深入分析以太网整合后监管和APP应用层问题

以太网合并后的监管和APP应用层问题随着成都链安刚

以太网Merge时间节点的临近，今天我们将探讨以太网合并后面临的监管问题和APP应用层问题。

发表“以太网大合并”系列的第一篇文章主要介绍了以太网升级的理由、路线和当前进展。 (深度|以太体的“大合并”后，能治好Web3的精神损耗吗？ (

)。

随着以太坊Merge时间节点的临近，今天我们将讨论以太坊合并后将面临的监管问题和APP应用层问题。

2022年8月16日以太网联合创始人vitalikbuterin(v神)在推特上表示：“如果通过Lido、Coinbase等特定协议的验证者对以太网进行了协议级别的审查，以太网社区会有什么反应，将此审查视为对以太网的攻击，并选择通过更广泛的共识(social consensus )放弃这些验证者的质押权益。

引起这场讨论的导火索是最近，美国财政部海外资产管理办公室(OFAC )将与Tornado Cash相关的以太网地址添加到制裁实体列表中。 但是，现在的制裁都是处于中心化水平的操作，对于与中心化相关的智能合约部分还不能进行技术制裁。

这表明，美国必须控制底层以太体才能彻底制裁Tornado cash。 那么引出一个问题。 如果美国政府监督以太坊，会面临什么呢？

如果美国政府监管以太坊，最大的可能性是要求大型销售点质押业者对以太坊进行协议级别的交易审查。 这不是验证者“作恶”，而是验证者对链上地址的“性制裁”。

简单来说监视来自被制裁地址的所有请求，从块拒绝包含被制裁地址的事务的所有块，如果块不能通过66%以上的权益验证投票，则块的所有事务请求将回滚，这意味着被制裁的地址不能进行任何操作，验证者也不会面临任何处罚。

截至目前，以太坊所有网络当铺的以太坊数量约为1300万ETH另一方面，通过Lido质押的以太网货币数量约占30.9%，Coinbase约占14.7%，Kraken约占8.5%。

如果美国政府要求以Lido、Coinabse、Kraken为代表的大型节点验证者(服务商)对以太坊进行协议级别的交易审查，作为拥有美国法律实体的当铺服务商，同样的要求很难拒绝

针对可能发生这种情况，以太坊的社区开始在Twitter上进行投票讨论。 如果OFAC通过验证节点监督以太坊该怎么办？ V神支持将上述情况视为对以太体的攻击通过更广泛的协议销毁这些节点的质押权益。

接下来，我们来谈谈APP应用层的问题。

在上一篇文章中，以太体的Merge说了按照计划按照“最小破坏”的原则进行使原来运行的APP应用程序客户端无法感知地切换到销售点。 也就是说，尽管是“最小破坏”，但在这个过程中，一些小的变化值得注意。 本节主要从APP应用开发的角度，介绍合并后我们应该关注的地方。

合并后，当前的 Eth1 和 Eth2 客户端将成为以太坊的执行层和共识层（或引擎）。这意味着 Eth1 或信标链客户端的节点运营商将需要运行堆栈的“另一半”以获得完全验证的节点。下图显示了合并后完整的以太坊客户端架构。

- 客户端架构

合并后客户端架构.

当合并发生时，信标节点将监视当前的 PoW 链并等待它达到预定义的total difficulty阈值，该值被称为TERMINAL_TOTAL_DIFFICULTY。即一旦PoW链产生了一个带有total difficulty >= TERMINAL_TOTAL_DIFFICULTY的块，它将被视为链上最后的一个PoW 块。

随后，PoW 块包含的数据将成为信标链块的数据组成部分，而信标链则可以被视作为以太坊新的 PoS 共识层，取代之前的 PoW 共识层。

同时在进行共识验证时，信标节点将与其执行引擎（升级前的以太坊客户端）通信，并要求它生成或验证ExecutionPayloads。ExecutionPayloads包含了父哈希、状态根、基本费用和要执行的交易列表等信息。

一旦这些数据被生成或验证，信标节点将与 p2p 网络上的其他节点共享它们。

而对于终端用户和应用程序开发人员来说，这些原来PoW链上的ExecutionPayloads仍然是他们与以太坊进行直接交互的位置，事务仍将由执行层客户端处理，这使得他们可以无感切换到PoS链。下图显示了这种关系：

合并之后，执行引擎主要负责状态管理，区块创建和验证功能，而不再包含与共识相关的任何操作。因此，执行引擎被进行了部分修改，这些修改在EIP-3675中进行了描述，主要包含以下三点：

首先，修改了区块的部分数据字段。将原有区块中几个仅与 PoW 相关的字段设置为0（或其数据结构的等效项），具体包括与挖矿相关（difficulty, mixHash, nonce）、 叔块奖励相关（ommers, ommersHash）。此外，extraData的长度在主网上也将被限制为 32 字节。

其次，由于只有合并后的信标链才能进行出块，因此执行引擎将停止处理区块和叔块奖励。但交易手续费仍由其进行处理，即当执行引擎创建一个ExecutionPayload时，需确保所有交易的发起者至少能够支付当前baseFeePerGas的费用，并且将剩余的交易手续费发送到feeReceipient。注意，feeReceipient指的是升级前的以太坊地址，而不是信标链验证者地址。

最后，一旦 PoS 取代 PoW，执行引擎将不再负责广播区块，但仍会通过 p2p 网络进行交易的广播。具体过程为，首先用户将交易通过本地的 RPC 请求发送到共识客户端，在那里它们将被打包到信标块中。然后，共识客户端将在他们的 p2p 网络中广播信标块。

以太坊合并时的过程：首先停止PoW出块，其次信标链块在合并后开始持有 ExecutionPayload。

合并后，BLOCKHASH 操作码仍可使用，但由于它不再通过工作量证明生成对应的Hash值，所以此操作码提供的伪随机性将被大大减弱。

与此同时， DIFFICULTY 操作码 (0x44) 将会更名为 RANDOM并返回由信标链提供的随机数值。因此，该值将替代 BLOCKHASH成为应用程序开发人员可使用的更好随机源（尽管仍然存在偏差）。

RANDOM 值将存储在 ExecutionPayload 中原有mixHash的位置，该值与工作量证明计算相关。升级后该值被重命名为 random。

合并前后 DIFFICULTY 和 RANDOM 操作码的工作原理：

合并前，我们看到0x44操作码返回区块头里的 difficulty字段。合并后，负责生成随机数的 RANDOM操作码则指向原有 mixHash字段，该字段被重名为 random。

- 出块时间

合并将影响以太坊的平均区块时间。目前在 PoW 下，平均每约 13 秒产出一个区块，但实际区块间隔时间会由于网络拥堵的情况，而存在相当大的差异。但在PoS下，区块间隔为固定的12 秒，除非发生某些极端情况，如：验证者离线或未及时提交区块而错过了某个插槽。

综上，升级后网络的平均出块时间将减少近 1 秒，这提高了交易的速率。注意：如果智能合约中存在与特定平均出块时间相关的逻辑，则在计算时开发人员需要考虑到这一点。

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