以太坊过渡到PoS合并将如何影响应用层？金色财经

以太坊向 POS（权益证明）——整合——的过渡迫在眉睫：正在构建开发网络，正在敲定规范，社区布道工作如火如荼。 合并的目标是将对以太坊的最终用户、智能合约和 DApps 的运作方式的影响降到最低，也就是说，有一些小的变化值得强调。 在我们深入研究它们之前，这里有一些链接可以提供有关整体合并架构的背景信息。

本文的其余部分将假设读者熟悉上述内容。 对于那些想要深入挖掘的人，可以在此处获得 The Merge 的完整规格。

合并后，POW（Proof of Work）区块将不再存在于网络中，之前POW链的内容将成为Beacon Chain上创建的区块的一部分。 那么你可以认为Beacon链成为了以太坊POS链的（权益证明）共识层，取代了之前的工作量证明共识层。 信标链块将包含 ExecutionPayloads，它们等同于合并后的当前工作量证明链上的块。

下图显示了这种关系。

对于最终用户和程序开发人员来说，这些 ExecutionPayloads 是与以太坊交互的地方。 该层的交易仍将由执行层客户端（Besu、Erigon、Geth、Nethermind 等）处理。 幸运的是以太坊pos权益证明机制，由于执行层的稳定性，合并的破坏性很小。

合并后，之前包含在工作量证明区块头中的几个字段变得不可用，因为它们与 POS（股权证明）无关。 为了尽量减少对工具和基础设施的破坏，这些字段被设置为 0，或者它们的数据结构等效项，而不是完全从数据结构中删除。 区块字段的修改详情请参考EIP-3675。

由于POS（Proof of Stake）不会像POW（Proof of Work）一样自然生成omers（也称为叔块），所以每个区块中的这些列表（omers）都会为空，而这个列表的哈希值（omersHash）会是空列表的 RLP 编码散列。 同样，由于 difficulty 和 nonce 是 POW（工作量证明）的特征，考虑到它们的字节大小值，它们都将被设置为 0。

另一个与挖矿相关的字段 mixHash 不会被设置为 0，而是包含信标链的 RANDAO 值。

有关这方面的更多详细信息，请参阅以下章节。

合并后，BLOCKHASH 操作码仍然有效，但由于无法再通过工作量证明哈希过程伪造，操作码提供的伪随机性将大大降低。

与此相关的是，DIFFICULTY 操作码 (0x44) 将升级并重命名为 RANDOM。 一旦合并，它将返回信标链提供的随机信标的输出。 因此，对于程序开发人员而言，此操作码将是比 BLOCKHASH 更强大（尽管仍然有偏见）的随机性来源。

RANDOM 暴露的值将存储在 ExecutionPayload 中，其中 mixHash 是与工作量证明计算相关的值。 payload 的 mixHash 字段也将重命名为 random。

下面是 DIFFICULTY 和 RANDOM 操作码在合并前后如何工作的说明。

在合并之前，我们看到 0x44 操作码返回了区块头中的难度字段。 合并后，这个操作码被重命名为 RANDOM，指向之前包含 mixHash 的区块头字段，现在存储来自信标链状态的随机值。

这一变化在 EIP-4399 中正式化，还为链上应用程序提供了一种评估合并是否发生的方法。

来自 EIP：

此外，此 EIP 中提出的更改允许智能合约确定是否已升级到 PoS。 这可以通过分析 DIFFICULTY 操作码的返回值来完成，值大于 2**64 表示交易正在 PoS 区块中执行。

合并将影响以太坊的平均出块时间。 目前在 POW（工作证明）下，平均每 13 秒输入一个块（实际块时间略有不同），在 POS（权益证明）下，每 12 秒输入一个块，除非由于验证者错过了一个时间段离线或没有及时提交块。在实践中，这种情况仅在

这意味着网络上的平均出块时间将减少 1 秒，那些需要计算特定平均出块时间的智能合约将需要考虑到这一点。

在 POW（工作量证明）下，总是存在重新排列的可能性，应用程序通常会等待几个区块在新的头上被挖出，然后才认为它不太可能从共识链中移除，或“确认”。 合并之后，我们反而有了定型和安全头的概念。 这些块甚至可以比“确认的”POW（工作证明）块更可靠地使用，但需要转变思维方式才能正确使用它们。

最终确定的区块被超过 2/3 的验证者接受，并且要创建一个冲突区块，攻击者必须销毁至少 1/3 的总股份。 在撰写本文时，这在以太坊上代表了超过 100 亿美元（或超过 250 万个 ETH）。

安全标头块是我们期望在正常网络条件下包含在已识别链中的块。 假设网络延迟小于 4 秒以太坊pos权益证明机制，大多数验证者是诚实的，并且没有对分叉选择规则的攻击，安全标头永远不会被孤立。

这是一份报告，详细说明了在各种情况下如何计算安全标头。 此外，安全标头块的假设和保证在即将发表的论文中被正式定义和分析。

合并后，执行层 API（例如 JSON RPC）在请求最新（latest）块时将默认返回安全标头。 在正常的网络条件下，安全头和实际的链顶会相等（安全头块只落后几秒）。 与当前 POW（工作量证明）的最新（最新）区块相比，安全标头将不太可能被重新暂停。 为了暴露 POS（权益证明）链的实际顶部，将在 JSON RPC 中添加一个不安全标志。

最终区块也将通过一个新的最终标志通过 JSON RPC 公开。 然后，这些可以作为工作证明确认的更强大替代品。

下表总结了这一点。

我们希望本文能帮助程序开发人员为期待已久的 POS（股权证明）阶段过渡做好准备。

在接下来的几周内，一个长期存在的测试网将提供给更广泛的社区进行测试，并且即将召开合并社区电话会议，讨论基础设施、工具和应用程序开发人员的问题，并听取有关合并的最新技术更新.

原标题：《合并如何影响以太坊的应用层》

原作者：Tim Beiko，以太坊开发者，以太坊基金会社区经理

原文编译：RexHuang7