以太坊 的 Pectra 升级代表了自 2022 年 Merge 以来，以太坊发展路线图中的最重要进展， 结合了原本独立的 Prague 和 Electra 更新为一个统一的协议改造。
计划 于 2025 年 5 月 7 日在主网上激活，继在 Sepolia（2025 年 3 月 13 日）和 Holesky（2025 年 4 月 3 日）的成功测试网应用后，Pectra 在以太坊的执行和共识层引入了基础改进。这种战略合并升级继续了以太坊命名升级的传统，始于 2015 年的 Frontier，并包括 Homestead、Constantinople 及最著名的，与 Merge 一起转向股权证明。
Pectra 升级在以太坊的关键时刻出现。尽管截至 2025 年 4 月在 DeFi 中仍然拥有约 457 亿美元的总锁定价值（TVL）最大份额，以太坊面临着来自其他 Layer 1 区块链（如 Solana、Avalanche 和新兴的 Sui 网络）的日益激烈的竞争。尽管自 London 升级实施 EIP-1559 后以太坊基础层的交易费用大幅降低，但高峰使用期的费用仍然平均为 15-25 gwei，这为零售用户和较小的应用程序创建了持久的可达性障碍。
在这种背景下，Pectra 旨在解决以太坊架构中的关键痛点，同时为网络成为安全、可扩展且可持续的 web3 应用程序结算层的长期愿景奠定基础。
从信标链到 Pectra
要理解 Pectra 的重要性，需要了解自 2020 年以来以太坊的发展轨迹。信标链的推出于 2020 年 12 月启动了以太坊从工作量证明到股权证明的多阶段过渡，最终在 2022 年 9 月的 Merge 中达到顶峰。此变化将以太坊的能源消耗减少了约 99.95% 并为未来的扩展增强奠定了基础。
2023 年 4 月的 Shapella 升级允许验证者提款，完成了以太坊股权证明机制的功能实现。随后，2024 年 3 月的 Cancun-Deneb 升级（称为 Dencun）通过 EIP-4844 引入了原始的 danksharding，通过数据块引入将 Layer 2 交易成本降低了约 80-90%。
Pectra 在此基础上构建，代表了第四个重大后 Merge 升级和自信标链诞生以来的第七个重大更新。这一历史进程反映了以太坊对模块化、渐进改进的承诺，而非高风险、全面革新——这一理念尽管复杂，却有助于网络的稳定性。
技术基础和目标
Pectra 升级由 24 个以太坊改进提案（EIP）组成，其中 19 个影响执行层，5 个针对共识层。这种协同方法解决了用户体验的短期改进和支持未来扩展的长期架构变化。根据以太坊基金会的发展路线图，Pectra 代表了以太坊开发“Surge”阶段中约 35% 的计划改进。
核心目标包括：
- 通过 EVM 增强和改进的 calldata 处理来降低 gas 费用和优化智能合约操作，目标是将平均交易成本减少 15-25%
- 通过修改质押参数和证明机制来增强验证者经济学和网络安全性
- 通过账户抽象和灵活的 gas 支付选项改善用户体验
- 为未来的扩展解决方案（如完全 danksharding 和状态失效）准备基础架构
与之前主要关注执行层（如 London）或共识层（如 Altair）的升级不同，Pectra 的综合范围需要协调更改以太坊的整个协议栈。此集成代表了以太坊作为一个统一的实践网络日益成熟，而不是两个平行的系统。
改变用户体验
Pectra 的一个最革命性的特征是通过 EIP-7702 实现的全面账户抽象，这从根本上重新想象了用户与以太坊网络的交互方式。传统以太坊帐户有两种类型：通过私钥控制的外部拥有帐户（EOA）和由代码控制的合约帐户。账户抽象模糊了这一区别，允许标准用户钱包临时拥有智能合约功能。
此改进解决了以太坊当前帐户模型中的几个关键限制：
Gas 付款灵活性
在当前系统下，交易发起者必须拥有 ETH 来支付 gas 费用——一个显著的障碍，要求新用户在与任何应用程序进行交互之前首先获得 ETH。账户抽象支持：
- 基于代币的 gas 付款：用户可以使用 ERC-20 代币（如 USDC、DAI 或特定应用程序的代币）支付交易费用，消除持有 ETH 的必要性
- 赞助交易：应用程序或第三方可以补贴用户的 gas 费用，为最终用户启用“无gas”体验
- 费用委托：智能合约可以实施复杂的费用共享机制，允许企业吸收客户入门或推广活动的成本
Consensys 的定量分析表明，实施基于代币的 gas 付款可以在实施后六个月内将活跃以太坊钱包地址可能增加 18-22％，主要通过消除新用户的入门摩擦。
高级交易逻辑
账户抽象允许具有可编程交易逻辑的“智能帐户”，包括：
- 交易批处理：多项操作可以在单个原子交易中执行（例如，一步批准一个代币并执行兑换）
- 计划交易：帐户可以在预定时间或特定条件下执行交易
- 多重签名要求：交易可以在执行前要求多个方的批准
- 费用限制：账户可以实施每日提款上限或交易特定限制
这些功能大大提高了个人和机构用户的安全性。根据安全公司 Chainalysis 的数据，钱包泄露导致 2024 年的损失约为 7.8 亿美元，其中许多可以通过费用限制或多重签名要求来缓解。
社会恢复和身份验证选项
可能对于主流采用最重要的是，账户抽象支持替代恢复和身份验证的方法：
- 社会恢复：帐户可以指定可信的个人或实体，当密钥丢失时可以共同帮助恢复访问
- 生物识别认证：钱包可以与设备生物识别技术集成，而不仅仅依赖种子短语
- 通行密钥集成：帐户可以利用新兴的通行密钥标准进行跨平台身份验证
来自早期账户抽象实验的实现数据显示，当可用社会恢复选项时，钱包放弃率降低了 67%，这突显出这一特征对主流用户的重要性。
验证者质押：经济结构调整
Pectra 通过 EIP-7251 引入了以太坊质押机制的重大变化，将最大有效验证者余额从 32 ETH 调整到 2,048 ETH——64 倍的增加，极大地重组了网络经济和验证者运营。
验证者整合与网络效率
截至 2025 年 4 月，以太坊有大约 985,000 名活跃的验证者，需要大量计算资源来处理证明并保持共识。通过增加最大有效余额，Pectra 使大型质押操作可以整合多个验证者为更少的实体：
- 减少节点数：像 Lido、Coinbase 和 Rocket Pool 这样的主要质押提供者可以在保持相同经济权益的同时运营更少的节点
- 减少网络开销：较少的验证者意味着更少的证明流量，可能提高 15-25％ 的区块传播时间
- 降低基础设施成本：质押操作可以在保持相同奖励的同时减少服务器成本
以太坊基金会的定量模型估计，在不减少总质押 ETH 的情况下，验证者数量可能在 Pectra 后减少 40-60%，显著提高共识效率。
潜在的集中化关注
这种整合引发了关于潜在集中化风险的争论。截至 2025 年 4 月，大约 73％ 的质押 ETH 由仅五个实体控制：Lido（29.7％）、Coinbase（16.5％）、Kraken（9.8％）、Binance（8.9％）、和 Rocket Pool（8.1％）。批评者认为，增加最大验证者规模可能进一步集中控制。
为应对这些担忧，Pectra 实施了几个缓解因素：
- 保持 32 ETH 最低标准：个人验证者的进入门槛保持不变
- 渐进奖励缩放：超出 32 的额外 ETH 产生递减边际效益，奖励按对数而非线性计算
- 增强惩罚机制：较大型验证者在恶意行为或停机时面临更高的惩罚
- 改进委托机制：开发经过正式验证的委托协议以分配风险同时维持经济效率
来自以太坊研究团队的分析表明，这些措施将在预期的验证者整合中保持一个高于 7 的中本系数（扰乱网络的最低实体数量），与目前水平相当。 内容：提取灵活性
Pectra 使验证者可以直接指定提款凭证，消除了 Shapella 实施的两步提款过程的需要。此更改提供了：
- 立即流动性：验证者可以在不解除抵押的情况下提取超过 32 ETH 的多余余额
- 简化的质押操作：质押池可以实施更高效的奖励分配机制
- 减少第三方依赖：验证者不再需要外部智能合约来管理提款
根据质押分析公司 Nansen 的预测，提款机制的这些改进预计将使流动质押参与率增加 15-20%，可能将额外的 200-300 万 ETH 带入质押生态系统。
扩展性解决方案
为了解决以太坊的长期扩展性挑战，Pectra 介绍了基础技术，这将通过结合链上优化和第二层增强最终实现每秒 100,000+ 的交易量。
点对点数据可用性采样 (PeerDAS)
PeerDAS 是数据可用性解决方案的重大进步，允许节点在不单独下载整个区块的情况下验证网络上的交易数据是否可用。该系统通过以下方式工作：
- 擦除编码：用冗余进行数据编码，即使部分丢失也能恢复
- 随机采样：节点通过请求区块的随机部分来验证可用性
- 基于对等的传播：样本在对等体之间交换，而不是依赖于中心化分销商
测试网实施的技术基准显示，PeerDAS 将轻客户端的带宽需求减少了约 92%，同时保持了数据可用性的密码学保证。这一进步对移动和资源受限的设备尤为重要。
PeerDAS 是完整碎片化的关键前导阶段（以以太坊研究员 Dankrad Feist 命名），其目标是在不复杂化执行碎片化的情况下，通过数据分片来显著提高以太坊的数据吞吐量。根据以太坊基金会的技术路线图，Pectra 的 PeerDAS 实施完成约 60% 的完整碎片化要求。
Verkle 树
Pectra 通过 EIP-7672 开始从以太坊当前的 Merkle Patricia Tries 转向 Verkle 树，这是以太坊自成立以来数据结构的最重大变化之一。此更改：
- 减少证明尺寸：Verkle 树的证明比 Merkle 证明小约 10-20 倍，减少了见证数据要求
- 启用无状态客户端：客户端在无需存储整个状态的情况下可以验证交易
- 为状态过期做好准备：为将来的改进奠定基础，允许存档历史状态
Verkle 树通过使用向量承诺而不是基于哈希的承诺实现这些改进，允许多个值用一个见证进行证明。这一数学进步对以太坊的数据架构具有重要的实际意义。
Sepolia 测试网的实施数据显示，Verkle 树将状态见证大小从平均 35KB 减少到仅 3.8KB，即 90% 的减少，大大提高了证明生成和验证速度。这一效率提升对最终实施状态过期至关重要，允许节点在保持安全保障的同时存档历史状态。
智能合约和 EVM 增强
Pectra 通过 EIP-7719、7720 和 7723 定义的 EVM 对象格式 (EOF) 规范，对以太坊虚拟机 (EVM) 进行重大升级。此类变化是自 2016 年 Spurious Dragon 硬分叉以来对以太坊执行环境的最大改革。
EVM 对象格式
EOF 重构了智能合约的部署和执行方式：
- 代码和数据分离：合同字节码与合同数据正式分离
- 明确的函数边界：合同内的函数获得明确的入口和退出点
- 原生子程序：合同函数之间的调用变得更经济
- 增强的验证：合同在部署时经过更严格的验证，更早地发现潜在漏洞
安全公司 Trail of Bits 的分析表明，2024 年发现的约 32% 的智能合约漏洞可以通过 EOF 改进的验证机制来预防。此外，基准测试显示 EOF 合同比传统合同执行速度快 7-12%，完成等效操作时使用的煤气减少 5-10%。
新的 EVM 指令
Pectra 通过 EIP-7714 引入了几种新的操作码到 EVM：
- MCOPY：比现有解决方案更有效地执行内存到内存的复制
- DUPN/SWAPN：允许在任意深度进行堆栈操作
- EXTERNALCALL：为外部调用提供统一接口，提高了燃气效率
- BLOBBASEFEE：返回当前的 blob 基本费用，以改善第二层费用估算
这些指令对复杂的 DeFi 协议和频繁执行内存密集型操作的第二层系统特别有利。Optimism 实验室的基准测试表明，这些操作码将交叉层消息验证的燃气消耗减少了约 18%。
第二层集成和未来发展
Pectra 包括几个专门设计来增强以太坊第二层生态系统的功能，截至 2025 年 4 月，这一生态系统的交易处理量已激增至处理所有与以太坊相关的交易的 65% 以上。
为 Rollups 优化
在 Dencun 引入的数据 blob 基础上，Pectra 改善了第二层经济性：
- 增强的 blob 交易功能：EIP-7691 扩展了 blob 交易功能，具备更多字段和更好的版本控制
- 优化的 calldata 处理：EIP-7623 降低了 rollup 交易中常见的 specific calldata 模式的燃气成本
- 改进的跨域消息验证：新的 EVM 指令将零知识证明验证的成本减少约 25%
根据 Arbitrum 和 Optimism 的分析，这些优化预计将进一步减少第二层交易成本约 30-40%。为了提供上下文，Optimism 的代币交换平均成本已经从 Dencun 前的 $0.87 降至 $0.25，预计在 Pectra 后将下降至约 $0.12-0.15。
为 ZK-EVMs 做准备
Pectra 包括特定的增强功能来支持不断发展的零知识证明生态系统：
- 密码学操作预编译：新的原生函数用于椭圆曲线运算和哈希函数，加速零知识证明的生成和验证
- 标准化证明验证接口：各种零知识证明系统的通用接口减少了实现复杂性
- ZK 友好操作的燃气成本降低：在零知识电路中常用的操作获得针对性的燃气优化
这些改进直接惠及零知识 EVMs，如 zkSync, Scroll 和 Polygon zkEVM，这些系统利用密码学证明在显著改善可扩展性的同时确保安全性。zkSync 的测试表明，Pectra 的密码学预编译使证明生成时间减少约 18%，可能转化为更高的吞吐量和更低的费用。
经济影响和市场影响
Pectra 升级在以太坊的通证经济学和验证者经济学方面引入了重大变化，可能会对 ETH 的市场动态产生重大影响。
质押经济学
Pectra 的验证者变化改变了以太坊的质押格局：
- 提高质押效率：验证者的合并减少了运营成本，可能使质押收益增加 0.3-0.5% 年化
- 增强流动性：改进的提款机制预计将使流动质押衍生品（LSD）的锁定总价值增加 15-20%
- 重新质押潜力：更灵活的验证者凭证使如 EigenLayer 这样的重新质押协议能够扩展其安全提供模型
金融研究公司 Messari 的分析估计，这些变化可能会使以太坊的质押比例从当前的 22.7% 增加到实施后 12 个月内总供应的 28-30%，可能会有额外的 6-8 百万 ETH 从流通供应中移除。
费用市场动态
Pectra 的 EVM 改进和数据处理优化直接影响以太坊的费用市场：
- 基层费用减少：燃气优化预计会使平均交易成本下降 15-25%
- 改善费用可预测性：新的操作码提供更好的当前网络状况可见性
- 第二层费用减少：增强的 calldata 处理可能会进一步减少第二层成本 30-40%
历史分析显示，以前的费用减少一直导致网络活动增加，Dencun 的 blob 实施导致以太坊生态系统在激活后 3 个月内每日交易增加 42%。
实施挑战和风险
虽然 Pectra 承诺有显著改进，但实施过程存在一些挑战：
技术复杂性
升级的全面范围在多个协议层面引入了协调的变化：
- 执行和共识变更同步：两个层必须同时升级，需谨慎同步
- Verkle 树的过渡期：网络在过渡期间必须维护两种树结构，增加了复杂性
- 向后兼容性要求：尽管 EVM 的变化，遗留合同必须继续正常运作
为应对这些挑战，以太坊核心开发者实施了网络历史上最广泛的测试网期，在主网部署之前在专门测试网上进行四个月的测试。内容：中心化问题
验证者整合带来了关于网络去中心化的合理问题：
- 验证者多样性减少：较少的验证者可能会降低地理和操作的多样性
- 规模经济增加：较大的验证者获得额外的经济优势
- 协调影响的潜力：整合的质押实体可能获得过大的治理影响
以太坊研究员 Justin Drake 提议实施“中本聪系数追踪器”来监测 Pectra 之后的中心化指标，从而在出现令人担忧的趋势时可能为未来的协议调整提供信息。
迁移风险
过渡需要来自成千上万的生态系统参与者的协调行动：
- 节点操作更新：大约 8,500 个节点必须在分叉日期之前更新他们的软件
- 质押提供者的过渡：主要的质押服务必须适应新的验证器机制
- 应用程序的兼容性：DApps 可能需要更新以有效利用新特性
为了减轻这些风险，以太坊基金会推出了一个专门的 Pectra 准备仪表板，追踪多维度的生态系统准备情况，当前指标显示，截至 2025 年 4 月底，受追踪实体中约有 74% 已做好准备。
未来路线图：Pectra 之后
Pectra 代表了以太坊长期发展路线图中的一个关键步骤，但仍有几个主要升级在前方等待实现：
通往 Danksharding 的道路
完全 danksharding 仍然是以太坊的主要扩展解决方案，开发正在持续进行：
- 扩展数据可用性：增加数据块的数量和大小
- 提议者-构建者分离 (PBS)：完全将出块与构块分离
- 大规模数据可用性采样：扩展 PeerDAS 以支持更大的数据量
当前开发时间表显示，完全 danksharding 可能在 Pectra 之后大约 12-18 个月后实施，可能在 2026 年第三或第四季度。
状态管理演变
Verkle 树为更先进的状态管理奠定了基础：
- 状态到期：将历史状态移动到存档存储，同时保持可验证性
- 历史到期：允许节点修剪历史区块，同时保持安全保证
- 无状态客户端：使得无需存储整个状态即可进行完整验证
这些进步旨在尽管使用量增加，但仍保持以太坊节点需求合理，状态到期的目标是在 Pectra 实施后的 24 个月内实现。
Verge、Purge 和 Splurge
以太坊路线图中的这些阶段代表了更长期的愿景：
- Verge：完全实现 Verkle 树和无状态客户端
- Purge：通过历史到期消除历史数据要求
- Splurge：实施各种额外的优化和功能
尽管这些阶段缺乏具体的时间表，但它们代表了以太坊在扩展的同时保持去中心化的持续承诺。
以太坊的务实发展
以太坊 Pectra 升级展示了网络对区块链发展的务实方法——在保持向后兼容性和最小化中断的同时做出重大改进。通过解决交易效率、质押经济和用户体验的关键挑战，Pectra 加强了以太坊作为领先智能合约平台的地位，同时为未来的可扩展性奠定了重要基础。
对于投资者、开发者和用户来说，Pectra 展示了以太坊在快速发展的区块链环境中的技术韧性和适应能力。随着该升级在 2025 年 5 月 7 日激活，它将启动以太坊成为全球可访问的、高吞吐量 web3 应用和去中心化金融结算层的下一阶段旅程。
未来几个月将揭示这些技术改进如何有效地转化为增强的用户体验、开发者生产力和经济效率——最终决定以太坊能否在来自替代 Layer-1 网络和新兴区块链范式的日益加剧的竞争中保持主导地位。