几周后，以太坊将经历其七年历史上最重大的变化。到目前为止，以太坊区块链一直使用一种称为“工作量证明”的方法得到保护，这种方法消耗的电力比整个比利时国家都要多。下个月转向一种称为“股权证明”的新方法预计将使以太坊的能源消耗减少 1000 倍。
赌注很高。对于建立在以太坊之上的许多加密项目来说，一个拙劣的过渡可能意味着混乱。平稳过渡将是以太坊核心开发人员多年精心规划的结果。在过去的一年里，开发商一再推迟“合并”的日期，给自己更多的准备时间。他们在 8 月 10 日完成了最后的彩排 ，为 9 月中旬的转变扫清了道路。
成功合并的最直接后果将是让世界上的以太坊矿工失业。在过去的七年里，成千上万的人购买了高端显卡来帮助维护以太坊区块链——并在此过程中赚取新创造的以太币。用于更新以太坊区块链的新系统不需要同样强大的硬件，也不需要随之而来的巨额电费。因此，随着以太坊矿工退出该行业，二手显卡的价格可能会继续下跌。
但转向股权证明不仅仅是一种节能措施——它是对以太坊网络的一次重大改革。以太坊创始人 Vitalik Buterin 认为，合并将为未来的一系列升级奠定基础，使网络能够在未来几年处理更多的交易。但批评人士担心，新方案可能会导致以太坊网络过度集中，从而容易受到政府监管的影响。
从工作量证明到权益证明
在高度抽象的情况下，任何区块链都是这样工作的：网络上的某个人提出了一个包含最近交易列表的块。然后其他网络参与者验证该块是否遵循网络规则。如果有足够数量的其他网络参与者接受该区块，它就会成为链中的“官方”下一个区块。只要大多数网络参与者是诚实的，用户就可以确信大多数网络接受的交易不会在以后被删除或修改。
对于任何区块链项目来说，最大的挑战是防止恶意方创建许多 sock puppet 账户来“填满投票箱”，超过诚实的参与者，从而篡改过去的交易。比特币的化名创始人中本聪（Satoshi Nakamoto）的重大见解——使比特币成为可能的那个——是可以使用“一个哈希，一票”的原则来解决这个问题。在比特币网络上，谁拥有最大的计算能力——特别是计算 SHA-256 哈希的能力——对哪些区块被添加到区块链中的影响最大。只要诚实的矿工比恶意矿工拥有更多的算力，用户就可以对区块链的完整性充满信心，从而对使用比特币网络进行的支付的完整性充满信心。（查看我们的深入的比特币解释器，了解它是如何工作的。）
当 Vitalik Buterin 在 2015 年推出以太坊时，他使用了 Nakamoto 方案的变体。到那时，比特币挖矿已经被专门用于计算大量 SHA-256 哈希值的专用芯片所主导 ，从而将普通比特币用户排除在挖矿游戏之外。因此，Buterin 开发了一种新的挖掘算法，该算法 被设计为“内存难”——因此难以使用定制硬件进行加速。因此，以太坊挖矿仍然主要使用现成的显卡进行，允许普通以太坊用户参与。
但是这两个网络的经济学本质上是相似的。随着比特币和以太币的价值上涨，人们在挖矿硬件和电力上花费越来越多的钱来生成新币已经变得有利可图。虽然这使网络更加安全，但这也意味着两个网络都消耗大量电力，因此导致越来越多的碳排放。
比特币和以太坊社区对这个问题的反应非常不同。中本聪在 2011 年从公众视野中消失。在他缺席的情况下，比特币的文化变得越来越保守。许多比特币拥护者坚决反对 改变比特币的采矿系统，担心这种改变可能会为中心化和最终政府控制打开大门。因此，在可预见的未来，比特币不太可能脱离工作量证明。
相比之下，以太坊社区仍然由 28 岁的创始人 Vitalik Buterin 领导，他通过一系列重大升级来引导网络。Buterin 早就认识到工作量证明采矿对环境的不利影响。几年前，他宣布计划将以太坊过渡到权益证明，这是由几种鲜为人知的加密货币开创的。
工作量证明挖矿基于“一个哈希，一票”的原则，而权益证明基于“一枚硬币，一票”。任何想要参与以太坊验证过程的人都必须将以太币作为抵押品，这一过程称为“质押”。某人投入的以太币越多，他们对将哪些区块添加到以太坊区块链的影响就越大。
每隔 12 秒，一个伪随机数生成器会选择一部分质押者组成一个委员会来决定下一个区块。其中一个被指定提议下一个区块，而其余的称为验证者，验证新区块是否遵循以太坊网络的所有规则。例如，如果该块包含支付交易，验证者会检查源地址是否具有所需的资金，交易是否具有正确的数字签名等等。如果三分之二的验证者批准一个区块，它就会成为官方区块链的一部分。
忠实遵守这些规则的验证者会获得额外的以太币作为他们努力的奖励，他们的奖励大小与他们质押的以太币成正比。另一方面，如果验证者试图作弊——例如，通过为同一个区块链“槽”验证两个不同的、不兼容的块——他们将面临经济处罚。如果另一个验证者发布了此类作弊尝试的证据，则作弊者的一些抵押品将被销毁（以太坊术语中的“slashed”），举报人将获得奖励。
艰难的过渡
虽然这个方案在原则上非常简单，但让它正常工作在实践中却极其复杂——尤其是因为一旦系统上线，许多人会探查它是否存在可以利用以谋取个人利益的漏洞。
例如，随机委员会分配的算法产生真正不可预测的结果是至关重要的。否则，恶意方可能会操纵它以获得对某些委员会的多数控制权。验证算法还需要灵活地处理验证者的正常流动，而不会给投票箱填充或拒绝服务攻击敞开大门。
最重要的是，以太坊团队必须弄清楚如何在零停机时间的情况下进行转换——一些评论员将这一壮举与在空中更换飞机引擎进行了比较。过去两年的大部分延误是由于有关如何处理过渡的计划不断演变。早期计划要求权益证明成为更大的“以太坊 2.0”升级的一部分，该升级将同时改变系统的其他方面。但社区已经逐渐缩减其雄心壮志，决定首先实施股权证明，并考虑在未来进行其他改进。
社区最终确定的计划是创建一个名为“信标链”的新的股权证明区块链，该区块链最初将独立于现有的以太坊区块链运行。信标链于 2020 年 12 月启动。在过去的 18 个月中，成千上万的人和组织质押了以太币，并成为了新网络的验证者。但是由于信标链没有用户，他们没有太多事情要做。几周后，这两个网络将合并在一起。届时，现有的以太坊网络将被重新命名为新合并的以太坊网络的“执行层”，而信标链将成为其“共识层”，接替目前由工作量证明矿工扮演的角色。
确切的过渡日期未知；当网络达到预设的“终端总难度” ——衡量矿工执行的计算总量的指标时，就会发生合并。最近的估计表明，这将在 9 月 15 日至 9 月 19 日之间的某个时间发生，但确切的日期取决于矿工在下个月带来多少计算能力。
害怕山姆大叔
上周，美国财政部宣布对 Tornado Cash 实施制裁，这是一种以太坊“混合服务”，允许人们在网上与匿名陌生人交换以太币。虽然倡导者将 Tornado Cash 描述为一种保护金融隐私的方式，但美国政府认为它是一种洗钱工具。制裁意味着使用 Tornado Cash 服务或与 Tornado Cash 服务互动现在是联邦犯罪。
加密货币倡导者认为，由于 Tornado Cash 不是个人或组织，财政部已经过度扩张。相反，它是由以太坊区块链自动执行的一段代码。一旦 Tornado Cash 的作者将其发布到区块链上，他们就失去了改变其运作方式或将其关闭的能力。支持者质疑财政部是否甚至有权批准一款不受任何人拥有或控制的软件。
这里的一个关键问题是以太坊矿工和验证者是否受到制裁的影响。上面，我说过 Tornado Cash 是“由以太坊区块链自动执行的”，但这并不完全准确。代码由以太坊矿工执行。个别地，矿工可能缺乏改变 Tornado Cash 行为的能力，但他们的集体努力使以太坊网络——以及 Tornado Cash——发挥作用。财政部能否起诉在挖矿过程中执行 Tornado Cash 代码的以太坊矿工？
到目前为止，政府在很大程度上对比特币和以太坊矿工采取了不干涉的态度。这在很大程度上是一个实用问题：镇压可能会将以太坊采矿推向美国以外，而不会从根本上改变网络的运作方式。
从工作量证明矿工到权益证明验证者的转变可能会在几个重要方面改变事情。验证者必须质押大量以太币——最低为 32 以太币，或超过 50,000 美元。这一要求可能意味着未来成为验证者的人和组织的类型将不同于过去成为矿工的人和组织的类型。特别是，像 Coinbase 这样的比特币交易所持有数百万美元的以太币，迄今为止一直是信标链的主要参与者。这些都是与美国关系密切的大公司。他们不能对美国政府嗤之以鼻。
其次，新的权益证明系统不会让一组实体像矿工那样突然退出验证过程。如果多方同时退出，网络可能会将其解释为拒绝服务攻击，并对擅离职守的验证者处以经济处罚。
所有这些意味着新的以太坊验证者群体可能比旧的以太坊矿工更容易受到政府胁迫的影响。不难想象美国政府等到合并后不久，然后与一群美国的验证者接洽，并要求他们都拒绝验证涉及 Tornado Cash 地址的交易。
如果有足够数量的验证者遵守，它可以有效地阻止 Tornado Cash 的运行，并开创了美国政府可以阻止其不喜欢的以太坊智能合约运行的先例。这将为以太坊带来一种宪法危机，因为长期以来，独立于政府监管一直被认为是比特币和以太坊等网络的核心特征。
需要明确的是，我们不知道联邦政府是否会尝试这样的事情，或者如果这样做了事情会如何发展。Coinbase 首席执行官 Brian Armstrong表示，他将关闭 Coinbase 的质押服务，而不是遵守阻止特定以太坊地址的要求。但更重要的一点是，转向股权证明不仅仅是为了提高能源效率而进行的技术调整。这是对以太坊组织方式的根本性改变——可能会导致以太坊生态系统内发生巨大而意想不到的权力转变。
这正是比特币持有者拒绝对自己的网络进行重大改变的原因。比特币社区比以太坊社区具有更强的意识形态倾向。最重要的是，比特币的领导者关心保持网络独立于政府。有些人认为以太坊转向股权证明可能会破坏这种自主权。
