Galaxy Digital：以太坊合併百日記

原文標題：《100 Days After the Merge》

原文作者：Christine Kim，Galaxy 研究員

原文來源：Galaxy 官網

原文編譯：Kxp，BlockBeats

引言

大約在 100 天之前，Ethereum 歷史性地完成了向權益證明共識協議的過渡。這也是 Ethereum 自啓動以來最複雜、風險最大的一次升級，而且它的部分功能還有待進一步完善。本次合併發生於 2022 年 9 月 15 日，持續了大約 2 個 epoch，也就是 13 分鐘左右的時間。在這樣短的時間內，Ethereum 與信標鏈進行了合併，其中信標鏈是一個平行於 Ethereum 的 PoS 網絡，於 2020 年 12 月 1 日啓動。合併後，信標鏈正式成爲了 Ethereum 的共識引擎或稱共識層（CL），而 Ethereum 則轉爲了執行層（EL）並負責用戶交易的執行，不再參與交易的結算或最終確定。關於 Ethereum 向 PoS 過渡的更詳細概述，請參考 Galaxy 關於合併的研究彙編。

合併當日，Ethereum 通過分叉停用了工作證明（PoW），擺脫了這一過度耗費能源的區塊生成方式。自此，Ethereum 的電力消耗下降了 99% 以上，從 2290 萬兆瓦時/年下降到了現在的 2600 兆瓦時/年。雖然合併後 Ethereum 的能源用量實現了大幅降低，但其他 PoW 區塊鏈所消耗的能源卻在快速上升。Ethereum Classic（ETC）是 Ethereum 的 PoW 版本，於 2016 年首次推出，而在 9 月 15 日之前的幾天裏，其網絡哈希值幾乎翻了兩番。此後，ETC 的哈希值從 280+ TH/s 的高點下降到了 2022 年 12 月 24 日的 120 TH/s，但與其在 2022 年 8 月的哈希值相比，該數值仍然處於相對高位。Ravencoin 也是一個可用 GPU 挖礦的區塊鏈（就像合併前的 Ethereum 一樣），其哈希值在合併前同樣翻了兩番。CoreWeave 是一家大型 Ethereum 礦商，現在已經將主要業務過渡爲雲計算服務，沒有捨棄它原由的 GPU 資源。合併之後，並不是所有的 Ethereum 礦工都關停了自己的機器和業務，相反，他們中的很多人將算力轉移到了其他區塊鏈上面。

當 Ethereum 開始完全依賴於驗證者而不是礦工之後，它已經實現了連續三個月的穩步增長。截至 2022 年 12 月 25 日，Ethereum 上有 491,461 個活躍的驗證者，每個驗證者均質押了 32 個 ETH，目前網絡上總共有 1570 萬個 ETH，佔總供應量的 13%。自從 Ethereum 過渡到 PoS 以來，Ethereum 的 PoS 共識協議已經確認了超過 726,000 個新區塊。Ethereum 上的網絡參與率，即在線並積極履行其職責的驗證者佔比，每天都保持在 95% 以上。

雖然本次合併讓 Ethereum 的核心規範發生了重大變化，但卻沒有對終端用戶以及 DApp 造成太大影響，因爲這次升級並沒有造成任何明顯的網絡中斷。儘管合併存在着一定的技術風險（Galaxy Research 的報告中對此進行了詳細的解釋），但 Ethereum 核心開發者卻成功地在沒有引起網絡停機的情況下順利完成了共識變更，同時爲用戶和 DApp 開發者提供了相同的執行環境。在接下來的幾年時間裏，Ethereum 還會陸續進行幾次大的升級，不過本次合併的成功讓人們對核心開發者更加有了信心，相信他們可以在協議代碼日益複雜的情況下，在保證安全性的同時並實現對 Ethereum 的有效管理。

本報告提出了十個關鍵指標，並將通過這些指標來評估在這 100 天的時間內合併對 Ethereum 所產生的影響。首先，我們通過檢查網絡發行量和銷燬率，深入研究了合併對 Ethereum 貨幣政策的影響。然後，報告用一些指標來說明 Ethereum 的新共識機制對最大可提取價值（MEV）和驗證者節點操作員的影響。值得注意的是，雖然合併在通貨膨脹率和區塊時間統一性方面對網絡做出了改善，但本次升級並沒有像預期那樣顯著增加 MEV 收益或驗證者獎勵，其主要原因在於當前市場環境中鏈上活動水平整體出現了下降。是由於更廣泛的市場條件造成了鏈上整體活動的下降。最後，本報告全面介紹了質押 ETH 的提現流程，這將在 Ethereum 的下一次重大升級，即上海升級中得到實現。

Ethereum 網絡數據指標

指標一：ETH 發行量與銷燬率

ETH 的日發行量已經從大約 15000 個 ETH 下降到了 1800 個 ETH 以下。同時，自合併以來，ETH 的日銷燬率沒有出現明顯的變化。由於 ETH 的發行量下降而銷燬率保持相對穩定，Ethereum 的淨供應量變化很小，在 100 天內只增長了 3000 多個 ETH。在這樣的情況下，Ethereum 的年化通貨膨脹率爲 0.12%，而在合併之前這一數字大約在 4% 至 5% 之間。正如我們預期的那樣，Ethereum 向權益證明的過渡極大地影響了該網絡的貨幣政策，鞏固了 ETH 作爲價值儲存資產的價值定位。

指標二：出塊時間

合併之後，Ethereum 上的出塊時間變得更可預測，而且速度也有所增加。之前，礦工需要通過比拼算力來發布區塊，而現在 Ethereum 會隨機選擇驗證者，每隔 12 秒生成一個區塊，從而降低了出塊時間的波動性。此外，Ethereum 網絡也不再有難度炸彈機制來人爲地增加出塊時間，這使得出塊時間從合併前的大約 14 秒減少到了合併後的 12 秒。在過去 100 天的時間內，每天確認的區塊數量明顯增加，從合併前的日均約 6000 個區塊增加到日均 7000 多個區塊。正因爲有了這些升級，每天在 Ethereum 上確認的區塊總數和交易數量已經達到了歷史新高，如下圖所示。雖然這些改進並沒有顯著地增加 Ethereum 網絡的可擴展性，但合併確實穩定了出塊時間，從而在一定程度上改善了用戶體驗。

指標三：漏塊率與見證消息漏發率

合併後，信標鏈的漏塊率下降了 36.70%，這說明額外的小費與 MEV 獎勵讓驗證者更願意在 Ethereum 上獲得出塊獎勵。隨着合併後活躍驗證者總數的增加，見證消息的漏發率也略有上升。驗證者通常可以通過發出見證消息來獲取收益（即對正確的區塊和交易進行投票），不過，有時候他們也可以被隨機選來生成區塊，從而獲得更高的獎勵，不過這種的可能性微乎其微，只有 1/491,461。驗證者在發出見證消息時需要對來源檢查點、目標檢查點、鏈頭區塊進行投票，從而獲得收益。在驗證者的操作過程中，無論多長時間的停機都可能導致短時間內見證消息的漏發，而由於驗證者一般很少負責出塊所以停機往往不會導致漏塊的發生。

MEV 相關數據指標

指標四：MEV-Boost 的採用率

合併後的 Ethereum 迎來了一個提取 MEV 的新時代，並將區塊構建與區塊提議分離了開來。大多數驗證者通過運行 MEV-Boost 來賺取 MEV，該軟件可以幫助他們連接到多個第三方中繼站，即鏈外交易市場，他們可以在那裏通過拍賣購買到包含有 MEV 的預建區塊。中繼站爲區塊構建者和驗證者之間的誠信競價和區塊內容轉移提供了便利，而構建者則可以從 MEV 搜索者那裏受到利潤豐厚的交易捆綁包，並將其與來自本地內存池的交易以及私人訂單流打包在一起，以構建最爲他們賺錢的區塊。

在合併的那段時間，市場中共有五個中繼運營商，其中 Flashbots 就佔據了超過 60% 的市場份額。100 天后，現在又有三個運營商在運行無審查、無授權的中繼器，而 Flashbots 的市場份額已經下降到 30% 以下。在 Ethereum 上通過 MEV-Boost 賺取 MEV 的驗證者數量也在穩步攀升，從合併時的 10% 多一點增長到現在的 80% 左右。

指標五：每日賺取的 MEV 數額

儘管合併後 Ethereum 上 MEV 的基礎設施發生了巨大變化，但利益相關者賺取的 MEV 數額依舊保持相對穩定。整個 2022 年 MEV 的攀升通常與 DeFi 應用的活動和波動性增加有關。在 5 月 Luna/Terra 崩盤後，市場的普遍恐慌讓 Ethereum 上的鏈上活動出現了顯著下降，而直到 FTX 也崩盤後，鏈上活動纔開始激增以應對市場波動。如果你想了解更多關於 11 月份鏈上 DeFi 活動的信息，請閱讀這份 Galaxy Research 的報告。

指標六：受審查區塊與未受審查區塊的數量對比

採用 MEV-Boost 負面影響之一便是它增加了 Ethereum 上受審查的區塊數量。據估計，在過去 100 天裏，Ethereum 上超過 57% 的區塊是由審查中繼產生的，比如 Flashbots 中繼，它會自動過濾掉與 FinCEN SDN（受制裁實體）名單上的地址存在互動的交易。雖然中繼的審查是自願行爲，無審查中繼的存在也將繼續確保所有交易都能得到確認，但是如果大多數中繼都出於某種原因對交易進行審查，那麼 Ethereum 這一無需許可的全球性網絡的可信度將會因此受到挑戰。

驗證者相關數據指標

指標七：質押收益

除了有效降低了 Ethereum 網絡的整體電力消耗外，合併所帶來的第二大預期影響便是它改變了驗證者獎勵模式。合併之後，Ethereum 驗證者開始能夠賺取 MEV 和小費形式的流動性獎勵。這些獎勵不再只限於那些負責管理大型挖礦硬件數據中心的高度專業化運營商，現在普通的 Ethereum 節點運營商也可以獲得這些獎勵。按照礦工在合併前獲得的小費和 MEV 的金額來計算的話，驗證者獎勵總額（以 32 個質押 ETH 爲基礎不斷複利）預計將增長超過一倍。不過，這一估計並沒有將宏觀經濟情況的惡化、區塊空間需求的減少以及升級後 Ethereum 上 Gas 費用的下降考慮在內，所以驗證者的實際收益要比預期更低。與 Ethereum 共識層的獎勵不同，來自小費和 MEV 的獎勵非常不穩定，完全取決於具體的網絡活動。

自合併以來，質押 ETH 的年回報率已從大約 4% 增加到 5% 至 6% 之間。Ethereum 共識層（CL）上賺取到的獎勵在未來網絡升級之前將一直處在固定比例，而從執行層（EL）賺取的獎勵則有着很大的波動空間，並取決於用戶活動。在過去的 100 天裏，驗證者獎勵唯一一次翻倍是在 FTX 崩潰後 11 月 7 日的那一週，因爲當時 Ethereum 上的 DeFi 活動出現了激增。如果宏觀經濟情況得到改善，Ethereum 的網絡使用量增加，執行層獎勵也將有望上升，從而提高質押 ETH 的總年化回報率。

如下圖所示，在過去的 100 天裏，隨着總驗證者數量的增加，共識層獎勵略有下降，這也是合併的一個設計特點。信標鏈發行的質押 ETH 的回報收益會隨着 Ethereum 驗證者數量情況發生反方向的變化。如果你想了解更多關於合併後 Ethereum 收益動態變化的信息，請閱讀這份 Galaxy Research 報告。

指標八：Ethereum「質押即服務」提供商的市場份額

自合併以來，活躍驗證者的數量已經增加了 22517 個，從而使 Ethereum 的 ETH 質押總量與合併前相比增加了 15%。值得注意的是，在過去的 100 天裏，新驗證者的增加並沒有對 Lido、Coinbase 和 Kraken 等大型實體的質押 ETH 市場份額的佔比情況造成多大影響。Lido 控制着大約 30% 的驗證者，繼續主導着 Ethereum 質押市場。從驗證者節點操作員及它們所控制的質押 ETH 的變動情況來看，合併對質押市場的格局幾乎沒有造成任何影響。

指標九：Ethereum 區塊構建者的市場份額

然而，從 Ethereum 區塊生產的角度來看，合併已經在很大程度上改變了驗證者的角色，現在區塊構建的任務已經完全委託給第三方實體來負責，如 Flashbots、BloXroute、Eden 等假名「構建者」。在過去 100 天的時間裏，隨着 MEV-Boost 使用率的提高，不使用 MEV-Boost 的驗證節點運營商所生成的 Ethereum 區塊比例呈急劇下降趨勢。Ethereum 質押實體與那些負責將公共 Ethereum 內存池內的交易納入區塊的實體並不一樣，它們只接收來自中繼的區塊。Ethereum 上超過 80% 的區塊是由構建者和中繼在鏈外生成的，這不僅爲讓 Ethereum 變得更加複雜，還增加了其監管風險。

指標十：驗證者隊列與流失限制係數

合併的 49 天后，也就是 2022 年 11 月 3 日，驗證者總數超過了 458,752 個的門檻。因此，用於規定新驗證者進入和退出最大數量的流失限制係數，也從每 epoch 6 個增加到了 7 個。目前，每天可以進入 Ethereum 進出隊列的驗證者數量限制是 1575 個，而不再是 1350 個。一旦活躍驗證者總數達到 524,288 個的閾值，流失限制係數將再次增加到每 epoch 8 個。

展望上海升級

隨着合併的完成，Ethereum 核心開發者已經開始着手進行下一次重大的全網升級，即上海升級。嚴格來說，上海升級只是 Ethereum 執行層的升級名稱，而 Capella 則是 Ethereum 共識層的升級名稱。然而，鑑於這兩個網絡的升級將同時發生，上海升級也經常被用來指代這兩種升級。上海升級將主要增加質押 ETH 的提款功能，從而便於驗證者節點操作員提取它們的共識層獎勵，以及他們在信標鏈上的全部質押餘額。

由於目前人們還不能從信標鏈上部分或全額提取 ETH，因此自合併以來，Ethereum 的核心開發者急需儘快啓用這一功能的社會壓力與日俱增。10 月下旬，Ethereum 開始認真規劃其在合併後的下一次重大升級。經過數週的討論，Ethereum 核心開發者於 12 月初同意將在必要時暫時擱置上海升級的其他改進，以加快質押 ETH 提取功能的實現。該功能預計將在 2023 年 3 月左右上線。

下面我將對上海升級後驗證者節點操作員提取質押 ETH 的過程做出詳細概述。

部分提款

所有想要提取共識層獎勵的驗證者必須確保他們的提款憑證已經更新爲新的「0x01」格式，同時這也是提取全部質押 ETH 餘額的要求。最初，當信標鏈首次推出時，驗證者節點操作員被要求指定一個取款地址，該地址將存入 Ethereum 共識層上的地址。當時，通過將信標鏈鏈接到現有的 Ethereum 網絡來轉換 Ethereum 的計劃還沒有制定出來。因此，驗證者沒有理由在 Ethereum 而不是信標鏈上指定取款地址。

然而，考慮到合併的設計以及信標鏈與 Ethereum 的融合，驗證者需要將其提款憑證更新爲 0x01 格式，這樣提款就可以直接轉入 Ethereum 執行層地址。早在 2021 年 3 月，0x01 提款憑證被添加到信標鏈後，新的驗證者就可以選擇指定一個 Ethereum 提款地址了，儘管大多數人還是選擇用 0x00 格式創建一個默認的信標鏈提款地址。根據 Ethereum 核心開發者和共識層客戶端 Teku 產品主管 Ben Edgington 的說法，信標鏈上大約有 302,154 個使用 0x00 提款憑證的驗證者和 186,722 個使用 0x01 提款憑證的驗證者。

上海升級一經上線，提款憑證的更改將開始在網絡上以類似於提款的方式進行處理。網絡每個區塊最多隻能處理 16 筆部分或全額提款，並每 12 秒生成一個區塊。同樣，網絡將只能處理每個區塊最多 16 個提款憑證變更。這意味着 Ethereum 網絡將需要大約 100 個小時來運行並更新 Ethereum 整個驗證者集的提款憑證。對於那些提款憑證已經是 0x01 格式的驗證者，網絡將自動把他們的共識層獎勵餘額轉入他們指定的執行層地址，驗證者節點操作員在這個過程中不需要進行額外的操作。

每隔 12 秒，該網絡會根據驗證器索引號掃描活躍的驗證者集。開發者目前正在討論將提款的網絡掃描限制在一次最多 1,024 個驗證者，從而避免極端情況的發生。比如說，如果網絡掃描大部分（或全部）驗證器集，卻只有很少或根本沒有合格的提取需要處理，那麼這將延遲區塊時間。根據截至 2022 年 12 月 24 日 Ethereum 上活躍驗證者的數量來看，網絡對提款的掃描能力決定了每個區塊最多隻能處理 16 個提款。重申一下，如果驗證者的共識層獎勵餘額大於零，網絡將自動將其提取至他們指定的 Ethereum 地址。

信標鏈的所有提款都將作爲 Ethereum 上的系統級操作來處理，這些操作會被推送到 Ethereum 虛擬機（EVM），而不是先由執行層處理。因此，提款將不能被識別爲區塊鏈上的正常用戶或智能合約發起的交易，而是會被識別爲 Ethereum 區塊中的一種新類型的對象，並在塊頭中擁有獨立字段。此外，鑑於 Ethereum 上每個區塊可以處理的提款數量有限，而且相對於執行用戶和智能合約交易的成本來說，處理最大數量提款的額外運營成本可以忽略不計，所以提款一般不涉及 Gas 費用。

全額提款

驗證者在全額提取質押 ETH 時會受到與新驗證者進出相同的流失率限制，這意味着信標鏈每個 epoch 最多可以處理 7 個驗證者的退出。一旦驗證者成功退出，他們就會被放入提款隊列當中。要想提取全部質押的 ETH，驗證者節點操作員必須已經將他們的提款憑證更新爲上面提到的新的「0x01」格式。

假設操作員已經完成了更新，接下來全額提款將與部分提款一起處理。網絡會定期掃描活躍的驗證者集，每個區塊最多處理 16 個部分或全額提款。重申一下，提款掃描是根據驗證者索引號進行的，並且每個區塊最多隻能掃描 1024 個驗證者，以防止任何可能導致區塊時間延遲的極端情況出現。如果網絡需要處理活躍驗證者中所有驗證者的提款，那麼退出後的隊列中一次完整的提款將需要大約 100 小時來進行處理。

實際上，目前已經有 1084 個驗證者退出了 Ethereum，正在等待進入上海升級後的提款隊列（上圖中的第 5 步）。他們當中有 864 個是自願退出的，這些退出大概率由驗證者節點操作員發起，這些人希望能在退出質押的同時不因下線而受到網絡的懲罰；其他 220 個驗證者是因爲罰沒機制而被強行退出的，該機制是對違反網絡規則的驗證者的一種懲罰，尤其是對於那些在一個 slot 內提出多個區塊或發出多次見證消息的驗證者。這 1084 個退出的驗證者表明，在上海升級激活後不久，信標鏈上可能會至少有 1084 個待處理的全額提款，以及 34688 個待解質押的 ETH。

結語

正如預期的那樣，合併已經從根本上影響了 ETH 發行、區塊時間和 MEV 供應鏈。然而，由於市場出現了預料之外的低迷和波動，質押 ETH 的回報率也低於預期，保持在 5%-6% 之間，而不是設想的 10% 以上。此外，由於審查中繼和第三方區塊構建者的參與，合併對 Ethereum 的抗審查性造成了很大的挑戰。自 9 月 15 日以來，Ethereum 上生成的所有區塊中有一半以上是由審查中繼產生的。不過，自 11 月以來，隨着新的非審查中繼運營商和假名構建者的增長，鏈上審查的比例已經略有下降。

在 Ethereum 最受矚目也最爲複雜的升級完成之後，Ethereum 核心開發者已經開始着手準備上海升級，它將主要激活質押 ETH 的提取功能。自 2020 年 12 月信標鏈推出以來，該功能就一直是驗證者生命週期中缺失的一項關鍵功能。一旦成功啓用，網絡將能夠在每個區塊中處理最大數量的提款。由於現在驗證者數量已經達到了 49 萬，網絡將需要大約 100 個小時來處理每個活躍驗證者的提款和提款憑證變更。在上海升級完成後不久，用戶和企業會重新評估他們的質押和收益情況，並將在短時間內發出大量的驗證者進入、退出、提款和提款憑證變更請求。對於 Ethereum 來說，合併絕對是一個重要的里程碑，但在 Ethereum 的發展路線圖上，它還有幾個更重要的目標有待實現。

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