以太坊 2.0 简介

原标题：科普| 以太坊 2.0 简明介绍

现在以太坊 1.0 很慢； 整个网络每秒只能处理 15 笔交易，通过这些交易做任何复杂的事情都是极其昂贵的。 相比之下，Visa（一家总部位于美国的支付服务提供商）每秒处理数千笔交易。

为什么以太坊如此低效？ 为什么使用成本这么高？

简而言之，虽然权力下放创造了巨大的价值，但它也带来了非常高的成本（至少目前如此）。 去中心化之所以如此昂贵，是因为像今天的大多数区块链一样，以太坊上的每个节点（即连接到以太坊网络的计算机，例如运行以太坊软件的笔记本电脑）必须单独执行块中记录的每个计算，以确保所有参与者遵守规则。 此过程会消耗能源和计算机资源。

此外，还有一个时间消耗。 以太坊节点遍布全球——毕竟这是一个为参与者提供激励的开放网络——不同节点之间存在较高的网络通信延迟，计算能力也不同。 以太坊网络必须能够容忍相对较长的网络延迟（即出块时间不能缩短得太短），让网络速度较慢的节点能够跟上网络的步伐，参与去中心化的投票机制。

就目前架构下的以太坊网络而言，如果需要在短时间内处理过多的数据，笔记本电脑、个人服务器等消费级硬件无法跟上网络的步伐，只有大数据中心可以在这个网络中行动。 对于节点。 这会大大降低以太坊的去中心化程度，因为数据中心节点很容易形成垄断，进而控制整个网络，或者审查网络。 事实上，现在一些区块链网络（比如EOS）就面临着这样的问题。

对于公链来说，保持足够的去中心化程度非常重要。 如果没有去中心化，使用区块链就没有多大意义，因为中心化的区块链很容易审查人们的交易，而且使用效率比典型的分布式数据库低得多。 如果你对区块链没有深入的了解，不妨跟我回忆一下，在中本聪通过比特币开创全新的去中心化治理模式之前，任何系统都不可能实现去信任化治理——其中，所有参与者都有权控制决策，但没有人拥有完全（或多数）控制权。 Vitalik（以太坊的创造者）在回答关于去中心化和性能之间权衡的问题时打了一个非常著名的比喻：任何人都可以创建一个类似于“垃圾集中式加工厂”的高 TPS 系统。

是否可以创建一个区块链，其中每个节点只需要处理部分交易而不需要处理所有交易？ 这样，每个节点只需要处理网络中的一小部分交易，从而降低了通信成本。

那就是以太坊 2.0。

以太坊 2.0 是新一代的以太坊，我们甚至不应该称之为以太坊。 以太坊 2.0 是一个完全不同的项目，它在区块链架构上采用了全新的理念。 以太坊 2.0 的目标是提高以太坊的可扩展性、安全性和可编程性。 与以太坊 1.0 只能达到 15 TPS 的吞吐量不同，以太坊 2.0 每秒可以处理数千到数万笔交易（甚至更多），而不会降低其去中心化程度。 事实上，以太坊 2.0 想要引入一种更经济安全的共识机制，称为权益证明 (PoS)，而不是比特币和以太坊 1.0 使用的工作量证明 (PoW)。

在传统的 PoW 区块链（如比特币）中，一些个人和机构充当矿工，使用昂贵的硬件来解决数学问题，从而铸造新的比特币并处理交易。 矿工通过维护网络安全赚取额外的比特币和交易费用。 相反，在 PoS 区块链（例如以太坊 2.0）中，验证器通过锁定以太币、铸造新的以太币和处理交易来为网络提供安全性。 那么，实际上，验证者提供的安全性取决于网络本身的价值。 如果验证者作恶（例如，投票通过恶意交易），其锁定的以太币将被罚款。 罚没机制激励验证者遵守协议规则。

PoS 安全性高的一个很大原因是 PoW 系统容易受到“产卵露营”攻击。 如果作恶者掌握的挖矿硬件足以攻击比特币等 PoW 区块链，比特币将无力阻止后续攻击，因为网络会不断重组/分叉，然后被同一组挖矿硬件攻击，所以它不可能无限循环。 相比之下，以太坊 2.0 更能抵抗抢注攻击——以太坊 2.0 可以分叉并没收攻击者的押金。 这就像摧毁攻击者的比特币矿场。

此外，以太坊 2.0 使开发人员能够创建自己的交易处理方法，即执行环境，以便他们可以在以太坊网络内使用其他区块链的规则。 用一个极其简单的方式来解释“执行环境”：以太坊 2.0 允许人们使用比特币、ZCash、以太坊 1.0 的交易规则以及其他可以想象的规则集，而且它的规模比以太坊 1.0 更大。 更大的数量级，全部由同一组抵押验证器保护。 以太坊 2.0 通过分片实现了这一点：在以太坊 2.0 中，每条分片链都有自己专属的区块生产者和验证者，并且这些分片链之间紧密相连，可以相互通信，因此形成了一个庞大的分片链网络。 因此，以太坊 2.0 的验证者不需要处理全网所有的交易，而只需要处理和验证某条分片链上的交易。 通过这项创新技术，使用消费级硬件的人们也将能够参与并为以太坊 2.0 网络做出贡献。

需要注意的是，在以太坊 2.0 中，每条分片链都具有相同的安全性。 如果你想销毁一条分片链，你必须销毁整个系统。 这种安全模型提供了比 Cosmos 等平台更高的安全保障。 在 Cosmos 等平台的模型下，每条链都是独立的，导致整个网络碎片化，容易受到攻击。 因此，要攻击以太坊 2.0，攻击者必须购买并抵押价值数十亿美元的以太币（如果以太币价格上涨，存款的美元价值也会上涨）。

下图显示了传统区块链网络的样子——数据块的“链”。 不知道什么是区块头和交易列表也没关系。 以下图片仅供参考：

下图展示了以太坊 2.0 的形态。 不同的是，不仅有2条分片链，还有64条分片链，都是由信标链协调的。 同样，不要担心技术细节：

以太坊 2.0 由 9 个不同的工程团队构建。 这些团队由以太坊基金会资助并得到以太坊社区的支持。 这些团队正在开发客户端——类似于 Chrome 和 Firefox 浏览器的客户端，除了它们不是访问网站，而是用于访问和参与以太坊网络。 客户端多样性是以太坊的核心原则——如果一个或两个客户端受到损害或有错误，整个网络都不会崩溃。 每个客户端都有自己的特定用例，但它们都完全参与到网络中。 例如，一个客户端针对智能手机进行了优化，而另一个则针对企业构建。 工程团队正在根据高级研究人员（主要是计算机科学博士或同等学历）创建的规范开发客户端。

此外，很多研究工作都是在一个名为ethresear.ch的网站上以开源的方式进行的，世界上任何人都可以向这个网站发表自己的技术想法、建议或批评。 以太坊 2.0 规范经过几年的迭代才达到目前的状态——有几次研究人员认为他们已经创建了一个合理的设计，但随后发现了一些缺陷，不得不重新设计部分或整个系统才能正常工作。 毫不夸张地说，以太坊 2.0 研究团队是整个区块链领域最有经验、最有才华的协议设计团队。

以下是参与以太坊2.0开发的团队名单（排名不分先后）：

ChainSafe SystemsPegaSysHarmonyParity TechnologiesPrysmatic LabsSigma PrimeStatusTrinityNethermind

以太坊 2.0 的发布分为几个阶段，但最重要的是前三个阶段。 以太坊 2.0 的各个组成部分交错分布在这些阶段，一方面是因为开发时间长，另一方面是因为采用循序渐进的方式会降低技术风险。 对于这样一个价值数十亿美元的加密货币网络，“快速行动并打破常规”的理念并不适用。 与可以快速修复问题的中心化技术公司不同，具有严重客户端漏洞的加密货币网络可能会造成长期损害，因为网络中的所有参与者都必须手动更新到新的客户端版本。 在最坏的情况下（例如，攻击者成功发起双花攻击），必须回滚多个交易以确保网络安全。 这将造成巨大的声誉影响，就像 2016 年 The DAO 被黑客攻击一样，一些以太坊开发者和用户分叉了另一条名为 Ethereum Classic 的链。

阶段 0 交付可能在 2020 年第二季度末或第三季度初。该阶段将引入信标链作为整个以太坊 2.0 网络的“指挥和控制”中心。 信标链将验证者组织在一起，分配给不同的分片链处理交易； 一段时间后，所有验证者将重新洗牌并随机分配到另一个分片链。 “重新洗牌”是以太坊 2.0 安全的关键部分。 如果没有这个设置，就有可能出现少数验证者收受贿赂或干扰以太坊 2.0 运行的情况。 信标链验证每个分片链生成的区块的有效性，以便以太币、令牌和数据可以在分片链之间交换。 用 1970 年代加利福尼亚人的语气来说：信标链是管理其他区块链的区块链，maaaaaan。 （译者注：这个“maaaaaan”应该是拖长的“man”，意思是加强语气。作者想搞点幽默。）

如果信标链是“指挥与控制”中心，那么验证者就是运营者。 验证者是 PoS 网络上的参与者，他们处理和订购该网络上的交易，并将这些交易转发给其他参与者。 验证者将获得交易费用和额外代币（通货膨胀）奖励。 验证者在加密货币网络中扮演着最重要的角色，而以太坊 2.0 试图解决的核心挑战之一是如何设计一种激励机制，使验证者遵守协议并采取有利于网络的行动。 信标链还将负责没收恶意验证者的押金。

以太坊 2.0 Phase 1 预计在 2021 年交付，将推出分片链以太坊怎么买，但不能在分片链上处理或构建数据。 数据将以原始形式（即“数据块”）存在于分片链上，主要是为了确保分片链彼此之间以及与信标链的良好通信。 分片链不能对数据进行任何计算。 乍一看，第一阶段可能听起来像是功能有限的优化测试网，但事实并非如此。 新的和现有的 DApp 可以利用这个数据存储来增强它们的可扩展性。 例如，去中心化的 Twitter DApp 可以将数据存储在分片链上，将大量的计算工作放到链下，使用以太坊 1.0 提供高级别的安全性。 第一阶段，以太坊 1.0 仍将正常运行，以太坊 1.0 和以太坊 2.0 两条链将并行运行。

2019 年 12 月下旬，Vitalik 提出加快将以太坊 1.0 迁移到信标链的进程，以便以太坊能够实现 PoS 的好处以太坊怎么买，并加快其与以太坊 2.0 的集成进程。 最初，以太坊 1.0 将是一个特殊的分片链（不是执行环境），但它最终将在 Phase 2 中转变为执行环境。目前还没有提出具体的时间表，但这个过程似乎很可能发生在阶段1。

Phase 2 预计在 2021 年或 2022 年上线，将实现以太坊 2.0 的真正愿景。 届时，分片链将可以处理交易，真正的商业应用将建立在以太坊2.0网络上。 在 Phase 2 中，智能合约和运行这些智能合约的执行环境将被引入到分片链上。 如上所述，执行环境允许开发人员创建任意规则集来指示交易的处理方式。 这意味着协议开发人员将能够创建模仿比特币、Zcash、以太坊 1.0 规则的执行环境，或者以任何可以想象的方式计算区块链交易。 正如以太坊 1.0 通过抽象比特币实现区块链上的智能合约一样，以太坊 2.0 将通过抽象以太坊 1.0 重新定义区块链计算的本质。

关于以太坊 2.0 的一些组件，还有一些研究问题没有最终解决。 例如，如何以去中心化的方式提供和存储数据（防止少数数据提供者垄断整个网络），跨分片交易如何运作，以及如何执行环境治理。 然而，这些方面的研究仍在快速推进。

我们再重申一下以太坊 2.0 的三个阶段：

0期1期2期

以太坊将在 Phase 2 之后继续发展，但未来的发展蓝图仍不明朗。 ...

在我看来，以太坊的未来是光明的。 没有其他智能合约区块链拥有像以太坊那样多的研究人员、开发人员、用户和项目，现在是加入以太坊的时候了。 以太坊即将迎来一次非常重要的大规模升级。 如果成功实施，将为世界创造巨大的价值。

特别感谢来自 ConsenSys R&D 的 Robert Drost、来自 Prysmatic Labs 的 Terence Tsao、James Fickel 和 Carrie Krabes 对本文的帮助。

原文链接：@chromaticcapital/eth2-for-dummies-11ff9b11509f 作者：Grant Hummer 翻译校对：敏敏&阿健

本文经原作者授权由 EthFans 翻译转载。