以太坊的 The Merge 究竟是什么？

出品 | 区块链营（ID：blockchain_camp）

6 月 8 日，Ropsten 测试网成功与其信标链合并。 到目前为止，它似乎是稳定的。 6月22日，Sepolia测试网上线，这是一个PoW测试网。 计划于7月6日在Sepolia和Goerli网络上再次测试Merge，如果一切顺利，将于今年下半年（8月17日）执行主网合并。 今天我们就来说说，以太坊的合并是什么？

什么是合并？

Merge 是指将某条 PoW 链的数据层与另一条 PoS 链的共识层合并，形成一条 PoS 链。 也就是说，在合并之前，会有一条PoW链和一条PoS链以太坊算法，然后通过一定的方法，将这两条链合并为一条链，其中PoW链提供数据，PoS链提供共识算法，最后组合成一个新的链。

合并前

工作量证明链

这就是我们现在所知道的需要挖矿的区块链。 它的一个块看起来像这样：

这样的区块是怎么来的？ 首先，您需要同步所有先前的块和最新状态。 那么，不同的是，你需要质押32个ETH才能成为参与PoS算法的验证者。 系统会随机安排验证人生成区块，剩下的验证人会分配给委员会对生成的区块进行投票（Attestation）。 获得超过 2/3 选票的区块将被确认并逐步添加到区块链中。 这是以太坊的 PoS 算法的简单执行流程。

但是Beacon链现在不承载真正的交易，因为Beacon链是为Mainnet做Merge而建立的。 如果携带交易，被选中生成区块的验证者也会从交易池中选择交易组成区块体，然后执行这些选中的交易。

因此，无论是 PoW 链还是 PoS 链，区块的生成过程和区块数据都可以分为两个过程，选择打包交易的执行过程，以及决定谁说了算的共识过程。 聪明的你一定猜到了，The Merge要做的是将当前主网上交易打包的执行过程与Beacon链的共识过程重新组合。 不再需要主网上的共识过程（PoW），也不再需要信标链上交易打包的执行过程（本来就不存在）。 两条链条被拆卸并重新组装成一条链条。

合并过程

1.客户端监听TTD

在目前的以太坊主链上，我们设置了一个TTD值（Terminal Total Difficulty），客户端会监控每个区块的Total Difficulty。

2.看到的第一个TTD块

当某个区块的 Total Difficulty 值大于或等于预设的 TTD 时，该区块被视为 PoW 产生的最后一个区块，以太坊正式开始合并。 接下来，客户端将打包的交易传递给 PoS 生成的区块。

3. 完成TTD后区块

当一个 PoS 产生的区块最终确定时，客户端将停止传播 PoW 产生的区块，以太坊的 PoW 将正式成为历史，并充分使用 PoS 算法，完成合并。

,

合并后

如果我们直接将所有交易推送到Beacon链上，让它直接执行交易的打包执行流程，这会面临一个严重的问题。 Beacon链和主网是两条独立的链。 Merge之后，所有的交易都在Beacon链上实现，与之前的主网无关。 我之前在主网上的钱呢？

因此，以太坊采用了一种简单粗暴的方法，将与PoW相关的内容从整个Mainnet区块中剔除，直接塞入PoS生成的区块中。 合并块如下所示：

PoS区块中塞入的数据都有自己的哈希值，存储的是前一个数据块的哈希值。 这些数据块本身也可以连接成一条链，只不过上面套了一个 PoS 壳。 因此，我们把数据块内部称为执行层，也就是说数据的执行依赖于这一层数据，而最外面的外壳叫做共识层，也就是说PoS运行的结果依赖于这一层数据. Merge of Ethereum 最后呈现给我的效果如下图：

他们合并了，但不完全是。 所谓不完全合并是指合并后的以太坊有两个并行状态，一组执行状态，与之前PoW中的状态相同，包括账户余额、状态变量等，以及外层共识state，包括活跃的验证者，每个验证者的质押状态和余额等。如果以太坊一开始就采用这种PoS设计以太坊算法，它的数据结构肯定不会是这个样子。

因此，Merge 之前的两条链需要运行两个客户端。 Merge之后，我们还需要运行两个客户端。 这两个客户端和Merge之前一样，有独立的存储结构和独立的P2P通信网络。 . 只不过是两个客户端相互配合，最后联合起来产生一个大块。

Merge完成后不久，以太坊将推出上海升级，其中对PoS系统进行了大量优化

上海升级

烽火链提现：是的，在上海升级之前，你在PoS链上质押的钱是不能提现的。 上海升级后，想提款要等很长时间。 EVM Object Format：EVM升级过程中如何兼容旧合约？ 很简单，就是给新的合约加一个标识符，比如以0xEF开头。 升级后，带有标识符的新合约称为 EOF 合约。 更低的 layer-2 费用：Layer-2，包括 Optimism、Arbitrum 和 ZkRollups，使用起来仍然太贵。 所以上海升级降低了CALLDATA的开销，但这毕竟是权宜之计。 Gas费问题的解决还是要靠Sharding。

上海升级无分片

参考链接：

@benjaminion/eth2_news/https%3A%2F%2Fhackmd.io%2F%40benjaminion%2Fwnie2_220617#fn1@timbeiko/acd/https%3A%2F%2Ftim.mirror.xyz%2FPWFVaHY3Mrx7srarMmuBWya0J5kioR1l2xaH3p5APDk%3Fdisplay%3Diframe@n0ble/consensus_api_design_space

结尾

《新程序员001-004》全面开播，对话世界级大师，报道中国IT产业创新创造