区块链行业以太坊“合并”的底层观察：区块结构和MEV影响

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告|行业专题研究 2022 年 05 月 26 日 区块链 以太坊“合并”的底层观察：区块结构和 MEV 影响 在以太坊的发展路线图中，考虑到降低网络对能源/算力的消耗并降低参与门槛，增强网络扩展性以及对分片链的支持等因素，由 PoW 过渡到 PoS是必经的一步。本次合并对区块结构的影响是怎样的？对那些离出块最近的堆栈/组件如 MEV 又能催生那些新机会？本文对这些有趣的问题进行剖析。 PoW 似乎看起来很完美，但最容易被人诟病和批评的就是为了保证网络安全性所必需的能源消耗。随着全网算力的增加，能耗亦快速增长。在以太坊的发展规划路线图上，PoW 机制将逐渐退出历史舞台，以太坊将过渡至 PoS（权益证明）而逐步淘汰 PoW 的挖矿机制。需要强调的是，PoW 消耗的能源和算力铸就了网络的安全壁垒——51%攻击原则决定了想要攻击一个拥有强大算力的系统（类似比特币、以太坊这样的系统还承载了相当体量的财富），一定是在成本上不合算的。因此，网络财富值、网络算力和网络安全性之间能够在经济学上达成一种约束。但相应的代价是对能源的消耗（这在绿色节能的社会共识下会有压力）以及参与挖矿的门槛等。 合并（Merge）早就在以太坊的发展规划中，为了平滑过渡，先在 PoW 上引入信标链。然而面对成熟的 PoW 矿工和发达的矿机产业来说，合并绝非易事，其面临的利益分歧和技术障碍也是显而易见的。为了能够使得既定的PoS 路线能够顺利进行，尽可能低平滑过渡，当下（合并前夕）最新的发展状态是以太坊 2.0，通过引入信标链（Beaconchain，即 ETH2.0），基于 PoW底层区块运行，并在信标链上推进分片（sharding）的开发。这一切工作为当前精神领袖 Vitalik 力推 PoW 切换 PoS 做足了基础准备——因为当前的架构下切换共识机制只引入“最小破坏”影响。 此次合并以“最小破坏”原则进行，这使得原来运行的应用客户端可以无感地 切 换 到 PoS 。 由 于 PoW 不 复 存 在 ， 信 标 链 区 块 将 包 含 执 行 层（ExecutionPayloads），执行层是当前工作量证明链上区块的合并后等价物。对于最终用户和应用程序开发人员来说，执行层是其与以太坊进行交互的地方。该层上的应用程序仍将由执行层客户端（如常用的 Besu、Erigon、Geth、Nethermind 等）处理。因此，由于执行层的稳定性，合并只引入了最小的破坏性更改。 合并后的区块数据结构保持不变，无用字段设置为 0 或者等效值。合并后，之前包含在工作量证明块头中的几个字段不再有用，但为了最大限度地减少对工具和基础设施的破坏，这些字段从数据结构中完全删除，而是设置为 0或者相应的等效值。这样，对于应用程序执行和开发者来说，此次合并带来的影响程度降到了最低。 一些区块层面的细微变化还是存在的，影响有待观察。类似 MEV、闪电贷等组件应用，深入到区块数据结构的堆栈，使得合并的影响还需要在日后实践中观察。例如，随着 danksharding、更大区块等新的研发推进下，我们认为，PoS 机制下，闪电贷有可能出现新的形态，甚至在特殊的套利需求推动下，闪电贷和 MEV 相结合的应用也是可以期待的：另外对 mempool 的安排也值得跟踪和观察。毕竟，以太坊未来的技术路线还存在很多不确定性和想象空间。 风险提示：区块链商业模式落地不及预期；监管政策的不确定性。 增持（维持） 行业走势 作者 分析师 宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002 邮箱：songjiaji@gszq.com 分析师 任鹤义 执业证书编号：S0680519040002 邮箱：renheyi@gszq.com 相关研究 1、《通信：物联网的新增量：“海豹”与 5G 壳》2022-05-22 2、《通信：国际电信日来临，关注中国广电放号》2022-05-15 3、《通信：2021 年年报及一季报综述：运营商为盾，高景气为矛》2022-05-04 -32%-16%0%16%32%2021-052021-092022-012022-05通信沪深300股票报告网2022 年 05 月 26 日 P.2请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1．核心观点 ........................................................................................................................................................... 3 2．PoW 和 PoS 的基本原理和以太坊挖矿的“黑暗森林” ............................................................................................ 3 2.1．挖矿的规则变更：PoW 和 PoS 基本原理 ....................................................................................................... 3 2.2．挖矿的“黑暗森林”：MEV ........................................................................................................................ 5 3．以太坊区块到底“合并”了什么？ ...................................................................................................................... 7 3.1．以太坊“合并”了哪些数据结构？............................................................................................................. 7 3.2．“合并”的影响到底是怎样的？ ................................................................................................................ 9 4 投资建议：关注公链生态及流动性质押服务商 ...................................................................................................... 10 风险提示 ..................................................................................................