撰文：Frank Fan、0xCryptolee，Arcane Labs

「只要勇于做出承诺，世界自会助你铲除不可逾越之障碍。去完成未竟之梦想，宇宙绝不会抑制你前进的步伐，这即是奥义所在。」

——以太坊 PoW 时代最终区块留言

以太坊经历了历史性的升级，发展进入了新的阶段。合并之后，以太坊将继续沿着扩容和去中心化的方向前进。The Merge 仅仅是 PoS 时代的第一步，以太坊依然面临着巨大的挑战，验证者群体中心化，扩容，Lazy Validator Problem 等问题依然制约着应用的爆发和以太坊的安全扩展，本文将从 The Merge 开始，逐步分析 POS 采用的共识算法，重点探索使用 DVT 技术来解决验证者单点风险的问题，和从业者一起分析以太坊的问题和未来的发展机会，建议具备一定以太坊基础的读者阅读此文章。

1. The Merge

1.1 背景

The Merge 是以太坊有史以来最大的技术升级，在 2022 年 9 月 15 日实现了 Execution Layer 和 Consensus Layer 的合并，其最大的变化是将以太坊的 PoW 共识切换为 PoS 共识。

除此之外，合并以后以太坊的能源消耗降低了将近 99.95%，据 Vitalik Buterin 推文，以太坊合并将使全球用电量减少 0.2%。

1.2 合并带来的改变

• 代币增发：PoW 时代的 ETH 代币增发停止，新的 ETH 仅通过 PoS 共识出块产生，以太坊的通胀率降低，当 base fee 超过 15gwei 的时候，以太坊甚至进入通缩。

• 质押收益：gas 费用和 MEV 的收入被分配给 Validator，验证者的质押币本位收益达到 5-7%。

• Withdraw：合并以后质押的 ETH 并不能立即 Withdraw，需要在上海升级以后才会放开 Withdraw 的限制，并且在提款的时候，用户并不能直接提取，为了避免大规模的提款，对于单次提款的数量和时间都有一定的限制，所以开放提款以后，并不会出现大量提款抛售的情况。具体的信息可以参考 EIP-4895：Beacon chain push withdrawals as operations

• 数据结构的改变：Consensus Block 里面会包含 Execution Block 的 Hash 值，同时 Execution Block 里面和 PoW 相关的参数不再生效。mixHash 字段会记录以太坊原生的 RANDAO 随机数，供 EVM 调用，以太坊的开发者可以直接使用这个随机数到智能合约开发中。

• 共识替换：PoW 共识被 PoS 替换，原有的矿工职责被验证者替代，同时存在两条链，需要同时运行两个客户端节点，Execution Layer Client（EL）和 Consensus Layer Client（CL）。

切换为 PoS 共识以后，以太坊的算法由 Ethash 转换为了 Casper FFG（Gasper），相较之前的算法，Gasper 更加节能，不需要再通过专门的矿机计算难度值，而是通过随机的方式来出块，让我们往下继续探索以太坊的共识算法和出块方式！

2. Gasper

目前信标链上面质押了13,830,378 个 ETH，活跃验证者的数目为432,203 个（截至 2022 年 9 月 23 日），根据 PBFT 的特点，beacon chain 的验证者数目很多，网络通信数据量大，简单的 PBFT 不再适用于以太坊网络，于是以太坊在网络结构上面采用 PBFT 的思想对网络架构进行了改进和设计，使用了 Gasper 算法。

Gasper 为 beacon chain 协议中的终局性工具（finality gadget），用于确定哪些区块应被