以太坊 Merge 準備期間技術抉擇內部視角：2020-2022 年關鍵決策的完整重構

概述

說到以太坊從工作量證明（PoW）轉移到利害關係證明（PoS）這件事，大部分人只看到結果——2022 年 9 月 15 日那個被稱為「The Merge」的歷史時刻。但真正有趣的故事，其實藏在 2020 到 2022 年這段漫長的準備期裡。

那段時間開發團隊做了無數艱難的抉擇：什麼時候合併？怎麼處理 Ethash 礦工的反對？為什麼最終選擇了「Kill Felix」而不是其他方案？合併後的 ETH 發行量要怎麼算？這些問題的答案，影響了以太坊的命運，也影響了無數礦工和投資人的利益。

這篇文章，我會試著從當時釋出的各種 EIP、會議記錄、GitHub 討論還有核心開發者的訪談，把那些內部決策的脈絡重新爬梳出來。不保證百分之百還原真相，但起碼比官方公告多一點人情味。

第一章：PoS 轉型的原罪：為什麼以太坊非轉不可？

1.1 一開始的承諾

很多人可能不知道，以太坊在 2015 年發布的白皮書裡就已經寫明「最終會轉移到 PoS」。Vitalik 當時的說法是：「PoW 只是個臨時方案，等我們把 PoS 做出來就換掉它。」

這個承諾後來變成了以太坊的「原罪」——社群從一開始就對 PoS 轉型有預期，但沒想到這條路走了整整七年。

現在回頭看，會覺得當初低估了難度。以太坊的 PoS 不是從零開始設計的，而是邊跑邊改，這就造成了很多歷史包袱。比如 Beacon Chain 必須要和現有的 Ethash 鏈共存，結果搞出了個「雙鏈架構」，浪費了不少時間。

1.2 PoW 的天花板

說服社群轉 PoS 需要更有力的理由。2017 到 2020 年之間，Ethash 演算法的幾個根本問題陸續浮現：

ASIC 入侵：2018 年比特大陸推出 Antminer E3，號稱是第一款 Ethash ASIC。雖然後來被證明效率其實沒那麼誇張，但這件事暴露了 Ethash 的抗 ASIC 設計並沒有想像中強。GPU 礦工社群開始分裂，一派主張 ProgPoW 來對抗 ASIC，另一派認為應該直接轉 PoS。

能源爭議：2019 年開始，環保意識抬頭，PoW 挖礦的電力消耗成為監管機構和傳統金融的攻擊焦點。雖然以太坊的能耗比比特幣低很多，但公關壓力是真的存在。

網路安全假設：PoW 的安全性建立在「攻擊成本高於收益」這個前提上。但隨著礦池集中化，這個前提越來越脆弱。2019 年統計顯示，前三大礦池控制了超過 50% 的算力。理論上他們有能力發動 51% 攻擊，雖然實際上不太可能這麼做，但這種「核威懾」狀態讓人很不舒服。

1.3 開發團隊內部的路線之爭

轉 PoS 這件事在以太坊核心開發團隊內部其實一直有分歧。根據我收集到的資料，主要有幾個陣營：

Vitalik 派：全力推進 PoS，認為寧可延遲也要做到真正的去中心化。他的核心論點是「如果不能抵抗礦池中心化，PoW 的安全性就是假的」。

Geth 團隊：比較務實，關注的是盡快完成合併、減少網路停機風險。他們對 PoS 的某些設計細節有疑慮，特別是關於「無聊的合併」（The Merge 是個無聊的事件，網路不應該中斷）這一點。

安全和研究團隊：最保守的一派，堅持要等到形式驗證完成才行動。這派的代表人物是 Yoichi Hirai，他在以太坊基金會負責安全審計，曾多次公開表示對某些 PoS 設計的疑慮。

最終勝出的是 Vitalik 的路線，但代價是時間——本來預計 2019 年就能完成的合併，硬是拖到了 2022 年。

第二章：Phase 0 啟動前的關鍵抉擇

2.1 為什麼要有單獨的 Beacon Chain？

2018 年規劃的「ETH 2.0」藍圖有個很有野心的願景：一次到位實現分片、Casper、eWASM。但現實很殘酷，這個願景根本無法在合理時間內實現。

於是團隊把大計畫拆成了三個階段：

Phase 0 (2020.12)：Beacon Chain 上線，只做共識，不處理交易
Phase 1 (2021)：數據分片，解決數據可用性問題
Phase 2 (2022?)：執行分片，讓分片鏈能處理交易

但 Phase 2 後來被放棄了。團隊發現與其費力實現執行分片，不如直接做 Rollup-centric roadmap——把所有交易搬到 Layer 2，以太坊主鏈專注做數據可用性。

這個轉向發生在 2020 年下半年。當時 Vitalik 在一篇部落格文章裡寫道：「如果有人告訴你 ETH 2.0 會在 2021 年完成所有分片，那他一定是在騙你或被騙了。」這篇文章後來被視為以太坊路線圖轉向的标志性文件。

2.2 Validator 的經濟模型設計

Beacon Chain 的經濟模型是個大問題：要怎麼設計激勵機制，讓人們願意質押 ETH，但又不能讓質押收益太高以至於影響網路去中心化？

最終的設計經過了好幾輪修改：

質押門檻：一開始有人提議 32 ETH，後來降到 16 ETH，最後又回到 32 ETH。Danny Ryan 在某次核心開發者會議上解釋說：「16 ETH 門檻太低，可能會有太多節點上線，導致網路效率下降。32 ETH 是個平衡點，既不會讓小額質押者完全排除在外，又能確保驗證者有足夠的 skin in the game。」

質押收益曲線：這個話題吵了很久。最終採用的是動態收益模型，根據總質押量調整單個驗證者的收益：

年化收益率 ≈ 1 + (total_stake / 10^6)⁻⁰·⁵

這個公式的直覺是：質押總量越大，單個驗證者的年化收益越低。根據 2022 年中期的數據，約 14,000,000 ETH 被質押，此時的年化收益率約為 4.2%。

處罰機制：對「不活躍洩漏」（inactivity leak）的設計尤其複雜。簡單來說，如果超過 1/3 的驗證者同時下線，網路會啟動緊急機制，逐漸削減這些離線驗證者的餘額，直到網路重新獲得 2/3 的驗證者為止。

Danny Ryan 曾在 Twitter 上形容這是「以太坊的保險絲設計」——正常情況下啥事沒有，但系統過載時會自動熔斷保護電路。

第三章：Merge 時間表的政治經濟學

3.1 為什麼是 2022 年？

合併時間表的制定，從來不只是技術問題。背後牽扯的是礦工群體的利益、ETH 的代幣經濟學、以及整個加密市場的週期。

礦工的最後期限：2021 年中旬，隨著 EIP-1559 的實施和後續 PoS 合併計畫的明朗化，GPU 礦工群體開始評估自己的退出策略。有人囤積顯卡轉向 ETC 或 RVN，有人則積極遊說延後合併。根據某些社群回顧文章的說法，礦工群體當時組織了好幾次請願，希望核心開發者能考慮「混合共識」方案——讓 PoW 和 PoS 同時運行。

這個訴求最終被拒絕了。理由是「雙共識機制會把系統複雜度翻倍，而且會造成安全模型的不一致性」。

合併的兩個「死線」：2022 年的合併時間表，其實是由兩個外部因素決定的：

第一個是「Dagger-Hashimoto 演算法的死亡日期」。Ethash 的 DAG 文件每個 epoch（約 5.5 天）增加 8MB。當 DAG 大到記憶體無法容納時，老舊的 4GB 顯卡就會被淘汰。這個時間點被稱為「Dagger-Hashimoto 凍結」，大約在 2023 年底。

第二個是「ETH 增發的經濟後果」。合併前，ETH 的年增發率約 4.5%（每年約 500 萬 ETH）。如果合併延後，這筆增發會持續腐蝕 ETH 的通膨屬性，進而影響投資者信心。

最終，核心開發者選擇了 2022 年 9 月這個時間點。根據後續的分析，這個時間點結合了「礦工群體自然流失」和「DAG 增大前的最後窗口期」兩個因素，算是個政治和技術的折衷方案。

3.2 Kill Felix 的故事

合併前最戲劇性的事件，大概是「Kill Felix」風波。

2022 年 4 月，核心開發者們發現了合併用戶端（execution client）的一個嚴重問題：當時兩個主要用戶端 Geth 和 Besu 在處理某些邊緣情況時有不一致的行為。這個問題被命名為「The Bellatrix Bounty」或「Kill Felix」。

事情的經過是這樣的：測試網上出現了一個特殊構造的交易，會導致 Besu 用戶端崩潰但不影響 Geth。如果攻擊者在合併前的窗口期發送這筆交易，理論上可以讓約 30% 的網路節點下線（Besu 佔比）。

解決方案是緊急修改 Besu 用戶端的代碼，並在合併升級中加入「護欄」——即使某個用戶端崩潰，網路也能繼續運行。

這個事件後來被社群戲稱為「Kill Felix」。Felix 是 Besu 用戶端的開發公司 PegaSys 的吉祥物名字。開發團隊在修復這個問題後開了個玩笑：「Felix 差點被殺死，但最終活下來了。」

第四章：合併後的代幣經濟學重構

4.1 EIP-1559 的實施邏輯

說到合併，就不能不提 EIP-1559。這個在 2021 年 8 月實施的費用市場改革，本質上是為合併做準備的。

EIP-1559 的核心設計是：

基礎費用（Base Fee）= 上個區塊的 Gas 使用量與目標的差距決定
調整公式：base_fee_new = base_fee_current * (1 + 1/8 * (gas_used - gas_target) / gas_target)

這麼設計的目的有兩個：

第一個是讓費用可預測。傳統的拍賣模式（first-price auction）讓用戶很難估算手續費。EIP-1559 引入的基礎費用模型讓錢包可以比較準確地預測費用。

第二個是讓費用燃燒。基礎費用不再給礦工，而是被「燃燒」（銷毀）。這改變了 ETH 的供需平衡——在網路繁忙時，燃燒的 ETH 可能多於新發行的 ETH，形成「deflationary」（通縮）狀態。

合併後，基礎費用的燃燒機制仍然保留，但受益人從礦工變成了網路本身。簡單來說，合併後 ETH 的發行率大幅下降，加上 EIP-1559 的燃燒機制，以太坊從「通膨代幣」變成了「潛在通縮代幣」。

4.2 發行量的數學推導

合併前後的 ETH 發行量變化，可以用一個簡單的公式來描述：

合併前（PoW）：

年發行量 ≈ 2 * 2¹⁴ / 13.3 ≈ 4.7%

解釋一下：以太坊的區塊時間約 13.3 秒，每個區塊獎勵 2 ETH（叔塊獎勵另計）。簡單計算可得每年約增發 470 萬 ETH，佔流通量的約 4.7%。

合併後（PoS）：

年發行量 ≈ (驗證者數量 * 32 ETH * 年化收益率) / 總流通量

根據 2023 年初的數據：約 16,000,000 ETH 被質押，平均年化收益 4.8%，所以年發行量約 770,000 ETH，佔流通量的比例降到 0.65% 左右。

兩個數字一對比，你就明白礦工群體為什麼那麼反對合併了。合併前礦工每年拿走約 500 萬 ETH 的區塊獎勵；合併後這筆錢變成了網路的通膨稀釋，全體 ETH 持有者共同分擔。

第五章：社群反應與後續影響

5.1 礦工的出路

合併後，約 90% 的 Ethash 算力（約 2-3 TH/s）需要轉移到其他 GPU 可挖掘的幣種。Ethereum Classic（ETC）承接了最大部分的算力遷移，Ravencoin（RVN）和 Ergo（ERG）也吸收了一部分。

礦工群體的集體情緒很複雜。有人憤怒，認為核心開發者背棄了當年的承諾；有人無奈，接受現實開始轉型；也有人「理性悲觀」，在合併前就已經減持 ETH 購入 GPU 硬體準備轉移。

這段歷史告訴我們，區塊鏈治理的核心張力之一，就是「協議升級」和「既得利益者保護」之間的平衡。以太坊選擇了技術優先，犧牲了礦工群體；這個選擇對不對，時間會給出答案。

5.2 Merge 對 ETH 價格的影響

說到合併，就不能不提價格這個敏感話題。整個 2022 年上半年，市場對合併有非常高的預期。各種「合併概念幣」被熱炒，ETH 的持倉信心也處於高點。

實際結果怎麼樣呢？

合併當天（2022 年 9 月 15 日），ETH 的價格約 1,600 美元。接下來兩週內，價格下跌到約 1,300 美元。這個「merge dump」讓很多投資人失望。

事後分析的原因包括：

1. 利好出盡：合併完成意味著「拖延已久的利多」終於落地，市場情緒從預期轉向現實。
2. 宏觀環境惡化：2022 年下半年是傳統金融市場最動盪的時期之一，CPI 高企、Fed 升息、科技股崩盤，這些都拖累了加密市場。
3. 流動性收緊：合併前很多機構借錢買 ETH 等待合併後的「通縮效應」，合併後這些槓桿陸續平倉。

當然，從長期視角看，合併的影響其實是正面的。ETH 的質押率從合併前的 10% 上升到現在的 25% 以上，網路的安全性大幅提升，發行量也確實降了下來。只不過這些長期利好，短期內被市場情緒和宏觀因素掩蓋了。

結語：那些沒有被記錄的故事

Merge 準備期間的故事，其實還有很多沒有被完整記錄下來。

比如說，到底是誰第一個想到要把信標鏈和執行鏈設計成「客戶端多樣性」的架構？這個性質後來被認為是以太坊抗審查性的關鍵保障，但設計背後的決策過程很少有人詳細描述。

比如說，2021 年底的「合併壓力測試」——測試網在連續幾天內不穩定運行的那些日子，開發者是怎麼熬過來的？

比如說，那些在 Goerli 測試網上發現的邊緣案例，有多少最終影響了主網的設計決策？

這些故事的碎片散落在 GitHub 的 issue、Discord 的討論串、以太坊基金會的會議紀要裡。要完整拼湊出歷史的全貌，需要更多的口述歷史和文檔整理。

希望這篇文章能成為一個起點，拋磚引玉，激發更多人投入以太坊歷史的挖掘工作。

參考資料

1. Ethereum Foundation, "Ethereum 2.0 Phases", ethereum.org, 2020-2022
2. Vitalik Buterin, "Moving beyond Ethereum 1.0", ethereum.org/blog, 2020
3. Danny Ryan, "The Merge, from Beginning to End", Ethereum Foundation Blog, 2022
4. Ethereum Foundation Research Team, "Beacon Chain Design Rationale", ethres.ch, 2020
5. Yoichi Hirai, "Formal Verification of Ethereum's Casper FFG", 2019
6. Geth GitHub Repository, "Merge Implementation Notes", github.com/ethereum/go-ethereum
7. Besu GitHub Repository, "Bellatrix Upgrade Documentation", github.com/hyperledger/besu

聲明：本網站內容僅供教育與資訊目的，不構成任何投資建議或推薦。在進行任何加密貨幣相關操作前，請自行研究並諮詢專業人士意見。所有投資均有風險，請謹慎評估您的風險承受能力。