引言
大约在 100 天之前，Ethereum 历史性地完成了向权益证明共识协议的过渡。这也是 Ethereum 自启动以来最复杂、风险最大的一次升级，而且它的部分功能还有待进一步完善。本次合并发生于 2022 年 9 月 15 日，持续了大约 2 个 epoch，也就是 13 分钟左右的时间。在这样短的时间内，Ethereum 与信标链进行了合并，其中信标链是一个平行于 Ethereum 的 PoS 网络，于 2020 年 12 月 1 日启动。合并后，信标链正式成为了 Ethereum 的共识引擎或称共识层（CL），而 Ethereum 则转为了执行层（EL）并负责用户交易的执行，不再参与交易的结算或最终确定。关于 Ethereum 向 PoS 过渡的更详细概述，请参考 Galaxy 关于合并的研究汇编。
合并当日，Ethereum 通过分叉停用了工作证明（PoW），摆脱了这一过度耗费能源的区块生成方式。自此，Ethereum 的电力消耗下降了 99% 以上，从 2290 万兆瓦时/年下降到了现在的 2600 兆瓦时/年。虽然合并后 Ethereum 的能源用量实现了大幅降低，但其他 PoW 区块链所消耗的能源却在快速上升。Ethereum Classic（ETC）是 Ethereum 的 PoW 版本，于 2016 年首次推出，而在 9 月 15 日之前的几天里，其网络哈希值几乎翻了两番。此后，ETC 的哈希值从 280+ TH/s 的高点下降到了 2022 年 12 月 24 日的 120 TH/s，但与其在 2022 年 8 月的哈希值相比，该数值仍然处于相对高位。Ravencoin 也是一个可用 GPU 挖矿的区块链（就像合并前的 Ethereum 一样），其哈希值在合并前同样翻了两番。CoreWeave 是一家大型 Ethereum 矿商，现在已经将主要业务过渡为云计算服务，没有舍弃它原由的 GPU 资源。合并之后，并不是所有的 Ethereum 矿工都关停了自己的机器和业务，相反，他们中的很多人将算力转移到了其他区块链上面。
当 Ethereum 开始完全依赖于验证者而不是矿工之后，它已经实现了连续三个月的稳步增长。截至 2022 年 12 月 25 日，Ethereum 上有 491,461 个活跃的验证者，每个验证者均质押了 32 个 ETH，目前网络上总共有 1570 万个 ETH，占总供应量的 13%。自从 Ethereum 过渡到 PoS 以来，Ethereum 的 PoS 共识协议已经确认了超过 726,000 个新区块。Ethereum 上的网络参与率，即在线并积极履行其职责的验证者占比，每天都保持在 95% 以上。
虽然本次合并让 Ethereum 的核心规范发生了重大变化，但却没有对终端用户以及 DApp 造成太大影响，因为这次升级并没有造成任何明显的网络中断。尽管合并存在着一定的技术风险（Galaxy Research 的报告中对此进行了详细的解释），但 Ethereum 核心开发者却成功地在没有引起网络停机的情况下顺利完成了共识变更，同时为用户和 DApp 开发者提供了相同的执行环境。在接下来的几年时间里，Ethereum 还会陆续进行几次大的升级，不过本次合并的成功让人们对核心开发者更加有了信心，相信他们可以在协议代码日益复杂的情况下，在保证安全性的同时并实现对 Ethereum 的有效管理。
本报告提出了十个关键指标，并将通过这些指标来评估在这 100 天的时间内合并对 Ethereum 所产生的影响。首先，我们通过检查网络发行量和销毁率，深入研究了合并对 Ethereum 货币政策的影响。然后，报告用一些指标来说明 Ethereum 的新共识机制对最大可提取价值（MEV）和验证者节点操作员的影响。值得注意的是，虽然合并在通货膨胀率和区块时间统一性方面对网络做出了改善，但本次升级并没有像预期那样显著增加 MEV 收益或验证者奖励，其主要原因在于当前市场环境中链上活动水平整体出现了下降。是由于更广泛的市场条件造成了链上整体活动的下降。最后，本报告全面介绍了质押 ETH 的提现流程，这将在 Ethereum 的下一次重大升级，即上海升级中得到实现。
Ethereum 网络数据指标
指标一：ETH 发行量与销毁率
ETH 的日发行量已经从大约 15000 个 ETH 下降到了 1800 个 ETH 以下。同时，自合并以来，ETH 的日销毁率没有出现明显的变化。由于 ETH 的发行量下降而销毁率保持相对稳定，Ethereum 的净供应量变化很小，在 100 天内只增长了 3000 多个 ETH。在这样的情况下，Ethereum 的年化通货膨胀率为 0.12%，而在合并之前这一数字大约在 4% 至 5% 之间。正如我们预期的那样，Ethereum 向权益证明的过渡极大地影响了该网络的货币政策，巩固了 ETH 作为价值储存资产的价值定位。
指标二：出块时间
合并之后，Ethereum 上的出块时间变得更可预测，而且速度也有所增加。之前，矿工需要通过比拼算力来发布区块，而现在 Ethereum 会随机选择验证者，每隔 12 秒生成一个区块，从而降低了出块时间的波动性。此外，Ethereum 网络也不再有难度炸弹机制来人为地增加出块时间，这使得出块时间从合并前的大约 14 秒减少到了合并后的 12 秒。在过去 100 天的时间内，每天确认的区块数量明显增加，从合并前的日均约 6000 个区块增加到日均 7000 多个区块。正因为有了这些升级，每天在 Ethereum 上确认的区块总数和交易数量已经达到了历史新高，如下图所示。虽然这些改进并没有显著地增加 Ethereum 网络的可扩展性，但合并确实稳定了出块时间，从而在一定程度上改善了用户体验。
指标三：漏块率与见证消息漏发率
合并后，信标链的漏块率下降了 36.70%，这说明额外的小费与 MEV 奖励让验证者更愿意在 Ethereum 上获得出块奖励。随着合并后活跃验证者总数的增加，见证消息的漏发率也略有上升。验证者通常可以通过发出见证消息来获取收益（即对正确的区块和交易进行投票），不过，有时候他们也可以被随机选来生成区块，从而获得更高的奖励，不过这种的可能性微乎其微，只有 1/491,461。验证者在发出见证消息时需要对来源检查点、目标检查点、链头区块进行投票，从而获得收益。在验证者的操作过程中，无论多长时间的停机都可能导致短时间内见证消息的漏发，而由于验证者一般很少负责出块所以停机往往不会导致漏块的发生。
MEV 相关数据指标
指标四：MEV-Boost 的采用率
合并后的 Ethereum 迎来了一个提取 MEV 的新时代，并将区块构建与区块提议分离了开来。大多数验证者通过运行 MEV-Boost 来赚取 MEV，该软件可以帮助他们连接到多个第三方中继站，即链外交易市场，他们可以在那里通过拍卖购买到包含有 MEV 的预建区块。中继站为区块构建者和验证者之间的诚信竞价和区块内容转移提供了便利，而构建者则可以从 MEV 搜索者那里受到利润丰厚的交易捆绑包，并将其与来自本地内存池的交易以及私人订单流打包在一起，以构建最为他们赚钱的区块。
在合并的那段时间，市场中共有五个中继运营商，其中 Flashbots 就占据了超过 60% 的市场份额。100 天后，现在又有三个运营商在运行无审查、无授权的中继器，而 Flashbots 的市场份额已经下降到 30% 以下。在 Ethereum 上通过 MEV-Boost 赚取 MEV 的验证者数量也在稳步攀升，从合并时的 10% 多一点增长到现在的 80% 左右。
指标五：每日赚取的 MEV 数额
尽管合并后 Ethereum 上 MEV 的基础设施发生了巨大变化，但利益相关者赚取的 MEV 数额依旧保持相对稳定。整个 2022 年 MEV 的攀升通常与 DeFi 应用的活动和波动性增加有关。在 5 月 Luna/Terra 崩盘后，市场的普遍恐慌让 Ethereum 上的链上活动出现了显著下降，而直到 FTX 也崩盘后，链上活动才开始激增以应对市场波动。如果你想了解更多关于 11 月份链上 DeFi 活动的信息，请阅读这份 Galaxy Research 的报告。
指标六：受审查区块与未受审查区块的数量对比
采用 MEV-Boost 负面影响之一便是它增加了 Ethereum 上受审查的区块数量。据估计，在过去 100 天里，Ethereum 上超过 57% 的区块是由审查中继产生的，比如 Flashbots 中继，它会自动过滤掉与 FinCEN SDN（受制裁实体）名单上的地址存在互动的交易。虽然中继的审查是自愿行为，无审查中继的存在也将继续确保所有交易都能得到确认，但是如果大多数中继都出于某种原因对交易进行审查，那么 Ethereum 这一无需许可的全球性网络的可信度将会因此受到挑战。
验证者相关数据指标
指标七：质押收益
除了有效降低了 Ethereum 网络的整体电力消耗外，合并所带来的第二大预期影响便是它改变了验证者奖励模式。合并之后，Ethereum 验证者开始能够赚取 MEV 和小费形式的流动性奖励。这些奖励不再只限于那些负责管理大型挖矿硬件数据中心的高度专业化运营商，现在普通的 Ethereum 节点运营商也可以获得这些奖励。按照矿工在合并前获得的小费和 MEV 的金额来计算的话，验证者奖励总额（以 32 个质押 ETH 为基础不断复利）预计将增长超过一倍。不过，这一估计并没有将宏观经济情况的恶化、区块空间需求的减少以及升级后 Ethereum 上 Gas 费用的下降考虑在内，所以验证者的实际收益要比预期更低。与 Ethereum 共识层的奖励不同，来自小费和 MEV 的奖励非常不稳定，完全取决于具体的网络活动。
自合并以来，质押 ETH 的年回报率已从大约 4% 增加到 5% 至 6% 之间。Ethereum 共识层（CL）上赚取到的奖励在未来网络升级之前将一直处在固定比例，而从执行层（EL）赚取的奖励则有着很大的波动空间，并取决于用户活动。在过去的 100 天里，验证者奖励唯一一次翻倍是在 FTX 崩溃后 11 月 7 日的那一周，因为当时 Ethereum 上的 DeFi 活动出现了激增。如果宏观经济情况得到改善，Ethereum 的网络使用量增加，执行层奖励也将有望上升，从而提高质押 ETH 的总年化回报率。
如下图所示，在过去的 100 天里，随着总验证者数量的增加，共识层奖励略有下降，这也是合并的一个设计特点。信标链发行的质押 ETH 的回报收益会随着 Ethereum 验证者数量情况发生反方向的变化。如果你想了解更多关于合并后 Ethereum 收益动态变化的信息，请阅读这份 Galaxy Research 报告。
指标八：Ethereum「质押即服务」提供商的市场份额
自合并以来，活跃验证者的数量已经增加了 22517 个，从而使 Ethereum 的 ETH 质押总量与合并前相比增加了 15%。值得注意的是，在过去的 100 天里，新验证者的增加并没有对 Lido、Coinbase 和 Kraken 等大型实体的质押 ETH 市场份额的占比情况造成多大影响。Lido 控制着大约 30% 的验证者，继续主导着 Ethereum 质押市场。从验证者节点操作员及它们所控制的质押 ETH 的变动情况来看，合并对质押市场的格局几乎没有造成任何影响。
指标九：Ethereum 区块构建者的市场份额
然而，从 Ethereum 区块生产的角度来看，合并已经在很大程度上改变了验证者的角色，现在区块构建的任务已经完全委托给第三方实体来负责，如 Flashbots、BloXroute、Eden 等假名「构建者」。在过去 100 天的时间里，随着 MEV-Boost 使用率的提高，不使用 MEV-Boost 的验证节点运营商所生成的 Ethereum 区块比例呈急剧下降趋势。Ethereum 质押实体与那些负责将公共 Ethereum 内存池内的交易纳入区块的实体并不一样，它们只接收来自中继的区块。Ethereum 上超过 80% 的区块是由构建者和中继在链外生成的，这不仅为让 Ethereum 变得更加复杂，还增加了其监管风险。
指标十：验证者队列与流失限制系数
合并的 49 天后，也就是 2022 年 11 月 3 日，验证者总数超过了 458,752 个的门槛。因此，用于规定新验证者进入和退出最大数量的流失限制系数，也从每 epoch 6 个增加到了 7 个。目前，每天可以进入 Ethereum 进出队列的验证者数量限制是 1575 个，而不再是 1350 个。一旦活跃验证者总数达到 524,288 个的阈值，流失限制系数将再次增加到每 epoch 8 个。
展望上海升级
随着合并的完成，Ethereum 核心开发者已经开始着手进行下一次重大的全网升级，即上海升级。严格来说，上海升级只是 Ethereum 执行层的升级名称，而 Capella 则是 Ethereum 共识层的升级名称。然而，鉴于这两个网络的升级将同时发生，上海升级也经常被用来指代这两种升级。上海升级将主要增加质押 ETH 的提款功能，从而便于验证者节点操作员提取它们的共识层奖励，以及他们在信标链上的全部质押余额。
由于目前人们还不能从信标链上部分或全额提取 ETH，因此自合并以来，Ethereum 的核心开发者急需尽快启用这一功能的社会压力与日俱增。10 月下旬，Ethereum 开始认真规划其在合并后的下一次重大升级。经过数周的讨论，Ethereum 核心开发者于 12 月初同意将在必要时暂时搁置上海升级的其他改进，以加快质押 ETH 提取功能的实现。该功能预计将在 2023 年 3 月左右上线。
下面我将对上海升级后验证者节点操作员提取质押 ETH 的过程做出详细概述。
部分提款
所有想要提取共识层奖励的验证者必须确保他们的提款凭证已经更新为新的「0x01」格式，同时这也是提取全部质押 ETH 余额的要求。最初，当信标链首次推出时，验证者节点操作员被要求指定一个取款地址，该地址将存入 Ethereum 共识层上的地址。当时，通过将信标链链接到现有的 Ethereum 网络来转换 Ethereum 的计划还没有制定出来。因此，验证者没有理由在 Ethereum 而不是信标链上指定取款地址。
然而，考虑到合并的设计以及信标链与 Ethereum 的融合，验证者需要将其提款凭证更新为 0x01 格式，这样提款就可以直接转入 Ethereum 执行层地址。早在 2021 年 3 月，0x01 提款凭证被添加到信标链后，新的验证者就可以选择指定一个 Ethereum 提款地址了，尽管大多数人还是选择用 0x00 格式创建一个默认的信标链提款地址。根据 Ethereum 核心开发者和共识层客户端 Teku 产品主管 Ben Edgington 的说法，信标链上大约有 302,154 个使用 0x00 提款凭证的验证者和 186,722 个使用 0x01 提款凭证的验证者。
上海升级一经上线，提款凭证的更改将开始在网络上以类似于提款的方式进行处理。网络每个区块最多只能处理 16 笔部分或全额提款，并每 12 秒生成一个区块。同样，网络将只能处理每个区块最多 16 个提款凭证变更。这意味着 Ethereum 网络将需要大约 100 个小时来运行并更新 Ethereum 整个验证者集的提款凭证。对于那些提款凭证已经是 0x01 格式的验证者，网络将自动把他们的共识层奖励余额转入他们指定的执行层地址，验证者节点操作员在这个过程中不需要进行额外的操作。
每隔 12 秒，该网络会根据验证器索引号扫描活跃的验证者集。开发者目前正在讨论将提款的网络扫描限制在一次最多 1,024 个验证者，从而避免极端情况的发生。比如说，如果网络扫描大部分（或全部）验证器集，却只有很少或根本没有合格的提取需要处理，那么这将延迟区块时间。根据截至 2022 年 12 月 24 日 Ethereum 上活跃验证者的数量来看，网络对提款的扫描能力决定了每个区块最多只能处理 16 个提款。重申一下，如果验证者的共识层奖励余额大于零，网络将自动将其提取至他们指定的 Ethereum 地址。
信标链的所有提款都将作为 Ethereum 上的系统级操作来处理，这些操作会被推送到 Ethereum 虚拟机（EVM），而不是先由执行层处理。因此，提款将不能被识别为区块链上的正常用户或智能合约发起的交易，而是会被识别为 Ethereum 区块中的一种新类型的对象，并在块头中拥有独立字段。此外，鉴于 Ethereum 上每个区块可以处理的提款数量有限，而且相对于执行用户和智能合约交易的成本来说，处理最大数量提款的额外运营成本可以忽略不计，所以提款一般不涉及 Gas 费用。
全额提款
验证者在全额提取质押 ETH 时会受到与新验证者进出相同的流失率限制，这意味着信标链每个 epoch 最多可以处理 7 个验证者的退出。一旦验证者成功退出，他们就会被放入提款队列当中。要想提取全部质押的 ETH，验证者节点操作员必须已经将他们的提款凭证更新为上面提到的新的「0x01」格式。
假设操作员已经完成了更新，接下来全额提款将与部分提款一起处理。网络会定期扫描活跃的验证者集，每个区块最多处理 16 个部分或全额提款。重申一下，提款扫描是根据验证者索引号进行的，并且每个区块最多只能扫描 1024 个验证者，以防止任何可能导致区块时间延迟的极端情况出现。如果网络需要处理活跃验证者中所有验证者的提款，那么退出后的队列中一次完整的提款将需要大约 100 小时来进行处理。
实际上，目前已经有 1084 个验证者退出了 Ethereum，正在等待进入上海升级后的提款队列（上图中的第 5 步）。他们当中有 864 个是自愿退出的，这些退出大概率由验证者节点操作员发起，这些人希望能在退出质押的同时不因下线而受到网络的惩罚；其他 220 个验证者是因为罚没机制而被强行退出的，该机制是对违反网络规则的验证者的一种惩罚，尤其是对于那些在一个 slot 内提出多个区块或发出多次见证消息的验证者。这 1084 个退出的验证者表明，在上海升级激活后不久，信标链上可能会至少有 1084 个待处理的全额提款，以及 34688 个待解质押的 ETH。
结语
正如预期的那样，合并已经从根本上影响了 ETH 发行、区块时间和 MEV 供应链。然而，由于市场出现了预料之外的低迷和波动，质押 ETH 的回报率也低于预期，保持在 5%-6% 之间，而不是设想的 10% 以上。此外，由于审查中继和第三方区块构建者的参与，合并对 Ethereum 的抗审查性造成了很大的挑战。自 9 月 15 日以来，Ethereum 上生成的所有区块中有一半以上是由审查中继产生的。不过，自 11 月以来，随着新的非审查中继运营商和假名构建者的增长，链上审查的比例已经略有下降。
在 Ethereum 最受瞩目也最为复杂的升级完成之后，Ethereum 核心开发者已经开始着手准备上海升级，它将主要激活质押 ETH 的提取功能。自 2020 年 12 月信标链推出以来，该功能就一直是验证者生命周期中缺失的一项关键功能。一旦成功启用，网络将能够在每个区块中处理最大数量的提款。由于现在验证者数量已经达到了 49 万，网络将需要大约 100 个小时来处理每个活跃验证者的提款和提款凭证变更。在上海升级完成后不久，用户和企业会重新评估他们的质押和收益情况，并将在短时间内发出大量的验证者进入、退出、提款和提款凭证变更请求。对于 Ethereum 来说，合并绝对是一个重要的里程碑，但在 Ethereum 的发展路线图上，它还有几个更重要的目标有待实现。
