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以太坊上海（Shapella）升级，详解

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Dora Noda
Dora Noda
Software Engineer

提取、gas调整，以及后续发展——不带炒作。

简短版本​

Shapella升级，是上海（执行层）和Capella（共识层）的混成词，于2023年4月12日在以太坊上线。其标志性功能是自信标链启动以来首次启用质押提取。

标题变更EIP-4895引入了一个系统，验证者提取从共识层自动"推送"到执行层，无需用户交易或gas费用。与此同时，四个较小的EIP用于微调EVM，包括gas成本降低（Warm COINBASE）、字节码优化（PUSH0）和合约创建限制（Initcode计量）。升级还作为对开发者的最终警告，SELFDESTRUCT操作码即将被弃用。

Shapella有效地关闭了Merge的循环，下一个重大升级Dencun于2024年3月13日跟进，将网络焦点转移到EIP-4844"blob"的可扩展性上。

为什么Shapella是一个关键里程碑​

从信标链诞生到2023年4月，质押ETH是一条单行道。你可以存入32 ETH来帮助保护网络并获得奖励，但你无法取回本金或那些共识层奖励。这种锁定的流动性是一个重大承诺，对许多潜在质押者来说是一个障碍。

Shapella通过打开退出门改变了一切。

升级的核心是EIP-4895，巧妙地设计了一个系统级"提取操作"。 不再要求质押者制作交易并支付gas来提取，协议本身现在自动从共识层收集符合条件的资金并将它们推送到执行层。这种清洁的、基于推送的设计最小化了复杂性和风险，使得测试和安全部署变更变得更加容易。

实际改变了什么：EIP的通俗解释​

Shapella是五个关键以太坊改进提案（EIP）的包：

  • EIP-4895 — 信标链提取（基于推送） 这是主要事件。它启用了部分（奖励）和完全（本金+奖励）提取从共识层流向质押者指定的提取地址。关键创新是这些不是用户发起的交易；它们是嵌入在提议区块中的自动操作。

  • EIP-3651 — "Warm COINBASE" 这个EIP做了一个小但重要的gas优化。在EVM中，COINBASE指的是区块生产者（验证者）的地址，不是交易所。在Shapella之前，智能合约在交易中第一次访问此地址时，会产生更高的gas成本。EIP-3651使COINBASE地址默认为"warm"，降低了经常与其交互的协议的gas成本，比如那些直接向区块构建者支付MEV小费的协议。

  • EIP-3855 — PUSH0操作码 EVM的简单而优雅的添加。这个新操作码PUSH0正如其名：将值零推送到堆栈上。以前，开发者必须使用更重、更昂贵的操作码来实现这一点。PUSH0使字节码略小且更加gas高效，特别是对于大量将变量初始化为零的合约。

  • EIP-3860 — 限制和计量initcode 这个变更为用于创建智能合约的代码（initcode）引入了两个规则。首先，将initcode的最大大小限制为49,152字节。其次，为这些代码的每个32字节块添加了小额gas费用。这防止了涉及过大合约的拒绝服务攻击，并使合约创建成本更可预测。

  • EIP-6049 — 弃用SELFDESTRUCT（警告） 这不是代码更改，而是对开发者社区的正式警告。它表示允许合约删除自身并将其ETH发送到目标地址的SELFDESTRUCT操作码，将在未来升级中大幅改变其功能。这给开发者时间在Dencun升级后来用EIP-6780改变其行为之前逐步淘汰对它的依赖。

提取101：部分vs完全​

Shapella引入了两种类型的自动提取，每种都有自己的规则。

  • 部分提取 这些是自动奖励清扫。如果验证者的余额由于共识层奖励增长到32 ETH以上，协议会自动"撇掉"超额金额并将其发送到指定的提取地址。验证者保持活跃并继续其职责。这无需质押者采取任何行动。

  • 完全提取（退出） 这是为了想要停止验证并取回其全部余额的质押者。质押者必须首先广播自愿退出消息。等待期后，验证者变得有资格进行完全提取。一旦在清扫中处理，全部余额就会发送到提取地址，验证者不再是活跃集的一部分。

吞吐量和节奏​

网络被设计为平稳处理提取而不造成不稳定。

  • 每个区块（每12秒）最多可以包含16次提取，允许每天大约115,200次提取的最大值。
  • 区块提议者扫描活跃验证者列表并包含前16个符合条件的提取。下一个区块提议者从最后一个停止的地方继续，确保每个验证者都能在队列中轮到。
  • 为了防止大量外流破坏网络稳定，每个epoch（每约6.4分钟）可以退出的验证者数量受到流失限制的限制。这个限制基于活跃验证者总数动态调整，平滑退出潮。

还需要注意的是，共识层奖励由这个EIP-4895提取机制处理，而执行层奖励（优先费用和MEV）直接发送到验证者配置的费用接收者地址并立即可用。

接下来发生了什么：Dencun和通往可扩展性的道路​

Shapella标志着"Merge时代"的成功完成。随着质押现在成为一个完全流动的双向过程，开发者将注意力转向以太坊的下一个重大挑战：可扩展性。

下一个重大升级Dencun（Deneb + Cancun）于2024年3月13日到来。其核心是EIP-4844，它引入了"blob"——一种为第2层rollup向以太坊主网发布交易数据的新的、更便宜的方式。这大大降低了L2上的交易费用，并且是以rollup为中心的路线图的重大进展。Dencun还通过实施EIP-6780履行了EIP-6049的承诺，显著限制了SELFDESTRUCT操作码的权力。

大局观​

Shapella是以太坊权益证明共识的基本信心里程碑。通过启用提取，它降低了质押风险，恢复了流动性，并确认了网络执行复杂、协调升级的能力。它还提供了一些实用的EVM改进，清理了技术债务并为未来优化铺平了道路。

简而言之，Shapella不仅为质押者打开了退出门——它巩固了后Merge时代的基础，并为以太坊专注于其下一个前沿：大规模可扩展性清理了跑道。

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