解读：以太坊上海升级即将激活的四个EIP

以太坊巴黎升级（合并，共识转 POS）之后又一重大更新即将到来——上海升级！目前有着上千专业开发者的以太坊核心社区，从 15 年走来已经历经 15 次主网升级，而这一次上海升级将为链上锁定着的 230 亿美金的 POS 质押 ETH 提供解锁能力，还伴随有对 GAS 优化的诸多 EIP 融入。

1、背景

1.1 主网升级

以太坊在 2015 年提出 4 大阶段：前沿、宅基地、大都会、宁静。众所周知的是” 宁静” 阶段的标志也正是 2 个月前以太坊共识算法从 POW 算力挖矿全面转为 POS 权益质押挖矿，如今的他是即节能又安全且足够去中心化的首席公链

每次主网升级其命名都是柏林、巴黎、上海这样的地名，历史上还有多次主网升级带来巨大变革

1.2 回顾 2021 年 8 月 5 日-伦敦升级

在区块高度 12,965,000，以太坊完成代号为 “伦敦” 的硬分叉升级，共涉及五项提案

最有影响的是启动了 EIP-1559，他由以太坊创始人 Vitalik·Buterin 提出，从此以太坊上的每笔交易都将燃烧基本 gas 费用，这会自动减少 ETH 的流通供应量，使以太坊代币从此进入通缩时代

举个栗子

EIP-1559 改变了价高者得的 Gas fee 计算逻辑，之前用户为了让矿工及时打包自己的交易，需要加价支付矿工费，出价越高，被优先打包的概率越大，在一定程度上会造成 Gas fee 的无限增长

升级后，交易手续费分成了基础费和小费，小费给矿工激励竞价出块，基础费会销毁。虽然依旧有竞价出块的部分，但矿工收益大约下降 20%，而经济模型也转为通缩式

本质上，1559 的设计发挥了次高价竞价模式（second price auction）的优势，最终会让同一区块内所有交易支付的价格基本一致，对用户更公平（即因为支付 base 价格的交易总是会打包的，区分了紧急交易需求和常规交易需求）

2、上海升级

为何如此急迫？

在过往，一两年才进行一次重大升级是常事，合并共识转换这样的重量级升级都会提前测试网稳定运行 1-2 年后才会真正步入主网升级，那为什么这次上海升级如此急迫呢？

仅仅 2 月后就基本定案要囊括的 EIP 呢？核心因素是，合并后以太坊网络上的所有交易将不再由能源密集型的 “矿工” 验证，而是由已存入或质押大量 ETH 的个体和组织 “验证者” 进行验证。那对于验证者而言，他们质押的 ETH 可以生成和收集新的 ETH，这些所谓的 “新 ETH” 就是他们证明验证交易和保护网络的奖励。

但目前的以太坊，只能存入 ETH 但不能提取 ETH，质押总价值接近 235 亿美元，都被 “被困” 在以太坊网络上。

如果不尽快开放解除质押功能，则质押 ETH 的吸引力将大打折扣，后续也就不会有那么多人进入以太坊网络，这无疑会对以太坊的未来发展和网络安全产生巨大影响。

3.详情解读

根据 10-28 号最新 github 提交的上海升级记录

https://github.com/ethereum/execution-specs/blob/master/network-upgrades/mainnet-upgrades/shanghai.md

3.1 EIP-3651：更温暖的 COINBASE

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3651

他是什么？

这标题的翻译确实很让人迷惑，这里的 COINBASE 并不是交易所的那家公司，而是来自比特币的概念，即区块中的第一笔交易是笔特殊交易，称为创币交易或者 coinbase 交易，这种交易早期设计用于矿工打包收集挖矿的 gas 小费收入。

温暖的和寒冷的，其实指的是此执行此交易时候是否有预先加载，影响矿工打包 coinbase 交易的 gas 费

如果无预先加载，是寒冷的，则 gas 费更高
如果有预先加载，是温暖的，则 gas 费更低

有什么用？

现在矿工打包的交易可能可以用作更多用途，比如 ERC-4337 中用于收集用户签名后，批量实现交易，其次也可以用同类原理来实现多种代币结合逻辑的元交易支付等。

在 EIP-3651 之前，更激励用 ETH 的支付方式
在 EIP-3651 之后，更激励用 ERC20 的支付方式

总之，是一个影响激励的交易类型的提案

3.2 EIP-3855：新增 PUSH0 指令

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3855

他是什么？

对于 EVM 即以太坊虚拟机（执行合约代码的系统）中，设计有多种指令，但是之前缺少设计了 push0 即针对 0 这个数值的压入堆栈的操作指令，而此 EIP 则新增了 PUSH0( 0x5f) 指令，它将常量值 0 压入堆栈，该指令的需要 2 gas

有什么用？

原先没有 push0 时导致的是，有一些依赖于 0 做偏移量的操作，比如远程 call 调用与返回，则有很多参数是 0，原先要操作 0，只能使用指令 PUSH1 0（即压入一个数字，数字为 0），这个操作要消耗 3 个 gas，其次 push1 和 0 各占一个初始化代码的字节存储，导致的是部署此合约的成本也高了 2*200gas 该 EIP 还统计了因此的 gas 损失：在现有账户户中，有 340,557,331 字节浪费在 PUSH1 00 指令上，意味着部署损耗达 68,111,466,200 gas 总之，是一个降低无意义的 GAS 消耗的提案

3.3 EIP-3860：提高初始化的代码量限制

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3860

他是什么？

合约部署时候，有个初始化代码的大小，基于 EIP170 是限制了 initcode 大小为 24576，而如今则是将 initcode 的最大大小限制提升为 49152 即翻倍，并为每 32 字节的 initcode 块应用 2 的额外气体成本

有什么用？

显然，更大的代码容量，可以让智能合约系统做更多的事情，目前代码仅 24kb 的规模导致很难用一个合约去实现系统，原先的临时解决方案都是分多个合约部署，然后互相相互调用，但显然跨合约引用是个高 gas 成本的事情。总之，是一个提高智能合约系统上限以及降低 gas 消耗的提案

3.4 EIP-4895：信标链将提款作为操作指令

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4895

他是什么？

可以说，这是本次上海升级的核心。从结果上讲，实现的是质押的 ETH 提款操作，而实现方式是引入了系统级的指令 withdrawal 基于信标链（共识层）的信息，无条件地直接控制指定地址的 ETH 余额。

执行提现操作的方法有很多种，本次的提现操作的特点如下

本身是由系统来发起，而不是用某个用户发起，更简洁易于审查