Web3產業展望

自本週起， WatchToweR在一般情況下會每週產出兩篇投研，一篇為二級市場以及鏈上，另一篇為Web3產業展望...

背景：

以太坊基金會公佈將最快於今年三季度迎來關鍵的合併，從PoW進入到PoS階段。

PoS共識機制下，礦工更易搭建節點參與安全維護，主網被51%算力攻擊難度更高，且節約99.95%的電力消耗。

合併僅是以太坊技術升級中的一步，合併後還有起飛、邊界、清除、狂歡階段，併計劃最終借助分片等技術，解決以太坊生態繁榮，但區塊處理交易能力供不應求、 Gas費高等問題。

今天與大家共同探討以太坊2.0升級的相關內容。

目錄：本文探討關於以太坊2.0升級的相關內容，主要交付內容結構如下

1.從PoW到PoS過渡的確定性

2.以太坊怎麼樣升級？

3.什麼是分片？

4.分片後layer2是否還有價值？

5.升級之後的弊端？

6.升級後是否會硬分叉？

7.合併後的價值？

從PoW到PoS過渡的確定性

什麼是PoW ？

以太坊的升級是從2014年誕生的幾個月就開始了，是一個非常漫長的過程。

以太坊的升級有三個方向，首先是安全性的提升，其次是將以太坊這個公鏈變得更加可持續性，背後實現的方式都是嘗試去改變以太坊的共識機制。

從沿用比特幣的共識機制，即就是工作量機制（ PoW ），是通過算力的方式來維持安全性。

這個算力背後使用的是顯卡，在這個共識機制下，全球參與以太坊維護的礦工，必須得24小時開著這個礦機。

消耗大量的電力，由於沒有完整的新能源獲取產業優勢以及成熟儲能方案，給可持續性、環境保護都造成了緊迫性。

並隨著運營，門檻也越來越高，形成了一些具有規模效應的礦場，也可能逐漸導致以太坊走向中心化，現在以太坊就嘗試將共識機製做一些改變，將工作量證明轉型向更加環保的質押權益機制。

關於擴容和安全性，以太坊基金會探索分片的結構，爭取更好的發展。

PoW轉向PoS

在以太坊的發展路線圖中，由PoW過渡到PoS是勢在必行的。為了合併的順利進行，社區通過引入信標鏈作為過渡共識層，基於此推進分片等新構架的研發。

合併即是將PoW相關層去除，以信標鏈作為最終共識層。因此，區塊結構和挖礦邏輯都會發生一定的變化。

過去PoW消耗的能源和算力鑄就了網絡的安全壁壘——51%攻擊原則決定了想要攻擊一個擁有強大算力的系統是在成本上不合算的。

因此，網絡財富值、網絡算力和網絡安全性之間能夠在經濟學上達成一種約束。

但相應的代價是對能源的消耗、以及參與挖礦的門檻等。

PoS權益證明機制下，礦工節點通過質押ETH代幣參與其中。

系統將隨機選擇一位驗證者來創建新區塊，且它將得到相應的區塊獎勵。

相較於需要用大量計算資源來完成此過程的PoW機制， PoS機制只需要簡單的地將ETH質押到網絡。

PoS的優勢

PoS機制中的驗證者和PoW機制中的礦工承擔著完全相同的職責，但PoS相較於PoW有一定的優勢，

例如：更加節約能源；對硬件的要求大大降低；以及因為硬件門檻的降低而得到的更強的去中心化等。

支付成本較低

基於PoS ，區塊鏈不需要像PoW那樣支付那麼多給維護網絡的人(礦工) ，目前比特幣和以太坊大約每年都提供大約相當於總供應的4%給礦工，以太坊大約每年新發行470萬ETH ，當前總供應為1.15億ETH 。

但通過PoS ，我們預計每年的新增大約為50萬到100萬ETH ，這意味著總供應量不會增加地太快。

PoS更加安全

如果你想要成功攻擊以太坊網絡，那麼基本上你需要擁有相當於整個網絡中質押的ETH數量。

比如現在我們有500萬ETH被質押(在信標鏈中) ，然後你(攻擊者)需要擁有500萬ETH並加入網絡中，這些ETH價值大約150億美元，這比攻擊比特幣網絡的成本都更高；

其次， PoS從攻擊中恢復要比PoW更容易，在PoS中有很多針對攻擊的措施；

比如有自動的slashing (罰沒)機制會銷毀作惡者質押的幣，而且社區還可以通過協調軟分叉的方式來應對(成功的)攻擊，攻擊者在新鏈中將損失很多的幣。

以太坊合併後節點出塊過程（資料來源：歐易研究院，國盛證券研究所）

以太坊怎麼樣升級？

升級是一個漫長的過程，裡面有很多細碎的步驟，以下討論三個主要步驟。

信標鏈(Beacon Chain)

第一步是創造一個信標鏈Beacon Chain ，使用原生的權益證明，也就是PoS 。

以太坊在2020年12月實現信標鏈的上線，其實標誌著權益質押證明機制的一條鏈已經上線，我們可以使用自己手上的以太坊參與到質押中。

合併（ merge ）

第二步是將信標鍊和以太坊1.0這兩條鏈進行合併，合併之後以太坊的共識機制就是PoS 。

原來以太坊1.0的鏈就會成為PoS這個信標鏈的分片鏈。

合併後，就正式標準從PoW時代轉向PoS時代。

目前以太坊核心開發人員Tim Beiko透露，該網絡現在暫定於9月19日遷移到PoS 。

以太坊信標鏈社區健康顧問superphiz.eth後來在推特上寫道：

“這個合併時間表不是最終的，但看到它融合在一起是非常令人興奮的。 ”

“請將此視為計劃時間表，並留意官方公告！ ”

當這種合併完成之後，以太坊的PoW會逐漸退出歷史舞台，顯卡礦機挖以太坊會不復存在。

這也是為什麼之前以太坊礦工和社區的人進行非常多激烈的討論，背後的核心原因是一旦這個合併正式的落地，這些礦工們需要尋找其他出路。

合併完成之後，整個以太坊網絡將使用PoS權益證明，他們未來想實現的理想狀態下，可以降低門檻，使用自己的手機可以成為以太坊網絡的節點，共同去維繫整個網絡的安全。

分片(sharding)

第三部是添加更多的分片，去實現以太坊更高的可拓展性。

分片可能在2023年有一個計劃的落地，或者更久，可以看到以太坊真正的在layer1的層面上實現可拓展的提升，並且在更長遠的未來，以太坊準備實現1024個分片的網絡結構。

在以太坊升級漫長的過程，有很多外部的因素去倒逼以太坊的生態，例如layer2 ，可以幫助以太坊實現擴容。

預期時間

這個過程，從18年走到今天，可以看到以太坊整個的升級非常困難，原因是以太坊從2014年誕生，積累了很多創新的技術，有非常豐富的生態環境。

在一定的生態和用戶基礎上，做出升級和改變是需要非常謹慎的。

若以太坊嘗試做任何劇烈的改變，都可能出現技術差池，會導致出現宕機等等問題，這種問題如果嚴重，可能會影響整個生態的控制力，所以這也是以太坊走到今天，整個2.0的升級走的是非常緩慢的原因。

什麼是分片？

如果擴容的方式是讓每一個被打包區塊容量變大包含更多的交易信息，會導致其他的問題。

例如對於礦工的性能要求更高，導致礦工集中化，出現中心化的問題。如果交易數據被少數人所控制，安全性也會有影響。

目前以太坊的擴容方案是在layer1上實現分片技術，那什麼是分片技術？

分片是計算機術語，指為了分散負載，水平分割數據庫，以太坊分片則指的是通過創建新鏈/分片，多個分片同時處理數據，從而減少網絡堵塞、增加tps 、降低gas費。

分片技術是將整個的以太坊現在的節點，分成許許多多的小分片，可以理解為拆成一些小鏈，每一個小鏈會將指定不同的礦工，去執行驗證的工作。

即節點不需要去處理所有任意時刻的交易數據，只需要處理一小部分的交易數據就可以了。

就像在一個村子裡，所有的決定都是村民一起討論，效率就會非常慢，分片就是有了分工，把所有的決定分組進行，解決以太坊的可拓展性的原因。

隨著時間的推移，這個64條分片的數量可以通過硬分叉的方式來來增加，且理論上可以實現1024條分片鏈。

更多的分片鏈會帶來挑戰，比如需要有一個檢查和管理所有這些分片的邏輯，如果有太多的分片則會帶來更高的成本。

分片後layer2是否還有價值？

拓展的兩種方式

目前以太坊約50萬用戶的體量，而web3.0希望納入主流的互聯網用戶數。

目前的以太坊還較難支持一個幾萬人的應用，例如coinbase等幾家中心化交易所有幾千萬用戶，是沒有完全建立在鏈上的，而是建立在AWS上。

如果後續以太坊不進行擴容，提高tps ，降低gas費用，那是支持不起4000美金以上的估值。

擴展區塊鏈有兩種方式，也就是Layer 1擴展和Layer 2擴展。

L1擴展就是通過一些機制使區塊鏈本身能夠處理更多的交易，儘管區塊鏈本身存在一些性能方面的限制；

L2擴展就是不對L1進行改變，而是在鏈上創建協議來繼承L1的安全性，同時很多事情在鏈下進行，因此可以獲得更多的擴容性。

在以太坊中，最受歡迎的L2範式是Rollups ，最受歡迎的L1擴容範式是分片(sharding) 。

Rollups與sharding結合

如果要實現分片的話，以太坊基金好需要研究零知識證明等密碼學應用，但目前零知識證明在技術上還未完全突破，分片會是較為漫長的階段。

因為分片不會一蹴而就，以太坊升級後Layer 2依舊會有價值，是一個長期的過程。

第二開發者在分片上面實現可儲存數據，以太坊上的一些應用，還是會依賴layer2上的生態，所以未來分片和layer2會相互配合完善整個生態。

Rollup也是一種新興的L2擴容技術，此前2020年1月5日， Vitalik曾發表關於Rollup的最新相關文章《 Rollups不完全匯總指南》，目前Rollup也已經基本擔綱了接下來中短期內承接以太坊擴容的使命。

所以Rollup通過與將來的分片這一橫向擴展方案的搭配使用，理論上能讓以太坊網絡在性能達到上十萬TPS的驚人吞吐量，實現乘數效應。

儘管現在以太坊上的Rollups僅支持幾個應用，但預計幾個月之後就會有完全兼容以太坊的Rollups 。因此將Rollups和sharding結合翹起來就達到了10,000倍的擴容性提升，帶來成千上萬的tps 。

升級之後的弊端？

富者恆富

從PoW到PoS是否會導致富者恆富， PoS不再是通過算力，而是質押的多少決定的，如果質押的越多，會導致新產出的ETH代幣會流向大戶，可能會出現越富有的人越受益。

但當下沒有一個共識機制被判斷為完美的共識機制。

ETH2.0升級過程中最看重的是如何能讓以太坊這個網絡變得更加環保和相對去中心化，並提高安全性。從這個出發點， PoW到PoS的轉移也相對合理。

關於是否會富者越富這樣的質疑， Vitalik是這樣回應的：

在PoS中，驗證者獲得的獎勵相當低；

以太坊轉為PoS後，預計每年驗證者的獎勵相當於ETH總供應量的0.5-2% 。

而且驗證者越多，利率就越低。

因此，集中程度可能需要一個多世紀才能翻倍。

在這樣的時間尺度上，人們更可能消費、向慈善機構捐款、把財產分配給孩子等等，而不是等待質押的ETH翻倍。

升級後是否會硬分叉？

從PoW到PoS ，這種共識分裂是否會導致以太坊的硬分叉？

難度炸彈

這是相對比較難預測，以太坊為防止硬分叉的發生，很早就植入了難度炸彈，也就是Difficult Bomb 。

簡單來說如果引爆難度炸彈就會讓整個以太坊網絡出塊的速度變慢，讓礦工挖礦的難度比較高，會無利可圖。

這個難度炸彈是防止未來礦工不願意參與到以太坊質押的環節中引起硬分叉的結果，但是否引爆也無法確定。

轉向其他項目

由於礦工被利益所驅動，預計Merge之後的礦工群體可能會挖掘其他PoW代幣或者是提供高性能計算的數據中心。

或者還有其他比較好的項目，去使用現在的顯卡。

如果任何節點繼續在PoW版本的以太坊上挖礦，他們將成為分叉的少數派，其區塊獎勵的經濟價值可能遠遠低於其運營成本。

因現在支持硬分叉和不分叉的畫像是相對明顯的，如果出現硬分叉，會出現一些多空拉盤力量，不建議投機參與。

合併後的價值？

加密量化交易員Ryan Allis做客Bankless的播客時提出：

PoS使ETH第一次有了基本面，可以按照DCF和P/E估值法來看，那麼ETH的價值被嚴重低估，其公允價值肯定在1萬美元以上（純屬引用，不作為投資參考）。

具體價值後續探討。

對以太坊價值影響

而按照目前數據估算，以太坊在The Merge升級轉向PoS機制之後，每年PoS新增的以太坊大約為60萬枚。

但按2021年以太坊轉倫敦升級後的鏈上銷毀數據，預計以太坊一年因EIP-1559所銷毀的數量大約在470萬枚左右。

這意味著從此以太坊的淨銷毀將大於淨產出，為-410萬枚，那結合目前以太坊約1.2億枚的數量，以後每年以太坊不僅不會再增發，還會處於通縮狀態：

(60萬枚POS - 470萬枚銷毀的)/約1.2億≈ -3.5%

這無疑將從供給端對價格產生強烈支撐。

同時隨著Eth2的推進和倫敦升級即將實施，面臨銷毀的預期，加之PoS需求， ETH無疑將更加稀缺，這是對ETH價格在需求層面最有力的提振。

利好賽道

建議關注以太坊質押服務商：

Lido 、 SSVNetwork等。

以太坊質押率已達10% ，未來仍將有3倍以上增長，利好質押賽道服務商。

截至2022年4月29日，已有37萬個驗證者在以太坊信標鏈上質押了1200萬枚ETH ，超過以太坊總量的10% ，總價值達350億美元。

參考Binance 、 Solana等現有PoS主鍊長期質押率在40%~70%之間，以太坊質押率至少還有3倍以上的增長空間。

為了便利散戶參與質押、運維節點和獲得質押期間的流動性，質押服務商應運而生。

其中，已佔據流動性質押賽道90%市場份額的Lido ，通過與Curve建立ETH兌換流動性池，讓用戶在質押資金鎖定期間仍能獲取ETH流動性， Rocket等協議也在奮力追趕。

而SSVNetwork作為底層技術供應商，率先上線測試網，使用分佈式驗證（ DVT ）技術為上層客戶提供更去中心化的技術方案。

推薦關注以太坊質押服務商，但並不代表對於項目代幣盲目樂觀。

例如因為Lido的代幣分佈相對中心化，且今年逐漸進入解鎖釋放期，對於Lido代幣在今年走勢抱不完全樂觀態度。

總結

我們認為以太坊從PoW到PoS的升級是產生是一條全新的區塊鍊和一個全新的協議。

以太坊合併後將優化成本結構，可以增加tps或增加鏈上生態，增加區塊收入。

升級後可減少安全開支，獎勵給礦工（比如支付電費或者支付固定硬件成本）會大大降低。

讓以太坊這家已經擁有非常龐大的生態系統可以實現盈利，讓更多的資金去做技術研發，做更多的探索。

對於公鏈的競爭格局也可以會產生影響。當一切執行順利，以太坊會強者越強。

甚至其他公鏈可能變成以太坊的Layer2 ，當然，如果以太坊的升級遲遲沒有完成，以致於大家對於以太坊失去信心，其他公鏈也可能會趁著這個時間窗口做大做強。

大家對合併後以太坊的價值有什麼預期，或者利好什麼投資，歡迎留言。

風險提示：

以上均為市場討論和探索，對投資不具有指向性意見；請謹慎看待和預防行業黑天鵝風險。

此報告為“WatchToweR”研究院所提供：

Aria ；金蛋日記；

附文章參考：

海外獨角獸《合併之後，我們看好哪些投資機會？ 》

國盛證券-區塊鏈行業專題研究《以太坊“合併”的底層觀察：區塊結構和MEV影響》

國盛證券《大轉換——以太坊合併，從顯卡跌價說起》

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

白話區塊鏈《以太坊合併那些容易被忽略的重大影響，利好出盡就是利空？ 》