解讀以太坊上海升級即將激活的四個EIP

以太坊巴黎升級（合併，共識轉 POS）之後又一重大更新即將到來——上海升級！目前有著上千專業開發者的以太坊核心社區，從 15 年走來已經歷經 15 次主網升級，而這一次上海升級將為鏈上鎖定着的 230 億美金的 POS 質押 ETH 提供解鎖能力，還伴隨有對 GAS 優化的諸多 EIP 融入。

隨十四君來深入了解即將主網激活的那些 EIP 提案的作用、原理、應用方向吧

1、背景 

1.1 主網升級

以太坊在 2015 年提出 4 大階段：前沿、宅基地、大都會、寧靜。眾所周知的是」寧靜」階段的標誌也正是 2 個月前以太坊共識算法從 POW 算力挖礦全面轉為 POS 權益質押挖礦，如今的他是即節能又安全且足夠去中心化的首席公鏈每次主網升級其命名都是柏林、巴黎、上海這樣的地名，歷史上還有多次主網升級帶來巨大變革 

1.2 回顧 2021 年 8 月 5 日-倫敦升級

在區塊高度 12,965,000，以太坊完成代號為「倫敦」的硬分叉升級，共涉及五項提案最有影響的是啟動了 EIP-1559，他由以太坊創始人 Vitalik·Buterin 提出，從此以太坊上的每筆交易都將燃燒基本 gas 費用，這會自動減少 ETH 的流通供應量，使以太坊Token從此進入通縮時代。

舉個栗子 

EIP-1559 改變了價高者得的 Gas fee 計算邏輯，之前用戶為了讓礦工及時打包自己的交易，需要加價支付礦工費，出價越高，被優先打包的機率越大，在一定程度上會造成 Gas fee 的無限增長升級後，交易手續費分成了基礎費和小費，小費給礦工激勵競價出塊，基礎費會銷毀。雖然依舊有競價出塊的部分，但礦工收益大約下降 20%，而經濟模型也轉為通縮式。

本質上，1559 的設計發揮了次高價競價模式（second price auction）的優勢，最終會讓同一區塊內所有交易支付的價格基本一致，對用戶更公平（即因為支付 base 價格的交易總是會打包的，區分了緊急交易需求和常規交易需求）

2、上海升級

為何如此急迫？

在過往，一兩年才進行一次重大升級是常事，合併共識轉換這樣的重量級升級都會提前測試網穩定運行 1-2 年後才會真正步入主網升級，那為什麼這次上海升級如此急迫呢？

僅僅 2 月後就基本定案要囊括的 EIP 呢？核心因素是，合併後以太坊網路上的所有交易將不再由能源密集型的「礦工」驗證，而是由已存入或質押大量 ETH 的個體和組織「驗證者」進行驗證。那對於驗證者而言，他們質押的 ETH 可以生成和收集新的 ETH，這些所謂的「新 ETH」就是他們證明驗證交易和保護網路的獎勵。

但目前的以太坊，只能存入 ETH 但不能提取 ETH，質押總價值接近 235 億美元，都被「被困」在以太坊網路上。如果不儘快開放解除質押功能，則質押 ETH 的吸引力將大打折扣，後續也就不會有那麼多人進入以太坊網路，這無疑會對以太坊的未來發展和網路安全產生巨大影響。

3. 詳情解讀

根據 10-28 號最新 github 提交的上海升級記錄

https://github.com/ethereum/execution-specs/blob/master/network-upgrades/mainnet-upgrades/shanghai.md

3.1 EIP-3651：更溫暖的 COINBASE

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3651 

他是什麼？

這標題的翻譯確實很讓人迷惑，這裡的 COINBASE 並不是交易平台的那家公司，而是來自比特幣的概念，即區塊中的第一筆交易是筆特殊交易，稱為創幣交易或者 coinbase 交易，這種交易早期設計用於礦工打包收集挖礦的 gas 小費收入。

溫暖的和寒冷的，其實指的是此執行此交易時候是否有預先加載，影響礦工打包 coinbase 交易的 gas 費

如果無預先加載，是寒冷的，則 gas 費更高

如果有預先加載，是溫暖的，則 gas 費更低

有什麼用？

現在礦工打包的交易可能可以用作更多用途，比如 ERC-4337 中用於收集用戶簽名後，批量實現交易，其次也可以用同類原理來實現多種 Token 結合邏輯的元交易支付等。

在 EIP-3651 之前，更激勵用 ETH 的支付方式

在 EIP-3651 之後，更激勵用 ERC20 的支付方式

總之，是一個影響激勵的交易類型的提案 

3.2 EIP-3855：新增 PUSH0 指令 

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3855 

他是什麼？

對於 EVM 即以太坊虛擬機（執行合約代碼的系統）中，設計有多種指令，但是之前缺少設計了 push0 即針對 0 這個數值的壓入堆棧的操作指令，而此 EIP 則新增了 PUSH0( 0x5f) 指令，它將常量值 0 壓入堆棧，該指令的需要 2 gas 

有什麼用？

原先沒有 push0 時導致的是，有一些依賴於 0 做偏移量的操作，比如遠程 call 調用與返回，則有很多參數是 0，原先要操作 0，只能使用指令 PUSH1 0（即壓入一個數字，數字為 0），這個操作要消耗 3 個 gas，其次 push1 和 0 各占一個初始化代碼的字節儲存，導致的是部署此合約的成本也高了 2*200gas 該 EIP 還統計了因此的 gas 損失：在現有帳戶戶中，有 340,557,331 字節浪費在 PUSH1 00 指令上，意味著部署損耗達 68,111,466,200 gas 

總之，是一個降低無意義的 GAS 消耗的提案 

3.3  EIP-3860：提高初始化的代碼量限制 

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3860 

他是什麼？

合約部署時候，有個初始化代碼的大小，基於 EIP170 是限制了 initcode 大小為 24576，而如今則是將 initcode 的最大大小限制提升為 49152 即翻倍，並為每 32 字節的 initcode 塊應用 2 的額外氣體成本

有什麼用？

顯然，更大的代碼容量，可以讓智能合約系統做更多的事情，目前代碼僅 24kb 的規模導致很難用一個合約去實現系統，原先的臨時解決方案都是分多個合約部署，然後互相相互調用，但顯然跨合約引用是個高 gas 成本的事情。

總之，是一個提高智能合約系統上限以及降低 gas 消耗的提案 

3.4 EIP-4895：信標鏈將提款作為操作指令 

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4895 

他是什麼？

可以說，這是本次上海升級的核心。從結果上講，實現的是質押的 ETH 提款操作，而實現方式是引入了系統級的指令 withdrawal 基於信標鏈（共識層）的資訊，無條件地直接控制指定地址的 ETH 餘額。執行提現操作的方法有很多種，本次的提現操作的特點如下本身是由系統來發起，而不是用某個用戶發起，更簡潔易於審查無 gas 費消耗，系統發起受到共識層提款限額的控制，無需再用 gas 來做抗 dos 防護直接更新執行層的餘額，無 EVM 執行過程，採用最簡實現策略。

有什麼用？

別忘了，現在還有 1400W 個，合計價值 235 億美元的 ETH 被質押「困在」以太坊信標鏈里。

4 後續以太坊的重心在哪？

下圖是近期以太坊創始人 VitalikButerin 發布的最新路線圖，圖中綠色部分代表推進的進度，可以看到還有大量圍繞性能、安全隱患、隱私、帳戶體系 AA（基於 4337）的目標已經找到實現路徑。

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