以太坊的4個發展階段與難度炸彈

2021-08-31 15:48:52 字數 2031 閱讀 2278

以太坊(ethereum,貨幣符號eth)在設計之初就決定最終要採取權益證明(pos)去維護交易的安全性,取代效率低下,資源消耗大的工作量證明(pow)。前期通過pow建立起一套可以信賴的數字加密貨幣體系,之後就將基於該貨幣轉到pos體系,通過權益人交保證金的方式去保證其作為乙個誠實的節點驗證交易的有效性。為此,以太坊的創始人們為它設定了4個發展階段:frontier,homestead,metropolis,serenity,階段之間的轉換需要通過硬分叉的方式實現。

homestead是以太坊第乙個正式的產品發行版本,於2023年3月發布。目前以太坊仍執行在該階段,100%採用pow挖礦,但是挖礦的難度除了因為算力增長而增加之外,還有乙個額外的難度因子呈指數級增加,這就是難度炸彈(difficulty bomb)。由於pos的運用將會降低挖礦的門檻,因為你不需要再去購買**高昂的硬體礦機,只需要購買一定數量的eth,將其作為保證金通過權益證明的方式驗證交易有效性,即可拿到一定的獎勵。因此,對礦工來說他們花**購買的礦機將無用武之地,這勢必會引起礦工的不滿。為了防止pow轉pos的過程中礦工聯合起來抵制,從而分叉出兩條以太坊區塊鏈,難度炸彈被引入。難度炸彈指的是計算難度時除了根據出塊時間和上乙個區塊難度進行調整外,加上了乙個每十萬個區塊呈指數型增長的難度因子。計算公式如下,最右的相加項即為難度炸彈:

block_diff = parent_diff + parent_diff / 2048 * max(1 - (block_timestamp - parent_timestamp) / 10, -99) + int(2^((block.number / 100000) - 2))

這有點像乙個溫水煮青蛙的過程,一開始附加的難度並不引人注意,但是隨著區塊高度的增加,呈指數增長的難度因子比重將會顯著提高,使得出塊難度大大增加,礦工將難以挖出新的區塊。目前以太坊的區塊高度超過420萬,難度炸彈已經開始發揮威力,出塊時間從之前很長一段時間維持的平均15秒左右漸漸增加到了25秒,每天新產生的eth降到了19000以下(2023年9月2日資料)。由於出塊越來越艱難,到最後區塊將被完全凍結,這個過程又被稱作「冰川時代」(ice age)。有了這個預期,那麼轉pos引起的硬分叉就不會是乙個困難的選擇,畢竟沒有人會繼續待在那條將要走向凜冬的區塊鏈。

難度炸彈影響下的出塊時間變化

然而pos的機制設計中有很多問題需要解決,開發時間比原本計畫的要長。根據最近的以太坊改進建議eip-649(2023年8月26日被接受 ), 轉換到權益證明(pos)的時間節點將被延遲約一年半,工作量證明(pow)將會繼續擔當大任。為了不堵塞交易,維持系統穩定執行,難度炸彈也需要被相應地延遲,實現方式是將挖礦難度按照回退300萬個區塊的高度去計算,因此出塊時間又將回到15秒左右,如果不採取任何行動,則eth的**量會明顯超出按原本難度炸彈時間表規劃的**量,這會導致通貨膨脹,降低eth的價值,為了使eth的**量與原本計畫的數量相當,於是需要減少每個區塊的獎勵,從原本的5個eth減少為3個eth,叔塊的獎勵也將相應減少。

homestead的下一階段metropolis又被分成了兩個階段:byzantium和constantinople。byzantium預計在9月下旬發布,屆時難度炸彈延遲和區塊獎勵減少將被執行。constantinople的規劃與開發預計將在今年晚些時候進行。

byzantium的區塊高度計算調整:

fake_block_number = max(0, block.number - 3_000_000) if block.number >= byzantium_fork_blknum else block.number

byzantium的區塊獎勵計算調整,3*10e18 wei,即3eth:

new_block_reward = 3_000_000_000_000_000_000 if block.number >= byzantium_fork_blknum else block.reward

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