Dencun升级之三：EIP-4788

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Dencun升级系列的第 3 部分重点介绍了一项升级，该升级将降低质押池和重新质押安排的信任假设：EIP-4788。

我们现在将注意力转向 EIP-4788，这是一个可以说更具影响力的 EIP，它将降低主网应用程序固有的信任假设，这些应用程序需要有关以太坊共识状态的信息才能正常运行，例如流动质押协议和重新质押应用程序。 这是通过在每个执行块中公开父（以前的）信标块根并将这些信标块根的小历史记录存储在以太坊执行层上的新智能合约中来实现的。

这个包含信标块根的合约将允许任何主网部署的智能合约以信任最小化的方式查询和获取有关以太坊共识状态的信息。 环形缓冲区用于确保仅存储有限数量的共识状态根，以避免合约的状态无限增长。

本系列的前两部分详细介绍了细微的技术变化和调整，而 EIP-4788 有可能在用户应用程序级别对以太坊产生更有意义的影响。

1、以太坊的分层

顾名思义，以太坊的合并代表了两个以前不同的区块链的结合：合并前的以太坊主网（现在称为以太坊的执行层）和信标链（现在称为以太坊的共识层）。

从技术上讲，合并后的以太坊仍然是两个紧密耦合的区块链。 但执行层（EL）和共识层（CL）的区块树是一一映射的，即每个EL区块都有一个，而CL区块只有一个与之对应，反之亦然。

EL 和 CL 区块的这种 1:1 映射意味着我们可以将合并后的以太坊视为由两层组成的单个区块链。 EL 是处理以太坊交易并将其广播到网络其余部分的地方，也是所有用户帐户和智能合约存在的层。 CL 运行以太坊的 PoS 共识算法，并通过确保绝大多数验证者就以太坊区块链的头部达成一致来处理交易结算和最终确定。

2、以太坊各层之间的通信

从历史上看，直到今天，以太坊各层之间的相互通信方式仍然受到限制。

2.1 合并前信息流

以太坊的 EL 和 CL 之间传输的第一个信息是新的，以太坊的存款合约中有 32 笔 ETH 存款； 存款合约是以太坊协议的质押入口点。 从技术上讲，它是部署在以太坊主网（EL）上的标准智能合约，任何人都可以在未经许可的情况下发送 32 ETH 以及其他数据的有效负载，以资助和激活以太坊验证器软件。

每笔存款交易中包含的“其他数据的有效负载”的一部分是存款数据根，它提供了存款交易中包含的所有其他数据的简洁加密表示。 存款合约会验证 ETH 的金额以及每笔存款交易的存款数据根，一旦完成验证，就会发出收据或 EVM 日志事件，其中包含与该存款相关的数据。

此存款日志事件可以通过两种方式从以太坊的 EL 转移到 CL。 第一个过程我们称之为 Eth1 数据投票。 这是信标块提议者（即以太坊信标链上被选来提议信标块的验证者）就以太坊 EL 的状态（特别是存款合约）达成一致的过程。 Eth1 数据投票是一个复杂的过程，需要信标块提议者在 2048 个时隙（约 6.8 小时）的重复周期内进行多数投票，并有 8 小时的延迟（ETH1_FOLLOW_DISTANCE）。 存款日志事件从 EL 传输到 CL 的第二种方式是通过验证器通过标准 JSON RPC 接口直接从其自己的执行客户端导入这些日志（有关更多详细信息，请参阅 Ben Edgington 书中的存款处理部分）。

既然合并已经发生，这两种机制都是遗留流程，并将在未来的以太坊硬分叉中进行改革，可能是在 EIP-6110 下。

2.2 合并后的信息流

自合并以来，执行客户端和共识客户端之间的通信已由称为引擎 API 的组件进行中介。 正如 Ben Edgington 的书中所描述的，引擎 API“是单向的，即共识客户端可以调用引擎 API 上的方法，但执行客户端不会调用共识客户端上的任何方法”。

Ben 继续解释说，合并后，三个调用或信息流是“引擎 API 提供的最有趣的方法……”。 从高层次来看，这些信息流实现了以下目标：

• 流程 1 导致新提出的区块得到验证。
• 流程 2 使用有关链头的信息更新执行客户端，并导致执行客户端构建执行负载。
• 流程 3 导致共识客户端检索新构建的执行负载，并将其包含在新的区块提案中。

在上海/Capella 分叉允许提取质押的 ETH 后，上述流程 1、2 和 3 中概述的方法已升级（至此处、此处和此处所示的 V2 对应方法），以在由 引擎 API 的共识客户端。

3、将信标块根放入 EVM 中

与上面概述的以太坊执行层和共识层之间的引擎 API 中介信息流不同，EIP-4788 将父信标块根（可以从中导出以太坊共识层的状态）直接放入每个执行块中。 这第一次有效地在 EVM 中公开了以太坊的共识状态，并且可以被认为是引入了一个在协议级别上实现的预言机，它将以太坊的共识状态中继到以太坊主网。

任何给定的共识块都有三个根（请注意，共识块和信标块是可互换的术语）：

• 信标块根：这是前一个块的整个标头的哈希值。 它将每个块与其前一个块连接起来，形成一条链。 我们专注于这个根源。
• 状态根：这是 Merkle Patricia 树根的哈希值，代表当前区块的交易处理后以太坊网络的状态。 它不是来自区块头，而是来自以太坊主网的状态。
• 主体根：这是 Merkle Patricia 树根的哈希值，代表块中包含的所有交易。 与状态根一样，它不是源自区块头，而是源自区块中包含的交易。

EIP-4788 将强制在相应执行块的标头中承诺每个父信标块的哈希树根，并将每个根存储在以太坊主网上的智能合约中。 它将通过在执行块头中引入一个新字段parent_beacon_block_root来实现这一点，该字段包含给定执行块的父信标块的哈希树根。

父信标块只是当前信标块之前的信标块。 因此，EIP-4788 将使用信标块根，但它将基于先前的块（父信标块根），而不是当前块。

有限数量的父信标块根将存储在以太坊主网上的智能合约中。 该智能合约将实现环形缓冲区数据结构，以便它只能保存约 1 天的共识状态。 该环形缓冲区的目的是确保合约的状态不会无限期增长。 当新的块根添加到缓冲区时，一旦缓冲区达到其容量，最旧的块根就会被覆盖，从而保持固定的大小。 这允许高效且有界的存储，同时仍然提供对最近共识层状态的访问。

从某种意义上说，这种数据结构是一种权衡； 使parent_beacon_block_root在合理的时间内可用，而不会保留过长（因此内存密集）的哈希值。

在主网上部署这个包含信标块根的合约将允许任何以太坊合约传入过去约 24 小时内的任意执行块高度，并以信任最小化的方式获取有关以太坊当时共识状态的信息 。

4、EIP-4788 的影响

EIP-4788 有效地引入了一个在协议级别的预言机，它将以太坊的共识状态中继到以太坊主网（又名 EL）。 一旦该 EIP 合并，部署在以太坊主网上的智能合约和协议将不再需要可信的预言机解决方案来获取有关以太坊共识状态的信息。 重要的是，这种共识状态信息可以被“解包”，并用于确定所有以太坊验证器的状态和余额。

目前，许多与 Stake 相关的应用程序依赖于由数量相对较少的预言机节点提供商组成的预言机系统，这些预言机节点提供商被信任能够独立验证并向主网上的应用程序合约报告有关以太坊共识状态的信息。 这些应用程序包括以太坊上一些最著名的流动质押池（Lido、Rocket Pool），以及像 Eigenlayer 这样的重新质押安排。

4.1 流动质押池

顾名思义，流动质押池将用户的存款合并（或汇集）为 32 个 ETH 块，用于为新验证者提供资金。 作为 ETH 存款的交换，用户将获得与存款成比例的收据代币。 这些收据代币被称为流动质押代币或 LST，它们为用户提供两个主要好处：提高资本效率，以及围绕跟踪其赚取的质押奖励简化用户体验。

LST 提高了 ETH 质押的资本效率，因为 LST 持有者可以将其 LST 重新抵押或重新利用，作为 DeFi 生态系统其他地方的抵押品。 此外，他们还通过定期更新每个用户持有的 LST 代币数量（在像 Lido 的 stETH 这样的变基 LST 的情况下）或每个 LST 相对于 ETH 的价值（在 像 Rocket Pool 的 rETH 这样的重新定价代币）。

如今这种供应或价值增加的方式是通过质押池的可信预言机系统实现的。 Lido委托5个预言机节点运营商报告所有Lido验证者的总价值，并通过增加每个用户持有的代币数量将每天的收益分配给用户。 同样，Rocket Pool 委托 18 个预言机节点运营商为所有 Rocket Pool 验证者提供相同的信息，但预言机节点提供商也以 Rocket Pool 的原生治理代币 $RPL 进行支付。 这一职位是有偿职位，旨在激励诚实行为并遵守协议。 在这两种情况下，预言机更新每约 24 小时发生一次，并引入了不良的信任假设和协议的重要中心化向量。

通过公开执行层中的父信标块根，EIP-4788 使以太坊的共识状态以信任最小化、可加密验证的方式可供部署在主网上的所有合约和协议使用，最终消除了对可信预言机系统的需求。

4.2 重新质押申请

实际上，当谈到重新抵押应用程序时，我们指的是 Eigenlayer。 从概念上讲，我们指的是将以太坊验证器网络提供的加密经济安全性扩展到以太坊协议本身之外的服务。

通过将信标块根嵌入到 EVM 中，并使用与上述质押池相关的相同逻辑，EIP-4788 可以增强 EigenLayer 操作的安全性、可信度和效率。 此次升级应该会提高系统的完整性，并实现更具创新性的重新抵押策略。

业内许多人认为这是一次重要的升级，因为重新质押解决方案可能会增加大量质押的 ETH，并使这些 ETH 面临用于保护其安全的系统所施加的额外削减标准。 通过减少重新质押中的信任假设，以太坊网络可能会限制重新质押削减事件的潜在负面影响和机会。

原文链接：Ethereum Evolved: Dencun Upgrade Part 3, EIP-4788

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