以太坊難度炸彈：以太坊升級的重要步驟之一

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發佈於 2023年5月28日

更新於 2024年9月23日

閱讀時長 7 分鐘

以太坊背後的策劃者維塔利克·布特林 (Vitalik Buterin) 設想使用區塊鏈技術來打造一個真正去中心化的日常使用的全球電腦。受到比特幣網路的啟發，但看到其局限性，他創建了以太坊。 Buterin 使用一種名為「以太坊難度炸彈」的定時炸彈構建了以太坊區塊鏈。

建構超級電腦的路線圖分為多個階段。儘管最終目標很明確，但有時以太坊開發人員需要從頭開始開發新技術才能進入下一階段。以太坊難度炸彈是一種鼓勵 ETH 核心開發人員推進合併的內部機制。合併是以太坊最終從工作量證明（POW）共識機制發展到權益證明（POS）的地方。本文解釋了以太坊難度炸彈、它如何使 ETH 區塊鏈受益，以及合併後以太坊升級的未來。但在我們深入討論主題之前，我們需要先了解以太坊的起源。

以太坊區塊鏈的起源

2013 年，Buterin 發布了以太坊白皮書。他提出了一種比特幣的替代區塊鏈，其功能超越了純交易功能。將以太坊打造成第一個「山寨幣」。從構思到啟動創世塊花了兩年時間。以太坊於 2015 年 7 月正式推出。

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在此期間，該專案的創始團隊吸引了一系列加密傳奇人物。其中一位是查爾斯·霍斯金斯金斯 (Charles Hoskinskins)，他曾擔任首席執行官，後來於 2014 年離職創立了Cardano (ADA)。另一位是加文·伍德（Gavin Wood），他擔任以太坊網路的首席技術長。 Gavin 於 2016 年離開以太坊，創辦了 Polkadot (DOT)。雖然上述內容可能描述了以太坊創始人之間的一些人際問題，但該網路的區塊鏈也面臨技術問題。

以太坊 1.0 網路的問題

以太坊的第一個版本設計與比特幣類似，只是它可以執行智慧合約。該網路使用 PoW 共識機制來驗證交易。工作量證明共識機制是能源密集的，需要大量的哈希率來處理交易。隨著網路的普及，該網路很快就遇到了一些擴展問題。

在最初的簡單設計中，以太坊主網幾乎在壓力下崩潰了。熱情的用戶大量參與首次代幣發行（ICO）、去中心化金融（DeFi）平台和 NFT 等智能合約活動，導致網路嚴重擁塞。

兩年後，到 2017 年底，以太坊面臨以下挑戰：高 Gas 費、低每秒交易量（TPS）和高能耗（見下圖）。擴展以太坊區塊鏈的這些挑戰讓我們開始討論我們的主要主題。

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以太坊難度炸彈

回到建立全球超級電腦的願景，以太坊的聯合創始人預計網路在吸引更多用戶時將面臨的挑戰。無論是愚蠢還是聰明，他們將以太坊難度炸彈協議植入了網路的 200000 號區塊中。

以太坊難度炸彈的唯一目的是倍增以太坊挖礦的難度。由於工作量證明需要解決計算難題來處理交易，難度炸彈協議將使這些難題幾乎不可能實現。

以太坊開發人員設計了該協議，以便開採一個區塊最終會變得過於昂貴並且消耗大量能源，以至於沒有人願意開採它。由此帶來了以太坊的冰河時期。這個想法是引發連鎖反應，加速開發人員加快網路向權益證明的過渡。

雖然乍看之下這似乎違反直覺，但觸發難度炸彈為網路帶來了一些好處。

以太坊難度炸彈的好處

除了故意點燃以太坊開發者的熱情以加速向權益證明的過渡之外，難度炸彈還產生了以下預期後果：

解決難題的難度不斷增加，鼓勵加密貨幣礦工放棄能源密集的工作證明共識機制。
它還阻止了以太坊區塊鏈分叉。由於謎題最終變得無法解決，一旦整個區塊鏈轉變為權益證明，任何礦工都無法繼續使用工作量證明網路來獲利。

最終，該協議加快了過渡過程，迫使礦工按時升級節點。然而，要實現這項壯舉需要克服一些障礙。

推遲以太坊難度炸彈

以太坊總共花了七年時間才實現向權益證明的轉變。根據其最初的設置，2015 年 9 月左右，在區塊 20 萬處，難度炸彈被觸發，難度呈指數級增加。然而，其影響直到大約一年後，即 2017 年 11 月才顯現出來。

隨著權益證明時間框架的縮短，以太坊開發者們紛紛爭先恐後。隨著工作量證明挖礦變得更加複雜，網路上的處理交易費用也需要更高的天然氣費。為了回應 ETH 社群對昂貴交易費用的抱怨，他們進行了一系列更新，改善了網路。這些升級推遲了合併日期並推遲了難度炸彈的發布。

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以太坊一共經歷了六次升級，具體如下：

2017：拜占庭更新

拜占庭硬分叉的實施使以太坊更輕、更快、更安全。此外，它還為最終轉向權益證明共識機制創建了框架。

2019：君士坦丁堡更新

與拜占庭更新一樣，君士坦丁堡硬分叉的實施提高了效率和速度。它還降低了網路上的汽油費。

2020 年：繆爾冰川更新

Muir Glacier 網路升級有效地將難度炸彈延遲了另外 4,000,000 個區塊或大約 611 天，為以太坊開發者又買了一年。

2021 年：倫敦更新

倫敦硬分叉為網路引入了新的改進。與拜占庭和君士坦丁堡升級類似，其目的是在以太坊2.0發布之前做一些準備。

2021 年：箭冰川更新

Arrow Glacier推遲了網路的難度炸彈，讓開發者有更多時間準備以太坊2.0。

2022：灰色冰川

灰色冰川是最後一次延誤的航班。其唯一目的是將炸彈的爆炸再延後 100 天。

以太坊合併：從 PoW 過渡到 PoS

2022 年 9 月，萬眾期待的從工作證明網絡過渡到權益證明網絡的事件終於發生了。 ETH 開發者成功推出了新版本的以太坊，也稱為以太坊 2.0。以太坊 2.0 使用權益證明共識機制來驗證交易。

質押過程需要鎖定 32 個以太坊代幣，以換取參與網路的共識和驗證措施。質押其代幣的用戶被稱為驗證者，並透過以 ETH 支付的費用獲得獎勵。

隨著全球氣候變遷問題日益受到關注，這一轉變來得正是時候。透過廢除工作量證明共識機制，以太坊 2.0 將導致以太坊的能源消耗減少 99.95%。向權益證明的轉變也消除了對以太坊難度炸彈的需要，因為處理交易不再需要運算能力。

以太坊合併是以太坊區塊鏈成為 Buterin 想像的超級電腦的巨大墊腳石。儘管它取得了許多成就，但這只是區塊鏈路線圖的開始。

以太坊升級的未來

那麼既然以太坊區塊鏈已經擺脫了難度炸彈的生存威脅，那麼合併後接下來會發生什麼事？去年，Buterin 表示，合併後網路僅完成 55%。他還分享了即將到來的升級路線圖，這些升級阻礙了區塊鏈成為第一台全球超級電腦。它們如下：

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The Shanghai upgrade

上海升級最顯著的變化是允許驗證者撤回質押的 ETH 代幣。它還將升級一些網路部分，以提高擴展性、效率和速度。投機者預測，這起事件可能會引發大規模清算或導致新用戶激增。

The Surge

上海升級後，將會出現激增。它需要實施「分片」。分片是將區塊鏈分割成更小的鏈，稱為分片。此次升級將提高網路的可擴展性、天然氣成本和交易速度。

The Verge

Surge 之後，將會出現 Verge。 Verge 升級旨在優化以太坊區塊鏈上的儲存。它將實現「Verkle Trees」，這是一種旨在減少網路驗證器必須保留在其機器上的資料量的結構。最終，這也將有助於使以太坊更具可擴展性。

The Purge

Verge 之後，將會發生 Purge。正如其名稱所暗示的，此升級將有助於「清除」或減少硬碟上儲存 ETH 所需的空間。此階段旨在支援釋放空間，以便更多開發人員可以輕鬆地在區塊鏈上進行建置。

The Scourge

Purge 之後，Scourge 就會發生。Scourge 的目的是提供審查制度的阻力並避免集中化。此次升級將確保以太坊區塊鏈上包含可靠且公平的可信中立交易。

The Splurge

最後，Splurge 將會發生。此次升級將包括一系列較小的更新，以確保以太坊網路在前四次重大更新之後正常運作。它將結合一些不適合其他升級的升級建議，並對增強區塊鏈的計劃進行最後的潤色。

新的以太坊

在過去的幾年裡，以太坊對其區塊鏈進行了多次升級。曾經困擾網路的協議，例如以太坊難度炸彈，在新網路中不再相關。 Buterin 表示，透過所有這些升級，以太坊將能夠每秒處理 10 萬筆交易（TPS）。

這將使以太坊領先 Visa 和 Mastercard，後者只能處理約 24000 TPS 和 5000 TPS。截至目前，這些升級還沒有具體時間表，但我們預計將於 2025 年左右完成。

常見問題解答

為什麼ETH難度不斷增加？

ETH 難度已停止增加。自 2022 年以太坊區塊鏈從 POW 轉向 POS 以來，難度一直維持在1.00。

什麼是以太坊難度炸彈？

以太坊難度炸彈是區塊鏈網路中根深蒂固的一種協議，在使用工作量證明機制時，它會倍增挖掘 ETH 的難度。其目的是加速網路向權益證明的過渡，並阻止網路分叉。

為什麼以太坊需要難度炸彈？

以太坊需要一枚難度炸彈有幾個原因，但最主要的原因是透過抑制工作量證明機制來迫使礦工轉向權益證明。

難度炸彈有什麼用？

在以太坊網路中，難度炸彈被編程為從第 20 萬個區塊開始增加挖礦難度。它增加了完成謎題解決方案所需的區塊時間。它還導致工作量證明礦工的 ETH 支付減少。

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