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ETH升级全面解读:从PoW到PoS的技术革命

月夜之吻

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发布时间:2025-02-26 15:23:13

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来源于php中文网

原创

本文全面解读了以太坊从工作量证明(PoW)机制向权益证明(PoS)机制的重大升级。  由于PoW机制存在高能耗、低效率等局限性,且无法满足行业发展对区块链可扩展性、速度和效率日益增长的需求,以太坊启动了这一升级。文章对比了PoW和PoS两种机制的原理和优缺点,详细阐述了“合并”(The Merge)、Dencun升级以及未来分片等关键升级历程,并分析了此次升级对经济模型、生态系统以及开发者、用户和矿工等方面的影响,最后探讨了升级过程中面临的技术、社区和监管等方面的挑战。

ETH升级全面解读:从PoW到PoS的技术革命

以太坊从 PoW 到 PoS 的升级是区块链领域的一次重大变革,以下是全面解读:

升级背景

  • PoW 的局限1
    • 能耗问题:在 PoW 机制下,矿工需通过计算难解的数学问题竞争记账权,能耗极高,与当前可持续性和环保的趋势相悖。
    • 性能瓶颈:以太坊 PoW 每秒仅能处理约 15 笔交易,面对去中心化应用爆发式增长,交易拥堵、Gas 费飙升等问题凸显。
  • 行业发展需求:区块链行业不断发展,大规模商用对区块链的可扩展性、交易速度和能源效率提出更高要求,以太坊需要升级以保持领先地位。

PoW 与 PoS 机制对比1

  • 原理不同
    • PoW:依靠矿工投入算力解决数学难题来竞争记账权和获得区块奖励,谁的算力强大、解决问题速度快,谁就有更大机会获得记账权和奖励。
    • PoS:根据参与者持有的以太币数量和持有时间来分配记账权,持有币越多、时间越长,获得记账权的概率越高。
  • 优缺点各异
    • PoW:优点是经过长时间实践检验,安全性高,能有效抵御 51% 攻击,去中心化程度高。缺点是能源浪费严重,交易处理速度慢,难以满足大规模商业应用需求。
    • PoS:优点是能源消耗极低,可扩展性强,能支持更高的交易吞吐量,减少挖矿中心化风险。缺点是存在权益集中问题,可能导致少数持币大户掌握过多话语权,需要参与者锁定一定数量的货币,降低了资金流动性。

升级历程

以太坊的升级之路关键节点:
  • The Merge(合并):2022 年 9 月,以太坊完成了从 PoW 到 PoS 的过渡,这一升级将以太坊的能耗降低了 99%,为后续升级奠定了基础。
  • Dencun 升级:2023 年推出,其中 EIP - 4844 通过引入 “blob” 数据存储机制,大幅降低了 Layer 2 网络的交易成本,为分片技术铺平了道路。
  • 未来分片:分片是以太坊 2.0 的最终目标之一,它将以太坊网络分割成多个 “分片”,并行处理交易,从而大幅提升网络吞吐量。

升级影响

  • 经济模型1
    • 通胀变通缩:合并前每天 ETH 增发数量约 13000 个,合并后降至 1600 个,且燃烧数量超增发,ETH 进入通缩阶段。
    • 衍生品变化:合并前 stETH 和 rETH 等衍生品因无法即时赎回存在折价,合并六个月后开放赎回,价格有望回归 1:1。
  • 生态系统1
    • 开发者:提供更高效、低成本的开发环境,吸引更多人在以太坊上构建应用,推动去中心化金融、数字身份验证、元宇宙等领域发展。
    • 用户:交易速度提升和交易成本降低,改善用户使用体验,吸引更多普通用户参与以太坊生态。
    • 矿工:PoW 矿工失去挖矿收益,不得不将算力转移至其他区块链,部分可能选择以太坊经典 ETC 等项目。

升级挑战1

  • 技术层面:升级过程复杂,涉及共识层、执行层等多方面更新和协调,任何技术故障或漏洞都可能影响升级进程和网络安全。
  • 社区层面:社区内对升级方案可能存在分歧,如 PoW 矿工群体利益受损,可能推动硬分叉,影响以太坊网络的一致性和稳定性。
  • 监管层面:随着以太坊影响力增大,转型可能引发监管机构关注,面临更严格的监管要求,给升级带来不确定性。

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