本文源自 Tanay Ved, Coin Metrics 所著文章，由 GaryMa wublockchain 整理、編譯及撰稿。
（前情提要：以太坊 Pectra 升級敲定 4/30 上線主網，能成 ETH 反彈強心針嗎？ ）
（背景補充：ETH 硬起來！Pectra、Fusaka、Glamsterdam 升級三重奏，核心開發者告訴你以太坊未來在哪 ）
關鍵要點
Pectra 是以太坊的下一次重大升級，涉及執行層（Prague）和共識層（Electra）的變更。在經歷了測試網 Pectra 升級的一波三折後，最終確定於 5 月 7 日 10:05 UTC 附近啟用 Pectra 主網升級。
此次升級將對質押、Layer 2 可擴展套件性和使用者體驗（UX）進行關鍵改進，並為未來的變革奠定基礎。
主要變化包括：提高驗證者的質押上限、靈活的質押提款、帳戶抽象的增強以及增加 blob 吞吐量，以提升網路效率和安全性。
引言
距離 「合並」（The Merge）已有 31 個月，距離 「Shapella」 升級 24 個月，距離 「Dencun」 升級 13 個月，以太坊即將迎來下一次重大升級 — — Pectra 硬分叉。
而在 Pectra 主網升級之前的測試網升級，可謂是一波三折。
Holesky 測試網的 Pectra 升級於 2 月 24 日 21:55 UTC 啟用，不過由於客戶端軟體配置錯誤（Geth、Nethermind 和 Besu 的存款合約地址錯誤）而中斷，導致鏈分叉。開發者討論了通過大規模懲罰事件恢復網路的計劃，旨在加速錯誤驗證者的退出並實現網路最終確定性，直至 3 月 11 日才能實現最終化。
Sepolia 測試網的 Pectra 升級於 3 月 5 日按計劃升級，由於自定義存款合約配置問題導致部分執行層（EL）客戶端在區塊中包含交易時出現異常，不過問題很快就得到修復，網路也實現最終化。
3 月 19 日，為了測試驗證者退出，推出了新測試網 Hoodi，並於 3 月 26 日成功啟用 Pectra 網路升級。
以太坊 Pectra 測試網的升級歷經兩月波折，為主網部署鋪平道路，最終確定於 5 月 7 日 10:05 UTC 附近啟用 Pectra 主網升級。
與以往的以太坊升級類似，Pectra 同時涉及執行層（EL）和共識層（CL）。其名稱正體現了這一雙重重點：Prague（布拉格）代表執行層升級，以紀念 Devcon 4 舉辦地；Electra（Electra 星）則象徵共識層升級。
Pectra 是以太坊歷史上涉及 EIP（Ethereum Improvement Proposals，以太坊改進提案）數量最多（11 個 EIPs）的硬分叉之一。它在去年的 Dencun 升級基礎上進一步優化，旨在改善使用者體驗（UX）、優化驗證者操作，並推動 Layer 2 擴展套件，預計將對以太坊生態系統產生深遠影響。
本文我們將根據每個 EIP 所屬領域進行歸類劃分，深入分析各項 EIP。
驗證者和質押機制的改進
Pectra 通過三項主要 EIP 優化以太坊 PoS 系統中的驗證者操作體驗：
EIP-7251：提高最大有效餘額（MaxEB）
目前，以太坊的質押機制限制單個驗證者的有效質押上限為 32 ETH，這意味著獨立質押者必須以 32 ETH 為單位進行質押，而超過該限額的獎勵不會計入有效質押。
EIP-7251 提議將最大有效餘額（MaxEB）提高至 2048 ETH，允許單個驗證者的質押範圍擴展套件至 32 至 2048 ETH，帶來的影響包括：
- 提升質押靈活性：質押者可以將所有收益復投到有效質押餘額中，而無需受限於 32 ETH 的倍數。例如，一個持有 33 ETH 的驗證者，現在所有 33 ETH 都可以獲得質押獎勵，提高資金效率和靈活性。
- 減少驗證者數量：目前以太坊共有 105 萬個活躍驗證者，該 EIP 允許大型運營者合並其驗證者，從而降低總數，減輕網路負擔。
- 降低網路負載：儘管較多的驗證者有助於去中心化，但也會增加頻寬和計算負擔。提高 MaxEB 可以優化驗證者集，減少點對點通訊的開銷。
EIP-7002：執行層可觸發提款
EIP-7002 進一步增強驗證者功能，允許其通過執行層（0x01）提款憑證直接觸發退出和部分提款。
目前，驗證者有兩個金鑰：
- 活動金鑰，用於執行驗證職責；
- 提款金鑰，用於訪問和管理質押資金。
此前，只有活動金鑰能觸發退出，而提款金鑰則無法自主操作。EIP-7002 允許提款金鑰也能觸發提款，這帶來了：
- 更大的資金控制權：驗證者可以直接管理資金，而無需依賴節點運營商。
- 支援完全去信任的質押池，提高安全性和去中心化程度。
EIP-6110：鏈上儲存驗證者存款
目前，當新驗證者在執行層存款後，需要等待共識層識別並處理，導致啟用延遲。
EIP-6110 允許執行層直接向共識層傳遞存款資訊，減少額外的驗證步驟，使驗證者的啟用時間從約 9 小時縮短至約 13 分鐘。
提升 Layer 2 擴展套件能力：提高 Blob 吞吐量
EIP-7691：增加 Blob 吞吐量
去年 Dencun 升級引入了 Blobs，作為 Layer 2 rollups 儲存資料的高效方式。目前，每天約有 2.1 萬個 Blobs 在以太坊上提交，但容量已接近上限，導致費用上漲並限制了吞吐量。
當前，以太坊每個區塊的目標 Blob 數量為 3 個，最大為 6 個。EIP-7691 提議將其目標值提高至 6，最大值提高至 9，以增加資料儲存容量，提高吞吐量和可擴展套件性。這將降低資料儲存成本，從而減少 L2 交易費用。
EIP-7623：提高 calldata 成本
在 Blob 機制推出之前，L2 主要使用 calldata 儲存資料，並在某些情況下仍然沿用，因為它可能更具成本效益。
EIP-7623 提高 calldata 費用，以激勵 L2 主要使用 blob 儲存資料，從而提升 rollup 交易效率。
使用者體驗（UX）增強
EIP-7702：設定 EOA 帳戶程式碼
核心思想：臨時賦予 EOA 智慧合約能力
EIP-7702 引入了一種全新的交易型別（標識為 0x04），允許外部擁有帳戶（EOA）在執行一筆交易期間，臨時獲得智慧合約的功能。也就是說，雖然傳統上 EOA 是沒有程式碼的，僅能用來簽名交易，但通過這個提案，EOA 可以在一筆交易裡 「載入」 一段程式碼，從而像智慧合約錢包一樣執行復雜操作。
主要優勢
1. 批量操作：使用者可以在一筆交易內完成多個操作（例如 approve + deposit 組合），避免了需要多筆交易的低效問題。
- Gas 贊助：這種機制還能支援第三方贊助交易費用，改善使用者體驗，讓使用者無需預先持有 ETH 即可操作。
- 安全性與靈活性提升：使用者可以對交易進行細粒度的許可權控制，比如僅允許子帳戶在限定條件下操作，增強了帳戶安全性。
可能面臨的挑戰
- 生態相容性問題：由於 EOA 傳統上被認為沒有程式碼，一些現有的智慧合約或安全檢查（例如 require (tx.origin == msg.sender)）可能需要調整以適應這種臨時賦予程式碼的機制。
- 交易結構複雜性增加：新交易型別的引入會使錢包和客戶端需要進行較大改動，確保在處理新的授權元組和臨時程式碼設定時不會出現安全漏洞或額外的高成本。
EIP-7702 允許普通 EOA 在單筆交易中臨時獲得智慧合約功能，從而支援批量交易、交易贊助以及更靈活的許可權管理。這一機制可以極大改善使用者體驗和擴展套件 dApp 功能，但也會打破一些傳統假設，需要生態各方適配更新。總體來說，這是一項為帳戶抽象鋪路的重要提案，目標是讓未來的以太坊帳戶既安全又更靈活。
其他 EIPs
EIP-7685：通用執行層請求
背景與目的
當前，Eth1（執行層）和信標鏈（共識層）之間需要處理三種主要請求：
- 存款：使用者發起的存款事件最初出現在 Eth1 區塊裡，但最終需要在信標鏈上處理。
- 取款：從信標鏈發出的取款請求（通常通過命令列工具）則需要在 Eth1 上處理。
- 驗證者合併：同樣，這種請求也需要在 Eth1 和信標鏈之間傳遞。
為什麼需要這個提議
目前不同型別的操作分別在兩個層之間來回傳遞，容易造成混亂。EIP-7685 提出的統一處理框架，旨在：
- 用一種標準的方法處理所有這些請求，使得流程更清晰、效率更高；
- 僅依靠 Eth1 觸發這些操作，這樣可以把驗證者的執行環境和質押管理分開，從而提高安全性。
主要內容
- 請求型別標識：為每種操作定義了特定的標識，比如已有的存款和取款請求型別，現在還要增加合並請求型別。
- 完整性保障：會採用一些機制（如hash校驗、默克爾化資料）來確保請求資料的完整性和安全。
- 處理佇列與限速：針對待處理的請求會設定一些限制（比如同時等待的存款、取款或合並請求的數量），防止系統過載。
最終意義
對於普通使用者和開發者來說，這意味著以後無論是發起存款、取款還是驗證者合並的操作，都能通過一個統一的、標準化的流程更快、更安全地完成。這不僅提高了系統的效率，也有助於降低整體風險。
EIP-2537：BLS12–381 曲線操作的預編譯
核心目的
這個提案在以太坊中加入了內建功能（稱為預編譯合約），專門用於處理 BLS12–381 曲線上的數學運算。
為什麼需要這個預編譯
- 效率提升：在智慧合約中直接實現複雜的橢圓曲線運算（如簽名驗證和聚合）會消耗大量 gas。預編譯合約可以大幅降低這些運算的成本。
- 更高安全性：相比當前使用的 BN254 曲線（安全性大約 80 位），BLS12–381 曲線提供約 120 位的安全性，使得加密操作更安全。
主要用途
- BLS 簽名驗證：BLS 簽名允許將多個簽名聚合為一個，從而大幅減少驗證時的計算量。
- zkSNARK 證明驗證：在一些隱私保護和可擴展套件性方案中，需要驗證 zkSNARK 證明，而這些操作也依賴於複雜的橢圓曲線計算。
實際意義
通過這個 EIP，開發者可以在智慧合約中更高效、低成本地使用 BLS12–381 曲線相關的加密運算，從而支援更多創新應用，比如更高效的共識機制、跨鏈互動和各種去中心化應用。
簡而言之，EIP-2537 就是為了解決在鏈上進行高安全性加密運算時消耗過多 gas 的問題，通過預編譯合約讓這些複雜運算變得更加高效和實用。
EIP-2935：在狀態中儲存歷史區塊hash
當前問題
在以太坊虛擬機器（EVM）中，通過 BLOCKHASH 操作碼只能查到最近 256 個區塊的hash（大約 50 分鐘內的），這對於某些應用來說不夠用，比如需要證明更早區塊資料的跨鏈應用或者無狀態客戶端（如 rollup）。
提案的核心
EIP-2935 提議在區塊鏈的狀態中額外儲存 8192 個區塊的hash（約 27.3 小時內的），這樣可以大大擴展套件可供查詢的歷史區塊資料範圍。
如何實現
除了保持現有 BLOCKHASH 操作碼僅能訪問最近 256 個區塊外，提案還會引入一個專門的新系統合約：
- set () 方法：在每個區塊被處理時，新合約會自動將當前區塊hash存入一個環形緩衝區。
- get () 方法：任何人或智慧合約都可以通過這個方法查詢儲存在環形緩衝區裡的歷史區塊hash。
實際好處
這樣一來，跨鏈應用、rollup 或其他需要訪問較早區塊資料的系統，就能直接在鏈上獲取所需的歷史資訊，無需額外依賴外部資料，這使得它們的設計更加簡單、安全和可靠。
EIP-7840：將 blob 排程新增到 EL 配置檔案
核心目的
這個提案旨在把有關 blob 排程的關鍵引數（例如每個區塊允許的 blob 數量和基礎手續費更新比例）寫進執行層（EL）的配置檔案中。
具體做法
- 在配置檔案中新增 「目標 blob 數量」 和 「最大 blob 數量」 的設定。
- 同時加入一個叫 baseFeeUpdateFraction 的引數，用來調節基礎手續費的更新速度。
- 客戶端可以通過節點 API 查詢這些引數，從而知道當前網路對 blob 的具體配置。
為什麼有用
這些資訊能幫助開發者和節點運營者更準確地估算 blob gas 費用，也有助於網路更好地管理區塊中大資料的排程和處理。
總的來說，EIP-7840 為以太坊執行層增加了一套可配置的 blob 排程引數，使網路在處理大資料（blob）時更高效、更透明。
EIP-7549：將委員會索引移出證明
核心想法
目前，驗證投票（Attestation）訊息裡包含三個部分：
- LMD GHOST 投票（包含區塊根和時隙）
- Casper-FFG 投票（包含 source 和 target）
- 委員會索引（index）
問題在於，委員會索引也被簽名了，這會導致即使投票內容相同，但由於索引不同，生成的簽名根也不同。這會使得同樣內容的投票無法被聚合在一起。
EIP-7549 提出的解決辦法是：將委員會索引從被簽名的投票訊息中移除。這樣，只有投票的核心內容（LMD GHOST 和 Casper-FFG 投票）會參與簽名計算，允許相同投票的多個驗證者產生相同的簽名根，從而可以聚合在一起。
主要好處
- 大幅降低驗證工作量：現有情況下，為了達到 2/3 共識，可能需要驗證 1366 條投票。移除委員會索引後，只需驗證大約 22 條投票（節省了約 62 倍的計算量），這對於需要大量配對運算的驗證過程來說，效率提升非常顯著，尤其是對於基於零知識證明的 Casper FFG 客戶端。
- 提高鏈上資料儲存效率：由於投票資訊可以更高效地聚合，能夠在每個區塊中打包更多的投票。現在一個區塊只能包含 2 個時隙的投票，改進後能達到最多 8 個時隙的投票，即使只有 1/8 的提議者線上，也能把所有投票都包含在區塊中。
通過將委員會索引從 Attestation 訊息中移出，不僅可以極大地減少驗證投票時需要處理的配對運算數量，而且能更高效地打包投票資料，提升整個共識驗證過程的效能和鏈上儲存利用率。這項改進對於 Casper FFG 共識機制及其相關的零知識證明驗證尤為重要。
結論
Pectra 作為一次涵蓋創紀錄數量的 EIP 的升級，將推動以太坊在帳戶抽象、驗證者機制優化、網路效率提升及 Layer 2 擴展套件等關鍵方向發展。同時，正如 Vitalik Buterin 近期所強調，以太坊雖然採用 Rollup 為中心的擴展套件路線，但仍在持續優化 Layer 1，例如最近將 Gas 限制提升至 3600 萬，未來可能會進一步提升抗審查能力、吞吐量和可擴展套件性。
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