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以太坊是全球最大的智能合约平台，也是去中心化金融（DeFi）和非同质化代币（NFT）等创新应用的主要基础设施。2022年9月，以太坊完成了历史性的合并（Merge），从工作量证明（PoW）机制转向了权益证明（PoS）机制，实现了网络性能、安全性和可扩展性的显著提升。

然而，在合并过程中，有一个问题一直困扰着以太坊社区：那就是如何处理已经被质押在信标链上的ETH。目前，有超过1600万枚ETH被锁定在信标链上，作为验证者参与网络共识，并获得约5%左右的年化收益率。这些ETH无法提取或转移，只能等待下一次网络升级。

(资料图)

这次网络升级就是即将到来的上海升级（Shanghai upgrade），它将在2023年3月进行，并推出五个以太坊改进提案（EIP）。其中最受关注的是EIP-4895，它将允许验证者退出信标链，并取回他们质押的ETH和奖励。这意味着1600万枚ETH将重新流入市场，并可能对以太坊生态系统产生重大影响。

那么，上海升级究竟会给以太坊带来什么样的利与弊呢？本文将从以下几个方面进行分析：

上海升级背景

为了理解上海升级的意义和必要性，我们需要回顾一下以太坊从PoW到PoS转变的过程。2019年12月1日，信标链（Beacon Chain）正式启动，作为以太坊2.0阶段零的第一步。信标链是一个独立运行于当前主网之外的新区块链，采用PoS机制，并使用新货币单位Gwei作为最小单位。

信标链启动后，并没有立即取代当前主网上运行着PoW机制和使用Ether作为货币单位的区块链，而是作为一个独立的区块链，使用PoS机制，并使用新货币单位Gwei作为最小单位。

信标链启动后，并没有立即取代当前主网上运行着PoW机制和使用Ether作为货币单位的区块链，而是与之并行运行。信标链上没有交易，也没有Token或DeFi应用。它是一条“空链”，仅仅是为了成为一条运行PoS共识机制的区块链。

信标链的目的是为了让验证者参与网络共识，并获得奖励。验证者是指愿意质押32个ETH并运行节点软件的用户，他们负责提议和确认新区块，并维护网络安全。验证者可以获得约5%左右的年化收益率，但他们质押的ETH和奖励都被锁定在信标链上，无法提取或转移。

这就导致了一个问题：如何让验证者能够退出信标链，并取回他们质押的ETH和奖励？这就需要进行下一次网络升级：合并（Merge）。

合并（Merge）是指以太坊主网与信标链合并成一条区块链，从而实现从PoW到PoS的完全过渡。合并后，以太坊主网将不再使用PoW机制来生产和验证区块，而是由信标链上的验证者来承担这个角色。同时，以太坊主网将保留所有原有的功能和历史数据，包括交易、智能合约、账户等等。

合并后，验证者将能够退出信标链，并取回他们质押的ETH和奖励。这意味着1600万枚ETH将重新流入市场，并可能对以太坊生态系统产生重大影响。

前Ark Invest加密主管：上海升级后预计会有更多ETH被锁定

上海升级内容

上海升级（Shanghai upgrade）是即将推出的以太坊网络升级。该升级旨在改善以太坊网络的性能、安全和可扩展性。此次上海升级将推出五个以太坊改进提案（EIP），包括三个关键的以太坊协议：EIP-4895、EIP-3855和 EIP-3860。

EIP-4895是为以太坊质押者提供更灵活的质押机制。它允许验证者退出信标链，并取回他们质押的ETH和奖励。这是一个重要的功能，因为它将让验证者能够灵活地管理他们的资金，并根据市场情况调整他们的质押策略。此外，这也将为验证者提供更多的激励，因为他们不再需要担心自己的资金被长期锁定在信标链上。

EIP-4895的具体实现方式是，在执行负载中添加一个新字段：withdrawals，用来存储从信标链推送过来的提款操作。每个提款操作包含以下信息：

withdrawal_index：一个uint64值，表示提款操作在全局范围内的唯一索引，从0开始递增。

validator_index：一个uint64值，表示对应的验证者索引。

recipient：一个20字节值，表示接收提款金额的地址。

amount：一个uint64值，表示以Gwei（1e9 wei）为单位的提款金额。

执行负载中还需要添加另一个新字段：withdrawals_root，用来存储withdrawals列表的默克尔根哈希。这样可以确保执行层和共识层对于提款操作有相同的视图，并防止任何篡改或重放攻击。

执行负载有效性

在合并后，执行客户端需要对执行负载进行额外的检查：

确保withdrawals列表中没有重复或乱序的withdrawal_index。

确保withdrawals_root正确地计算了withdrawals列表的默克尔根哈希。

确保每个提款操作中的amount都大于0。

状态转换

在合并后，执行客户端需要对状态转换进行额外的处理：

对于每个提款操作，在recipient地址上增加相应amount乘以1e9 wei后得到的ETH余额。这个操作不消耗任何Gas，也不受任何Gas限制。

EIP-3855是为了提高以太坊网络的交易速度，引入了一个新的指令：PUSH0（0x5f）。这个指令可以将常数值0压入栈中，而不需要使用PUSH1 0或其他替代方案。这样可以节省Gas和存储空间，因为PUSH0只需要2个Gas和1个字节，而PUSH1 0需要3个Gas和2个字节。

EIP-3860是为了降低交易费用，限制并计量初始化代码（initcode）的大小。初始化代码是在创建合约时执行的一段代码，它可以生成合约的运行时代码（runtime code）。目前，初始化代码没有大小限制，但是运行时代码有24KB的限制。这导致了一些潜在的问题：

初始化代码可以包含大量无用或重复的数据，浪费Gas和存储空间。

初始化代码可以包含大量复杂或恶意的逻辑，消耗过多的Gas或导致DoS攻击。

初始化代码可以利用CREATE2指令来动态生成运行时代码，并绕过运行时代码大小限制。

为了解决这些问题，EIP-3860提出了以下改变：

引入一个新参数：MAX_INITCODE_SIZE，默认值为49152字节（48KB），作为初始化代码大小的上限。

对于每个创建合约的操作（CREATE、CREATE2、SELFDESTRUCT），如果初始化代码超过MAX_INITCODE_SIZE，则返回错误并消耗所有可用Gas。

对于每个创建合约的操作（CREATE、CREATE2、SELFDESTRUCT），如果初始化代码小于等于MAX_INITCODE_SIZE，则按照每字节3个Gas来计算额外费用。

上海升级影响

上海升级对以太坊生态系统有着深远的影响。首先，它将使以太坊质押者能够自由地进出信标链，并获得流动性和灵活性。这将增加质押者对以太坊网络安全和可持续性的贡献，并提高他们对以太坊未来发展方向和治理机制的参与度和信心。

其次，它将提高以太坊网络的交易速度和降低交易费用，通过引入PUSH0指令和限制初始化代码的大小。这些改进将有助于改善以太坊网络在DeFi和NFT等应用领域的使用体验，提高以太坊生态系统的可用性和吸引力。

最后，它将为以太坊网络带来更多的创新空间和可能性，通过实现PoS共识机制、支持轻客户端、开启分片技术等。这些变化将使以太坊网络能够承载更多的用户和应用，同时保持安全和去中心化的特性。

总之，上海升级是以太坊发展历程中的一个重要里程碑，它将使以太坊从一个PoW网络转变为一个PoS网络，并为未来的扩展和创新奠定基础。上海升级预计将在2023年4月12日进行，届时我们将见证以太坊网络的一次历史性变革。

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