以太坊核心开发者会议更新 007

90%合并，10%难度炸弹?

正如在上一篇更新里承诺的，这篇更新会深入介绍合并后的以太坊客户端架构。随着Amphora互操作性活动取得的进展，合并的规范现在已经接近最终敲定?

在我们深入合并的内容之前，先简单介绍一下难度炸弹的最新情况！

ArrowGlacier??

在第124次的核心开发者会议里(视频、推文)，我们对难度炸弹的两个时间达成共识：升级在2021年12月进行，推迟到2022年6月。为此，我们需要一次网络升级——ArrowGlacier，它将仅包括关于推迟难度炸弹的EIP-4345。

ArrowGlacier计划在区块13,773,000激活，预计时间会在2021年12月8日。

在核心开发者会议上，我们对冰河时期推迟的多个选项进行了讨论。之所以选择6月，是因为我们有信心“合并”能在此前实现，而且我们想避免在此前再组织一次难度炸弹推迟。

当然，合并和难度炸弹是分开的：它需要单独的一次网络升级，且是基于PoWtotaldifficulty的临界值来激活的。这意味着我们不需要“等待”难度炸弹爆炸才能把以太坊过渡到权益证明。同样地，如果我们在过渡上遇到问题，我们可以决定再次推迟难度炸弹。

希望ArrowGlacir将是PoW以太坊??到合并之前最后一次网络升级！

以太坊客户端Erigon发布V2021.09.03-alpha版本:9月16日消息，以太坊客户端Erigon发布V2021.09.03-alpha版本，包括交易池改进等更新。[2021/9/16 23:30:03]

合并后的架构?

合并的架构利用了以太坊用于执行链(Eth1)和信标链(Eth2)久经实战的客户端。由于它们已经存在了，继续使用它们是合理的。

概括来说，在合并过程中，客户端将从根据PoW链转为根据PoS链来决定以太坊的最新有效区块。此外，客户端大多数的功能，以及更重要的EVM、它的状态，和它是如何执行交易的，都保持不变。

合并后，现在的Eth1和Eth2客户端分别变成以太坊的执行层和共识层(或叫做引擎)。这意味着Eth1或信标链客户端的节点运行者将需要运行堆栈的“另一半”，以拥有一个完整的验证节点。DannyRyan制作了非常好的图表对其进行说明。它们都已经被铸造成NFT了，所有的收益都将用于奖励合并工作的工程师和研究员。

合并后的客户端架构。NFT艺术家：DannyRyan

独立团队为树莓派 4 发布可运行以太坊客户端的 ARM 版定制系统:3月29日消息，“Ethereum on ARM”团队发布最新可以运行在树莓派 4 中的 ARM 架构定制版 Linux 系统，该系统可以运行以太坊 1.0 和 2.0 的所有主流节点客户端，将树莓派转变成以太坊全节点。团队同时推出新版本的参考文档，用户可以参考文档安装和管理。[2021/3/29 19:26:46]

上图展示了合并后一个完整的以太坊客户端的样子。让我们以此为起点，深入到每个组件。

信标节点?

现在，信标节点是对空区块(从终端用户角度来看)达成共识的。这些区块包括与共识相关的信息，称为操作(Operations)，比如证明(attestations)、存款合约根和验证者的罚没/退出，但不包括Eth1意义上的交易信息(例如，发送ETH或与智能合约交互)。合并将改变这个情况。

在合并发生时，信标节点将监测当前的PoW链，并等待它触达预设定的totaldifficulty(总难度)阈值，被称为TERMINAL_TOTAL_DIFFICULTY(终结总难度)。一旦出了一个区块的totaldifficulty>=TERMINAL_TOTAL_DIFFICULTY，该区块将会被视为最后的PoW区块。随后的区块都开始由信标链上的验证者构建和证明。

要做到以上内容，信标节点将需要与它们的执行引擎(以前的Eth1客户端)通信，并请求它生成或验证ExecutionPayloads(执行数据)。这些数据是Eth1区块合并后的等同物。它们包含这些信息：父块的哈希值(parent'shash)、状态根(stateroot)、基本费用(basefee)、需要执行交易列表。一旦这些信息都被生成或验证了，信标节点将在p2p网络与其他节点分享。

以太坊开发者提出EIP-3382提案以固定区块gas限制，而不受受矿工制约:以太坊开发者Philippe Castonguay提出EIP-3382提案，提议将区块Gas限制硬编码为每区块12,500,000 gas。更新块验证规则，如果Gas限制header字段不等于12,500,000，则区块无效。Philippe Castonguay表示，对区块气Gas限制进行硬编码，因为它是一个关键参数，需要网络达成共识，并且不受矿工的制约。Philippe Castonguay认为，以太坊的PoW和PoS设计都假设区块生产商（矿工）在财务上是理性的，但并没有假设矿工是仁慈的。但是，有一个例外，那就是矿工选择区块的Gas限制时，假定矿工关心链的长期健康和去中心化。实际上，区块gas限制是以太坊中唯一不是由节点一致性决定，而是由矿工选择的参数。这一决定最初是为了在必要时允许紧急改变区块Gas限制。大幅增加或减少这一参数都可能会产生严重的后果，这可能是不希望的。因此，这是一个关键参数，需要节点一致性，以避免少数参与者对网络其余部分施加任何突然的有害变化。[2021/3/16 18:49:37]

今年2月以来灰度投资基金以太坊信托基金溢价率已达500%:加密资产管理公司灰度投资基金（Grayscale Investment）旗下以太坊信托基金的溢价率在4月10日收盘时达 500%，每份（0.09436097 ETH）价值为15.11美元的基金份额，投资者需要支付90.55美元购买。从历史数据来看，以太坊信托基金自2月起就一直在维持较高的溢价率。相比之下，截止上周五比特币信托基金的溢价率仅 16%。

此前报道，在今年3月2日左右Grayscale Investment 以太坊的溢价也出现过很高的溢价，当时投资者在灰色以太坊信托基金 (the Grayscale Ethereum Trust Fund) 支付的溢价高达426%。在上周，投资者为价值21.29美元的标的资产竟然支付了112美元。[2020/4/13]

合并后的区块：共识层(即信标节点)验证所有现在属于信标链区块的栏位。当它在网络上收到ExecutionPayloads时，它会将其传送到执行层进行验证。

为了在共识层和执行层建立通信，会引入一组新的JSONRPC端点：EngineAPI(引擎应用程序接口)。

EngineAPI??

EngineAPI是共识层和执行层间的通信接口。它不在执行层的公共JSONRPCAPI，而在一个独立的端口。为了简单，对API的调用总是由共识层发起，而API只引入三个方法：engine_executePayload、engine_forkchoiceUpdated和engine_getPayload。让我们逐个看看它们是做什么的：

动态 | 以太坊已挖出7080000区块:据BTC.com数据显示，以太坊已挖出高度为7080000的区块，据之前计划，以太坊将在此高度进行硬分叉升级。[2019/1/17]

engine_executePayload(引擎执行数据)要求执行层验证ExecutionPayload是否符合所有协议规则。

在通过这个调用接收到数据后，执行层将返回VALID/INVALID(有效/无效)或，如果它还没同步完链头，则返回SYNCING(同步中)。因为一个区块的有效性是取决于它的父块有效性的，如果执行层缺乏历史数据来评估数据的有效性，它将从网络上获取这些数据。

engine_forkchoiceUpdated(引擎分叉选择更新)?是共识层在网络上告知执行层新的链头和最终敲定的区块的方式。如果共识层需要执行层在最新的链头区块上生成一个新的ExecutionPayload，它会和这个调用一起传送一个payloadAttributes?栏位。

payloadAttributes栏位包含与执行引擎生成一个ExecutionPayload的相关信息，特别是timestamp(时间戳),random(乱数)和feeRecipient(相当于以前的coinbase)的值。在接收到这个调用时，执行层将更新它的链头，根据需要进行同步，以及，如果有需要的话，开始用payloadAttributes的数值构建一个ExecutionPayload。

engine_getPayload(引擎获取数据）请求执行层返回它的最佳ExecutionPayload，它的构建过程已在之前对engine_forkChoiceUpdated的相关调用时启动了。

这就是当验证者必须出块时，它从它的执行引擎获取一个有效区块的方式。其他节点在从p2p层接收到该区块后将调用engine_executePayload来评估其有效性。

......就是这样！有了这三个新的端点，共识层和执行层可以就链的状态和交易数据进行通信。现在，让我们深入了解执行引擎的工作原理。

执行引擎?

如上文所述，执行引擎就是合并后的Eth1客户端。在这点上，任何与共识相关的内容都从它们的权限中移除了。它们的主要重点变成状态管理、区块构建和验证，这些都稍有修改。大部分的修改都写在了EIP-3675。

第一，合并将需要对区块格式进行一些修改。有些仅与PoW而非PoS相关的栏位会被设为0(或它们的数据结构的等同物)。这些栏位不是与挖矿(difficulty,mixHash,nonce)就是与ommers(ommers,ommersHash)有关，它们在PoS上都是不存在的。主网上extraData的长度也将被限制在32个字节上。

第二，由于合并后代币增发仅会在信标链上发生，执行层将不再处理区块和叔块奖励。也就是说。执行引擎将仍然负责处理交易费。事实上，当它创建ExecutionPayload时，执行引擎会确保所有交易发送者至少可以支付当前的baseFeePerGas(每单位gas的基本费用)，且任何额外费用都会被发送到feeReceipient(费用接收者)。请注意，feeReceipient指的是“传统”的以太坊地址，而不是信标链验证者。

第三，当PoS取代了PoW，执行引擎将不再广播区块。这意味着将弃用在p2p网络上的NewBlockHashes(0x01)和NewBlock(0x07)的处理程序。同样，执行层将仍然负责同步网络状态，广播交易和维持它的交易池。

下图同样由DannyRyan制作，它展示了当合并发生时执行层弃用PoW转而依赖信标链的过程。

PoW区块不再生成，而信标链区块在合并后开始包含ExecutionPayloads。

PoW区块不再生成，而信标链区块在合并后开始包含ExecutionPayloads。

我们现在已经介绍了客户端如何处理区块以及合并后进行内部通信的核心组件了。现在，让我们简单谈谈系统的的各种相对“边缘”的组件。

P2P网络、用户API和同步?

如本文第一张图表所示，合并后，执行和信标链层都在p2p网络里。除了执行层上区块广播被弃用外，p2p网络上的所有东西保持不变：在它们各自独立的p2p网络上，信标节点将广播证明、罚没等，而执行层将分享交易、同步状态等。

同样，信标链和执行层上的用户API都将保持独立，除了新创建的EngineAPI。

有一个组件是跨越两个层的，就是同步。我们正在为合并前和合并后各种可能的边缘情况开发各种同步策略。它们仍在完善和测试中，并可能成为未来的深入研究主题?

后续工作?

Amphora工作坊后，工作重心一直放在规范的完善和开发测试网的测试中。在未来几周内，预计规范将确定下来，即我们预期不会再有大修改的地步。

同时，Pithos测试网构建并运行起来了，有多个客户端组合每天在上面做测试，计划下周有一个社区会议，让基础设施和工具提供商快速了解合并。到时见??

在Pithos测试网上运行的各种客户端组合

来源：https://pithos-explorer.ethdevops.io/charts

来源|?AllCoreDevUpdates

作者|?TimBeiko

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