“以太坊未来用什么挖矿的？”——这个问题，对于许多关注加密货币世界的人来说，或许带着一丝对过往的怀念，更充满了对未来的好奇，因为，答案并非简单的更换某种“矿机”或“算法”，而是一场深刻的、颠覆性的共识机制变革，标志着以太坊从一个依赖“挖矿”的区块链网络，迈向了更高效、更环保、更可持续的新纪元。

回顾：以太坊的“挖矿”时代与PoW的局限性

在“合并”（The Merge）之前，以太坊和比特币一样，采用的是工作量证明（Proof of Work, PoW）共识机制，在这个体系中，矿工们利用强大的计算机（如GPU、ASIC）进行哈希运算，竞争解决复杂的数学难题，第一个解决问题的矿工获得记账权和区块奖励，这个过程，就是我们俗称的“挖矿”。

PoW以其去中心化程度高、安全性强而著称,但其弊端也日益凸显：

  1. 能源消耗巨大：大量的电力资源被用于哈希运算,引发了严重的环境担忧。
  2. 中心化风险：随着专业矿机的出现和算力集中,大型矿池和矿场可能对网络安全性构成潜在威胁。
  3. 效率低下：交易确认速度相对较慢， gas 费用在高拥堵时期居高不下。
  4. 普通参与者门槛高：个人用户参与“挖矿”的难度和成本越来越高。

正是为了解决这些问题，以太坊社区早在多年前就开始规划向权益证明（Proof of Stake, PoS）的转型。

转型：“合并”与新篇章——权益证明（PoS）的登场

2022年9月15日，以太坊完成了备受瞩目的“合并”（The Merge），这标志着以太坊正式从PoW转向了PoS共识机制，这意味着，以太坊未来不再依赖传统的“挖矿”来生成新区块和维护网络安全。

在PoS机制下，谁来“生成”区块，又如何保证网络安全呢？答案是验证者（Validator）。

以太坊的“挖矿”新解——验证者的“质押”与“验证”

以太坊未来采用的“挖矿”方式，准确来说应该是“验证”（Validating），其核心是质押（Staking）。

  1. 什么是验证者？ 任何持有以太币（ETH）的用户，都可以将自己的ETH锁定在一个特定的智能合约中，成为验证者，这个过程就是“质押”，最低质押量目前为32个ETH（虽然通过质押池可以降低参与门槛）。

  2. 验证者的职责是什么？

    • 提议区块：验证者有机会被随机选择来提议一个新的区块,包含交易数据。
    • 验证区块：其他验证者会对提议的区块进行验证,确保其符合规则。
    • 达成共识：通过一种名为“LMD GHOST”的机制,验证者们快速就哪个有效区块应该被添加到区块链上达成一致。
    • 惩罚与奖励：诚实的验证者会根据其质押的ETH数量和在线时间获得奖励，而如果验证者行为不端（如双重签名、长时间离线），则会受到惩罚（ slashing ）,即扣除一部分质押的ETH。

  3. PoS的优势为何？

    • 能源效率：PoS不再需要进行大量的能源消耗型哈希运算，能耗相比PoW降低了超过99.95%,极大地减轻了环境负担。
    • 安全性提升：攻击者需要拥有超过网络总质押量1/3（甚至更高，根据具体机制）的ETH才能发动有效攻击，成本极高,使得网络更加安全。
    • 去中心化潜力：PoS降低了参与共识的硬件门槛，普通用户通过质押就能参与到网络的安全维护中,理论上更有利于去中心化。
    • 可扩展性基础：PoS为以太坊未来的分片技术（Sharding）等扩容方案奠定了基础,有望显著提升交易处理速度和降低gas费用。

深远影响：不仅仅是“挖矿”方式的改变

以太坊从PoW转向PoS,其意义远不止是共识机制的更迭：

  • 经济模型重塑：ETH的发行机制从区块奖励 uncle 奖励，转变为 solely 通过验证者奖励和质押提取（随着EIP-1559的引入，销毁机制也在发挥作用）,ETH的通缩或通胀特性将发生变化。
  • 治理结构演变：验证者的增多将使得以太坊的治理更加去中心化,社区的力量将得到进一步彰显。
  • 生态系统的升级：更高的效率和更低的成本将为DeFi、NFT、DAO等以太坊生态应用带来更广阔的发展空间。

挑战与展望

尽管PoS带来了诸多好处,但也面临一些挑战：

  • 质押中心化风险：大型质押服务商可能会吸引大量ETH,存在一定的中心化隐忧。
  • “无利害关系”问题：理论上，验证者可能进行恶意行为而不受惩罚，但以太坊的 slashing 机制在一定程度上缓解了这个问题。
  • 质押流动性：锁定的ETH流动性较差，虽然质押池和未来的“质押提取”功能（The Surge之后）将逐步改善这一点。

以太坊将继续通过一系列升级（如The Surge, The Verge, The Purge, The Splurge）来优化PoS机制，提升性能、安全性和用户体验。