是在链下完成的，减轻了链上的负担，提高了吞吐量和交易效率。而吞吐量和交易效率的提高又会反过来促进ETH2.0降低成本，这样ETH2.0进入了正向循环发展。
此外合并后的ETH2.0最大的收获就是在去中心化和民主化上前进了一大步，在未来的ETH2.0（Serenity）阶段，用户可以通过提供计算资源并抵押32枚ETH来成为验证者并参与到挖矿中，而在ETH1.0中普通用户需要购买价格昂贵的硬件矿机才能参与到挖矿，ETH2.0降低了挖矿的门槛，让更多的用户可以参与到社区里来，为以太坊的网络安全保驾护航。
总结
2022年将会是ETH2.0诞生的元年，这个过程许多人等了很久，中间也出现了许多波折，包括当下的矿工如何妥善处置依然没有得到解决，但是ETH1.0升级为ETH2.0工作量证明（PoW）转向权益证明（PoS）已经不可改变，新旧事物的转换本来就是难以避免的，而这些不断升级的协议以及政策的演变，也向投资者展示的更重要的信息——以太坊仍然是一个积极开发的项目，它拒绝停滞和过时。
正如V神所希望的那样，我们期盼未来能看到一个强大的去中心化金融体系，一个强大的ENS生态体系（Ethrerum Name Service，以太坊域名服务），具有各种ZK证明（包括身份），去中心化自治组织DAO控制大量资本，并将它们扩展到加密资产领域之外，做真正有用的事情。
