IP3:HashKey 崔晨：解读以太坊伦敦升级 EIP 及潜在影响_DEFI

以太坊的历史进程

以太坊共有四个发展阶段，分别是前沿、家园、大都会和宁静。其中宁静是以太坊的最终阶段，标志以太坊达到了2.0阶段。以太坊2.0与1.0版本有很大不同，包括共识机制从PoW转向PoS，区块结构从单链转向多链分片等。这是早已规划好的发展路线，可以减少挖矿的能源消耗，以及在保证安全的情况下实现更高的效率。为了提高系统的可用性以及走向以太坊2.0的目标，以太坊网络需要不断升级，预计8月4日在区块高度12965000进行的伦敦硬分叉就是一次网络升级。

以太坊的网络升级通过链下治理实施，社区成员提出EIP并对升级所要采用的EIP内容达成一致，由开发团队更新客户端，最后矿工使用最新版的以太坊客户端并通过硬分叉升级。从2015年诞生起，以太坊经历了数次升级，时间和名称如下表所示，他们帮助以太坊不断完善并走向最终阶段。

表1：历次以太坊硬分叉升级的时间和名称

在这次的伦敦硬分叉升级共包含了5项EIP，主题分别为修改手续费收取规则、修改智能合约操作码的相关内容和推迟难度炸弹等，其中EIP1559和EIP3554对网络的影响最大。

表2：伦敦硬分叉升级名称

EIP1559的影响

EIP1559最早在2019年提出，在经过多次讨论和代码实现后，终于将在伦敦分叉后应用。EIP1559将采用与现在完全不同的gas费收取方式，旨在赋予以太坊网络更多价值。在当前的收费规则中，手续费由用户自行设置，全部为矿工收入，手续费越高的交易被打包进区块的速度越快。以太坊资源有限，手续费采用竞拍的方式收取，在网络拥堵时手续费会水涨船高，而且待确认交易数量也会增长。

在EIP1559提出的新的规则中，手续费分为两部分，基础费和矿工小费。其中基础费是交易所需的最少花费，由系统直接销毁，小费归矿工所有。新规则没有规定区块的GasLimit，大小可以弹性变化，并且根据变化调整基础费。目前区块的GasLimit是1500万，未来虽然没有GasLimit的限制，但目标值是1500万，区块容量可以在0至3000万范围内波动。如果区块包含的gas超过1500万，基础费将提高12.5%，反之如果低于1500万，将降低12.5%，直至趋于零。在网络拥堵时，基础手续费会指数上涨，如果区块大小连续超过目标值近5分钟，用户需要支付的基础费就要上涨十倍，近10分钟的话上涨100倍。用户只能等待区块容量下降来降低基础费，这种收费方式看似可以缓解网络拥堵，但治标不治本，还是需要网络扩容来提高性能。

EIP1559提高了手续费的效率，主要体现于用户方面。过去用户在支付手续费时，需要根据网络拥堵情况和近期gasprice估算手续费多少。如果过少等待时间会变长，过多则造成浪费。从区块层面看，EIP1559的方案每次区块之间的基础费变化幅度最多为12.5%，根据规则用户能预测并支付相对准确的手续费，以提高用户体验。

对以太坊生态来说，销毁基础费的影响更大，ETH代币的通胀速度将减缓。现在每天ETH的产出是13000枚左右，年通胀率约为4%。DuneAnalytics的数据显示，如果按照EIP1559的方式，一年内预计销毁2937123枚以太坊，占增发量的61.9%，可以把通胀率降低到1.5%。这个数值要比比特币1.8%的通胀率更低，在销毁过多的情况下通胀率还可能变为负值。通过销毁基础费，可以将网络的使用价值与ETH价值更深地绑定在一起，在一定程度上会提升ETH的价值。

与此相对的，EIP1559的实施必然会损失矿工收入。以太坊网络越拥堵，矿工的手续费收入越高，最多时手续费的收入可以占据总体收入的一半以上，未来矿工将主要依赖区块奖励。EIP1559对矿工的MEV收入不会造成影响，随着DeFi应用的扩张，这一部分收入将占据一定比重。

外界对EIP1559实施的阻力主要有两点猜测，一是操纵问题，二是分叉问题，但这两者实现的可能性很小。基础费的定价受到区块大小影响，只有矿工能对基础费进行操纵。但由于基础费全部销毁，不会归为矿工所有，所以矿工没有动力去操纵区块大小，而且矿工团体是分散的组织，不可能实施统一的操纵行为，最终基础费还会由市场决定。此次升级是以硬分叉的形式进行，存在矿工对此不满进行分叉的可能，但矿工不是社区的全部，没有社区支持的情况下分叉很难出现。

EIP3554的影响

以太坊2.0要经历3个阶段，Phase0，1和2。这三个阶段需要实现的任务分别是PoS共识，数据分片和交易分片。以太坊2.0的分片结构是由信标链和分片链组成，其中信标链负责分片链之间的通信，也是整个框架中的核心。目前以太坊已经上线了信标链并且开始PoS挖矿，同时PoW挖矿依然存在，等待以太坊2.0有足够的准备时，PoW才会退出历史舞台。正常条件下，PoW的矿工由于已经付出了矿机等硬件设施的成本，不会主动退出挖矿。以太坊通过减少区块奖励和设置难度炸弹，实现PoS共识转变。

图1：以太坊2.0的框架

减少区块奖励可以直接减少矿工的挖矿奖励，区块奖励已经从最初的5个ETH在君士坦丁堡升级后降低为2个。难度炸弹的设置目的是为了增加挖矿难度，让PoW出块越来越难，进而将共识转移到PoS网络中。因此难度炸弹所选择的时间点非常重要，需要在以太坊信标链完全能承接全网交易后才可以施行，提前爆炸会影响PoW网络安全。至今为止难度炸弹已经推迟了三次，最后在区块高度为9200000的缪尔冰川升级中，将难度炸弹推迟了4000000个区块，将于今年8月份爆发。这次伦敦硬分叉的EIP3554的内容就是推迟难度炸弹到今年12月份。

图2：以太坊的网络难度，红框代表推迟难度炸弹的升级

在接下来的上海硬分叉升级中，预计包括ETH1与ETH2合并的内容，如果能按时完成，那么难度炸弹会按照预定的时间出现，但难度炸弹在短时间内不会造成很明显的影响。矿工成本与币价有很大关系，从以太坊历史算力的变化来看，算力没有因为区块奖励减少或者网络难度上升而暴跌过，反而以太坊价格下跌是导致全网算力下跌的主因。如果要限制PoW挖矿，让矿工主动退出，还需要难度炸弹实施较长时间或者大幅调低区块奖励。

图3：以太坊网络算力，主要受以太坊价格影响

其他EIP的影响

EIP3198是为了辅助EIP1559而实施的，添加了BASEFEE操作码，目的是返回当前区块的基础费。EIP3541实施后，网络将拒绝以0xEF开头的新智能合约，已经存在的智能合约不受影响。这是为了接下来对EVM对象格式的提案做准备，如果下一步的提案没有部署，这个方案也可以用于其他用途。

EIP3529修改了某些操作码对gas的退款，这会影响GasToken使用。以太坊在gas定价中，涉及到清理状态和存储插槽以及删除带有自毁操作码的合约时gas收费为负值，也就是会有gas退回，最高退款为创造时消耗量的一半。根据这个特征，用户可以在GasPrice低的时候花费gas创建这些智能合约，在价格高的时候清理和删除来获得gas再用于其他交易，以此实现gas费的套利。例如GST1，GST2以及1inch开发的CHI就是使用了不同机制的GasToken。EIP3529取消SELFDESTRUCT操作码对gas的退款，并降低SSTORE操作码对gas的退款，这会导致GasToken失效。减少GasToken有利于减少不必要的gas使用占用网络资源，也避免退还gas后造成区块大小的变动。

思考与总结

在伦敦硬分叉升级之前，以太坊已经进行过数次硬分叉升级，下次上海硬分叉实施之后，有望实现以太坊1.0与信标链的合并。伦敦升级共包括5个EIP内容，其中EIP1559调整手续费收取方式和EIP3554推迟难度炸弹的影响较大。

EIP1559让手续费更有效率来提升用户体验，总体上可以增加以太坊网络的生态价值。但不能从根本上解决网络拥堵和高手续费的问题，这需要通过二层扩容或者以太坊2.0来实现。EIP3554对难度炸弹的推迟可以让其在信标链PoS完全准备好的时候实施，以促使矿工放弃PoW链。除此之外，伦敦硬分叉还会影响GasToken的使用，之后GasToken会失效，但有利于非必要网络空间的释放。

以太坊网络升级通常采用硬分叉的形式，硬分叉相对于软分叉来说，最大的区别在于是否兼容旧版本。硬分叉能保证全部节点都升级为最新版本，否则不会被其他已升级的节点接受。以太坊在向2.0阶段的升级中改动很大，需要所有节点都保持一致，使用同一版本。比特币为了防止社区分裂，通常使用软分叉的方式升级，例如隔离见证。为了避免硬分叉造成社区分裂，很多公链采用提案通过后自动升级的方式。以太坊强大的社区共识则防止了真正分叉，一般情况下创始人Vitalik支持的提案都会获得社区支持。即使伦敦硬分叉中的某些内容会受到矿工反对，造成社区分裂的可能性也很小。

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