Web3产业展望

自本周起，WatchToweR在一般情况下会每周产出两篇投研，一篇为二级市场以及链上，另一篇为Web3产业展望...

背景：

以太坊基金会公布将最快于今年三季度迎来关键的合并，从PoW进入到 PoS 阶段。

PoS 共识机制下，矿工更易搭建节点参与安全维护，主网被 51%算力攻击难度更高，且节约 99.95%的电力消耗。

合并仅是以太坊技术升级中的一步，合并后还有起飞、边界、清除、狂欢阶段，并计划最终借助分片等技术，解决以太坊生态繁荣，但区块处理交易能力供不应求、Gas 费高等问题。

今天与大家共同探讨以太坊2.0升级的相关内容。

目录：本文探讨关于以太坊2.0升级的相关内容，主要交付内容结构如下

1. 从PoW到PoS过渡的确定性

2. 以太坊怎么样升级？

3. 什么是分片？

4. 分片后layer2是否还有价值？

5. 升级之后的弊端？

6. 升级后是否会硬分叉？

7. 合并后的价值？

从PoW到PoS过渡的确定性

什么是PoW？

以太坊的升级是从2014年诞生的几个月就开始了，是一个非常漫长的过程。

以太坊的升级有三个方向，首先是安全性的提升，其次是将以太坊这个公链变得更加可持续性，背后实现的方式都是尝试去改变以太坊的共识机制。

从沿用比特币的共识机制，即就是工作量机制（PoW），是通过算力的方式来维持安全性。

这个算力背后使用的是显卡，在这个共识机制下，全球参与以太坊维护的矿工，必须得24小时开着这个矿机。

消耗大量的电力，由于没有完整的新能源获取产业优势以及成熟储能方案，给可持续性、环境保护都造成了紧迫性。

并随着运营，门槛也越来越高，形成了一些具有规模效应的矿场，也可能逐渐导致以太坊走向中心化，现在以太坊就尝试将共识机制做一些改变，将工作量证明转型向更加环保的质押权益机制。

关于扩容和安全性，以太坊基金会探索分片的结构，争取更好的发展。

PoW转向PoS

在以太坊的发展路线图中，由 PoW 过渡到 PoS 是势在必行的。为了合并的顺利进行，社区通过引入信标链作为过渡共识层，基于此推进分片等新构架的研发。

合并即是将 PoW 相关层去除，以信标链作为最终共识层。因此，区块结构和挖矿逻辑都会发生一定的变化。

过去PoW 消耗的能源和算力铸就了网络的安全壁垒——51%攻击原则决定了想要攻击一个拥有强大算力的系统是在成本上不合算的。

因此，网络财富值、网络算力和网络安全性之间能够在经济学上达成一种约束。

但相应的代价是对能源的消耗、以及参与挖矿的门槛等。

PoS 权益证明机制下，矿工节点通过质押 ETH 代币参与其中。

系统将随机选择一位验证者来创建新区块，且它将得到相应的区块奖励。

相较于需要用大量计算资源来完成此过程的 PoW 机制，PoS 机制只需要简单的地将 ETH 质押到网络。

PoS的优势

PoS 机制中的验证者和PoW 机制中的矿工承担着完全相同的职责，但PoS 相较于 PoW 有一定的优势，

例如：更加节约能源；对硬件的要求大大降低；以及因为硬件门槛的降低而得到的更强的去中心化等。

支付成本较低

基于 PoS，区块链不需要像 PoW 那样支付那么多给维护网络的人 (矿工)，目前比特币和以太坊大约每年都提供大约相当于总供应的 4% 给矿工，以太坊大约每年新发行 470 万 ETH，当前总供应为 1.15 亿 ETH。

但通过 PoS，我们预计每年的新增大约为 50 万到 100 万 ETH，这意味着总供应量不会增加地太快。

PoS更加安全

如果你想要成功攻击以太坊网络，那么基本上你需要拥有相当于整个网络中质押的 ETH 数量。

比如现在我们有 500 万 ETH 被质押 (在信标链中)，然后你 (攻击者) 需要拥有 500 万 ETH 并加入网络中，这些 ETH 价值大约 150 亿美元，这比攻击比特币网络的成本都更高；

其次，PoS 从攻击中恢复要比 PoW 更容易，在 PoS 中有很多针对攻击的措施；

比如有自动的 slashing (罚没) 机制会销毁作恶者质押的币，而且社区还可以通过协调软分叉的方式来应对 (成功的) 攻击，攻击者在新链中将损失很多的币。

以太坊合并后节点出块过程（资料来源：欧易研究院，国盛证券研究所）

以太坊怎么样升级？

升级是一个漫长的过程，里面有很多细碎的步骤，以下讨论三个主要步骤。

信标链(Beacon Chain)

第一步是创造一个信标链Beacon Chain，使用原生的权益证明，也就是PoS。

以太坊在2020年12月实现信标链的上线，其实标志着权益质押证明机制的一条链已经上线，我们可以使用自己手上的以太坊参与到质押中。

合并（merge）

第二步是将信标链和以太坊1.0这两条链进行合并，合并之后以太坊的共识机制就是PoS。

原来以太坊1.0的链就会成为PoS这个信标链的分片链。

合并后，就正式标准从PoW时代转向PoS时代。

目前以太坊核心开发人员 Tim Beiko 透露，该网络现在暂定于 9 月 19 日迁移到 PoS。

以太坊信标链社区健康顾问 superphiz.eth 后来在推特上写道：

“这个合并时间表不是最终的，但看到它融合在一起是非常令人兴奋的。”

 “请将此视为计划时间表，并留意官方公告！”

当这种合并完成之后，以太坊的PoW会逐渐退出历史舞台，显卡矿机挖以太坊会不复存在。

这也是为什么之前以太坊矿工和社区的人进行非常多激烈的讨论，背后的核心原因是一旦这个合并正式的落地，这些矿工们需要寻找其他出路。

合并完成之后，整个以太坊网络将使用PoS权益证明，他们未来想实现的理想状态下，可以降低门槛，使用自己的手机可以成为以太坊网络的节点，共同去维系整个网络的安全。

分片(sharding)

第三部是添加更多的分片，去实现以太坊更高的可拓展性。

分片可能在2023年有一个计划的落地，或者更久，可以看到以太坊真正的在layer1的层面上实现可拓展的提升，并且在更长远的未来，以太坊准备实现1024个分片的网络结构。

在以太坊升级漫长的过程，有很多外部的因素去倒逼以太坊的生态，例如layer2，可以帮助以太坊实现扩容。

预期时间

这个过程，从18年走到今天，可以看到以太坊整个的升级非常困难，原因是以太坊从2014年诞生，积累了很多创新的技术，有非常丰富的生态环境。

在一定的生态和用户基础上，做出升级和改变是需要非常谨慎的。

若以太坊尝试做任何剧烈的改变，都可能出现技术差池，会导致出现宕机等等问题，这种问题如果严重，可能会影响整个生态的控制力，所以这也是以太坊走到今天，整个2.0的升级走的是非常缓慢的原因。

什么是分片？

如果扩容的方式是让每一个被打包区块容量变大包含更多的交易信息，会导致其他的问题。

例如对于矿工的性能要求更高，导致矿工集中化，出现中心化的问题。如果交易数据被少数人所控制，安全性也会有影响。

目前以太坊的扩容方案是在layer1 上实现分片技术，那什么是分片技术？

分片是计算机术语，指为了分散负载，水平分割数据库，以太坊分片则指的是通过创建新链/分片，多个分片同时处理数据，从而减少网络堵塞、增加 tps、降低 gas 费。

分片技术是将整个的以太坊现在的节点，分成许许多多的小分片，可以理解为拆成一些小链，每一个小链会将指定不同的矿工，去执行验证的工作。

即节点不需要去处理所有任意时刻的交易数据，只需要处理一小部分的交易数据就可以了。

就像在一个村子里，所有的决定都是村民一起讨论，效率就会非常慢，分片就是有了分工，把所有的决定分组进行，解决以太坊的可拓展性的原因。

随着时间的推移，这个 64 条分片的数量可以通过硬分叉的方式来来增加，且理论上可以实现 1024 条分片链。

更多的分片链会带来挑战，比如需要有一个检查和管理所有这些分片的逻辑，如果有太多的分片则会带来更高的成本。

分片后layer2是否还有价值？

拓展的两种方式

目前以太坊约50万用户的体量，而web3.0希望纳入主流的互联网用户数。

目前的以太坊还较难支持一个几万人的应用，例如coinbase等几家中心化交易所有几千万用户，是没有完全建立在链上的，而是建立在AWS上。

如果后续以太坊不进行扩容，提高tps，降低gas费用，那是支持不起4000美金以上的估值。

扩展区块链有两种方式，也就是 Layer 1 扩展和 Layer 2 扩展。

L1 扩展就是通过一些机制使区块链本身能够处理更多的交易，尽管区块链本身存在一些性能方面的限制；

L2 扩展就是不对 L1 进行改变，而是在链上创建协议来继承 L1 的安全性，同时很多事情在链下进行，因此可以获得更多的扩容性。

在以太坊中，最受欢迎的 L2 范式是 Rollups，最受欢迎的 L1 扩容范式是分片 (sharding)。

 Rollups 与 sharding 结合

如果要实现分片的话，以太坊基金好需要研究零知识证明等密码学应用，但目前零知识证明在技术上还未完全突破，分片会是较为漫长的阶段。

因为分片不会一蹴而就，以太坊升级后Layer 2依旧会有价值，是一个长期的过程。

第二开发者在分片上面实现可储存数据，以太坊上的一些应用，还是会依赖layer2 上的生态，所以未来分片和layer2会相互配合完善整个生态。

Rollup 也是一种新兴的L2扩容技术，此前 2020 年 1 月 5 日，Vitalik 曾发表关于 Rollup 的最新相关文章《Rollups 不完全汇总指南》，目前 Rollup 也已经基本担纲了接下来中短期内承接以太坊扩容的使命。

所以 Rollup 通过与将来的分片这一横向扩展方案的搭配使用，理论上能让以太坊网络在性能达到上十万 TPS 的惊人吞吐量，实现乘数效应。

尽管现在以太坊上的 Rollups 仅支持几个应用，但预计几个月之后就会有完全兼容以太坊的 Rollups。因此将 Rollups 和 sharding 结合翘起来就达到了 10,000 倍的扩容性提升，带来成千上万的tps。

升级之后的弊端？

富者恒富

从PoW到PoS是否会导致富者恒富，PoS不再是通过算力，而是质押的多少决定的，如果质押的越多，会导致新产出的ETH代币会流向大户，可能会出现越富有的人越受益。

但当下没有一个共识机制被判断为完美的共识机制。

ETH2.0升级过程中最看重的是如何能让以太坊这个网络变得更加环保和相对去中心化，并提高安全性。从这个出发点，PoW到PoS的转移也相对合理。

关于是否会富者越富这样的质疑，Vitalik 是这样回应的：

在 PoS 中，验证者获得的奖励相当低；

以太坊转为 PoS 后，预计每年验证者的奖励相当于 ETH 总供应量的 0.5-2%。

而且验证者越多，利率就越低。

因此，集中程度可能需要一个多世纪才能翻倍。

在这样的时间尺度上，人们更可能消费、向慈善机构捐款、把财产分配给孩子等等，而不是等待质押的 ETH 翻倍。

升级后是否会硬分叉？

从PoW到PoS，这种共识分裂是否会导致以太坊的硬分叉？

难度炸弹

这是相对比较难预测，以太坊为防止硬分叉的发生，很早就植入了难度炸弹，也就是Difficult Bomb。

简单来说如果引爆难度炸弹就会让整个以太坊网络出块的速度变慢，让矿工挖矿的难度比较高，会无利可图。

这个难度炸弹是防止未来矿工不愿意参与到以太坊质押的环节中引起硬分叉的结果，但是否引爆也无法确定。

转向其他项目

由于矿工被利益所驱动，预计 Merge 之后的矿工群体可能会挖掘其他 PoW 代币或者是提供高性能计算的数据中心。

或者还有其他比较好的项目，去使用现在的显卡。

如果任何节点继续在 PoW 版本的以太坊上挖矿，他们将成为分叉的少数派，其区块奖励的经济价值可能远远低于其运营成本。

因现在支持硬分叉和不分叉的画像是相对明显的，如果出现硬分叉，会出现一些多空拉盘力量，不建议投机参与。

合并后的价值？

加密量化交易员 Ryan Allis 做客 Bankless 的播客时提出：

PoS 使 ETH 第一次有了基本面，可以按照 DCF 和 P/E 估值法来看，那么 ETH 的价值被严重低估，其公允价值肯定在 1 万美元以上（纯属引用，不作为投资参考）。

具体价值后续探讨。

对以太坊价值影响

而按照目前数据估算，以太坊在 The Merge 升级转向 PoS 机制之后，每年 PoS 新增的以太坊大约为 60 万枚。

但按 2021 年以太坊转伦敦升级后的链上销毁数据，预计以太坊一年因 EIP-1559 所销毁的数量大约在 470 万枚左右。

这意味着从此以太坊的净销毁将大于净产出，为 -410 万枚，那结合目前以太坊约 1.2 亿枚的数量，以后每年以太坊不仅不会再增发，还会处于通缩状态：

(60万枚 POS - 470万枚销毁的 )/约1.2亿 ≈ -3.5%

这无疑将从供给端对价格产生强烈支撑。

同时随着 Eth2 的推进和伦敦升级即将实施，面临销毁的预期，加之 PoS 需求，ETH 无疑将更加稀缺，这是对ETH价格在需求层面最有力的提振。

利好赛道

建议关注以太坊质押服务商：

Lido、SSVNetwork 等。

以太坊质押率已达 10%，未来仍将有 3 倍以上增长，利好质押赛道服务商。

截至 2022 年 4 月 29 日，已有 37 万个验证者在以太坊信标链上质押了 1200 万枚 ETH，超过以太坊总量的 10%，总价值达 350 亿美元。

参考 Binance、Solana 等现有 PoS 主链长期质押率在 40%~70%之间，以太坊质押率至少还有 3 倍以上的增长空间。

为了便利散户参与质押、运维节点和获得质押期间的流动性，质押服务商应运而生。

其中，已占据流动性质押赛道 90%市场份额的 Lido，通过与Curve 建立 ETH 兑换流动性池，让用户在质押资金锁定期间仍能获取 ETH流动性，Rocket 等协议也在奋力追赶。

而 SSVNetwork 作为底层技术供应商，率先上线测试网，使用分布式验证（DVT）技术为上层客户提供更去中心化的技术方案。

推荐关注以太坊质押服务商，但并不代表对于项目代币盲目乐观。

例如因为Lido的代币分布相对中心化，且今年逐渐进入解锁释放期，对于Lido代币在今年走势抱不完全乐观态度。

总结

我们认为以太坊从PoW到PoS的升级是产生是一条全新的区块链和一个全新的协议。

以太坊合并后将优化成本结构，可以增加 tps 或增加链上生态，增加区块收入。

升级后可减少安全开支，奖励给矿工（比如支付电费或者支付固定硬件成本）会大大降低。

让以太坊这家已经拥有非常庞大的生态系统可以实现盈利，让更多的资金去做技术研发，做更多的探索。

对于公链的竞争格局也可以会产生影响。当一切执行顺利，以太坊会强者越强。

甚至其他公链可能变成以太坊的 Layer2，当然，如果以太坊的升级迟迟没有完成，以致于大家对于以太坊失去信心，其他公链也可能会趁着这个时间窗口做大做强。

大家对合并后以太坊的价值有什么预期，或者利好什么投资，欢迎留言。

风险提示：

以上均为市场讨论和探索，对投资不具有指向性意见；请谨慎看待和预防行业黑天鹅风险。

此报告为“WatchToweR”研究院所提供：

Aria；金蛋日记；

附文章参考：

海外独角兽《合并之后，我们看好哪些投资机会？》

国盛证券-区块链行业专题研究《以太坊“合并”的底层观察：区块结构和MEV影响》

国盛证券《大转换——以太坊合并，从显卡跌价说起》

youtube- Rex on Blockchain《以太坊2.0（上）》&《以太坊2.0（下）

白话区块链《以太坊合并那些容易被忽略的重大影响，利好出尽就是利空？》