随着以太坊Merge时间节点将至，今天我们将探讨以太坊合并之后会面临哪些监管问题和应用层问题。
在我们推出“以太坊大合并”系列的第一篇文章里，主要为大家介绍了以太坊升级的原因、路线和当前进展。
随着以太坊Merge时间节点将至，今天我们将探讨以太坊合并之后会面临哪些监管问题和应用层问题。
2022年8月16日，以太坊联合创始人VitalikButerin在推特上参与讨论“若监管通过某些协议的验证者者对以太坊进行协议级别的审查，以太坊社区将如何反应”这一话题时表示，会将这种审查视为对以太坊的攻击，并选择通过更广泛共识将这些验证者的质押权益进行销毁。
引起这个讨论的导火索在于：近期，美国财政部海外资产控制办公室将与TornadoCash有关的以太坊地址添加到制裁实体的名单中。但是目前对其的制裁都是处于中心化层面的操作，对于涉及到去中心化的智能合约部分，尚无法进行技术制裁。
这表明如果美国要想要彻底制裁Tornadocash，就必须要控制底层的以太坊链。那么就引出一个问题，假如美国政府对以太坊进行监管，会面临什么？
Babel Finance创始人：中国投资者并未深入GME、狗狗币交易背后的“革命”中:1月30日消息，香港加密货币贷款机构Babel Finance创始人兼首席执行官Flex Yang在采访中表示，不管是GameStop（GME）事件还是狗狗币的暴涨，从加密货币贷款机构的角度来看，中国的散户投资者并没有深入或积极地参与这场交易狂潮背后的真正“革命”。（Coindesk）[2021/1/30 18:28:04]
如果美国政府要对以太坊进行监管，最大的可能是要求大型PoS质押服务商对以太坊进行协议级别的交易审查。这并不是验证者“作恶”，而是验证者对链上地址的”针对性制裁“。
简单来说，就是监控被制裁地址发出的所有请求，并将所有包含被制裁地址事务的区块进行拒绝出块即可，当一个区块无法通过66%以上权益验证投票通过时，该区块的所有事务请求将会进行回滚，这也就意味着被制裁的地址将无法进行任何操作，并且验证者不会面临任何惩罚。
截至目前，以太坊全网质押的以太币数量大约为1300多万ETH，而通过Lido质押的以太币数量已经占了约30.9%，Coinbase占了约14.7%，Kraken占了约8.5%。
如果美国政府要求Lido、Coinabse、Kraken为代表的大型节点验证者对以太坊进行协议级别的交易审查，作为具有美国法律实体的质押服务商很难拒绝类似要求。
江苏银行年报：将对区块链等技术持续深入研究:4月20日消息，日前，江苏银行年报指出，江苏银行将不断优化IT治理体系，加快重大创新项目建设，对5G、区块链、人工智能等技术持续深入研究，在互联网贷款、智能投顾、线上票据贴现、线上动产质押、跨境业务等领域落地的产品扩面成势。（经济参考网）[2020/4/20]
图源自DuneAnalytics
针对可能出现的上述情况，在以太坊社区在Twitter上发起了一项投票讨论，如果OFAC通过验证节点对以太坊实施监管该怎么做。V神支持将上述情况视为对以太坊的攻击，并通过更广泛共识将这些节点的质押权益进行销毁。
下面，我们再来聊一聊应用层的问题。
我们在上一篇曾提到：按照计划，以太坊的Merge以“最小破坏”原则进行，使原来运行的应用客户端可以无感地切换到PoS。也就是说，尽管是“最小破坏”，但在这个过程中，有一些小的变化仍然值得我们注意。本节就主要从应用开发的角度介绍在合并后，我们应该关注的方面。
政策 | 人民银行副行长范一飞：要深入推进央行数字货币研发:据中国人民银行消息，人民银行党委委员、副行长范一飞强调，要加大改革创新力度，深入推进央行数字货币研发，进一步完善纪念币发行机制，探索多元化发行基金仓储模式，推动钞票处理业务转型。四是着力维护现金流通秩序，继续推动大额现金管理先行先试，建立整治拒收现金长效机制，健全现金机具管理机制，进一步推进反假货币工作重心前移，加强虚拟货币监测监管。[2019/2/22]
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。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.图源自DannyRyan
-区块结构
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totaldifficulty阈值，该值被称为TERMINAL_TOTAL_DIFFICULTY。即一旦PoW链产生了一个带有totaldifficulty>=TERMINAL_TOTAL_DIFFICULTY的块，它将被视为链上最后的一个PoW块。
动态 | 区块链等技术已经在平安银行多项业务中深入运用:据人民网消息，据统计，平安集团每年都拿出营收的1%来投入科研，基于这样的科技优势，目前，互联网、大数据、区块链、人工智能、物联网等前沿技术，在平安银行的现金管理、互联网支付结算、电子政务、贸易融资等产品和业务中都已有深入运用。此外，区块链的应用降低了银行的管理和运营成本和提高了风险控制能力。以平安银行的供应链应收账款服务平台“SAS”为例，该平台通过区块链技术确认交易的真实性，从而给核心企业上游的中小企业发放贷款。[2018/11/6]
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：
迅雷CEO陈磊：区块链一定要深入到老百姓当中:迅雷CEO陈磊在接受媒体采访时表示，“区块链一定要深入到老百姓当中。区块链的发展还在一个相对早期的阶段，所以一旦你掌握了区块链的一些正在改进中的技术，那么就能取得领先，但是这些技术必须要和现实场景结合才能有意义。我们希望看到，迅雷生态链上能有大量推动实体经济发展和C端用户参与的应用，这是区块链发展的核心动力。”[2018/5/20]
图源自DannyRyan
-执行引擎
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，具体包括与挖矿相关、叔块奖励相关。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。
下图表明了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。
图源自DannyRyan
-BLOCKHASH&DIFFICULTY操作码更改
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。
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。
下图解释了合并前后DIFFICULTY和RANDOM操作码的工作原理：
图源自DannyRyan
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。
好了，今天的分享就结束了，下一篇，我们探讨以太坊合并之后将面临的安全问题，欢迎持续关注我们的分享。
参考文献：
《升级前夕，以太坊社区面临监管担忧》https://www.defidaonews.com/media/6772646
《HowTheMergeImpactsEthereum’sApplicationLayer》https://blog.ethereum.org/2021/11/29/how-the-merge-impacts-app-layer/
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