行業迫切需要以太坊2.0，但想要“可用”至少還要2年！_ETH

聽到以太坊2.0這個名字，你或許并不陌生。以太坊在區塊鏈社區中具有重要的地位，而以太坊2.0，則直接影響到以太坊甚至區塊鏈的未來。

然而，究竟什么是以太坊2.0？說實話，想要清晰回答這個問題并不容易。盡管如此，在這篇文章里，我們還是想試試看。

以太坊社區熱鬧紛呈，幾乎沒有一個區塊鏈社區可以與之匹敵；絕大多數代幣和智能合約都在以太坊上運行，對于大部分區塊鏈領域的開發者和公司機構而言，以太坊也是他們的首選。然而以太坊的當前狀態，距離它的野望還有很遠。換句話說，以太坊的預期生態，還沒有正式顯現。在最后階段Serenity中，以太坊將正式轉換為PoS共識機制，展現出來它的最終樣貌。

然而，寧靜之路，路途漫長。

實踐中，從以太坊1.0向最終Serenity階段的過渡，包含了一系列硬分叉的計劃。但是由于復雜度超過預期，這一過程耗時費力。社區用“以太坊2.0”描述了實現的目標和途徑。

以太坊2.0，或者ETH2.0，你應該在許多區塊鏈媒體中都看到過這個術語。有上百篇文章提到了以太坊2.0。但是能夠讓人滿意的文章并不多：有些文章過于簡單籠統，無法提供具體信息；另外一些文章，則過于專業和詳細，讓人難以卒讀。

我希望借助這篇文章，描述清楚以太坊2.0。值得提醒的一點是，這篇文章中包含了當下對于以太坊2.0的理解，這些信息可能隨時會被更新。

Coinbase：為了進一步加快采用速度，行業需要簡化投資概念，提高可及性:金色財經報道，Coinbase Institutional發推稱，機構一直在加速采用數字資產，特別是與他們開始使用衍生品所花費的時間相比，為了進一步加快采用速度，行業需要簡化投資概念，提高可及性，并將技術更好地集成到現有系統中。不同國家監管特殊資產類別的方式一直存在差異。但是，國家與國家之間的差異從來沒有像今天的加密貨幣那樣大。

此外，BTC 和 ETH 上周都在今年最窄的區間內交易，并且實現了各自的 30 天波動率均降至 36% 左右。在宏觀方面，我們的研究團隊認為，在市場關注債務上限的同時，美國銀行體系的動蕩更值得關注。我們的交易團隊認為，如果美國在沒有就提高債務上限達成協議的情況下接近違約邊緣，BTC 可能會突破其交易區間。[2023/5/25 10:38:24]

一、為什么需要以太坊2.0？

首要原因是：目前的以太坊速度太慢了。許多復雜的應用想要擴張規模，要付出非常昂貴的代價。比較一下Visa的信用卡處理能力我們就知道了：Visa每秒鐘可以處理上千筆交易，而以太坊每秒鐘只能處理15筆交易。以太坊之所以緩慢，是因為它是去中心化的架構，并且，需要繼續保持去中心化的方式。

那么怎么改進？

英國《金融時報》：銀行業對加密貨幣日趨謹慎:金色財經報道，《金融時報》認為，美國監管部門已采取行動加大了對金融機構涉加密幣業務的管制。今年1月，美聯儲和其他相關監管機構警告銀行業在同加密幣企業打交道時“嚴防欺詐活動”。與此同時，監管部門也開始對其他大型加密幣平臺出手。3月27日，美國商品期貨委員會起訴幣安平臺非法從事加密幣衍生品交易。此外，Coinbase平臺近期亦被警告可能面臨證券違法指控。[2023/4/1 13:39:01]

一個可能的思路是通過超級節點的方式：用戶可以依賴超級節點，即“共識節點”。共識節點有足夠強大的服務器來處理所有的交易。這個解決方式夠簡單，可以讓區塊鏈保持原樣，所需要做的事情，只是增加客戶端機器的并發處理進程就好了。

然而以太坊的開發者們拒絕了這個選擇，主要是擔心它會損害區塊鏈的去中心化，損害其抗審查的能力。

對于區塊鏈的不可能三角這一論斷，我們早就耳熟能詳:去中心化，可擴展性和安全性，只能從三者之中選擇兩者，無法三者兼顧。如何打破不可能三角，這是所有“第二代區塊鏈”項目想要去嘗試的。例如，IOTA就聲稱能夠解決這個三難問題，包括以太坊2.0在內的大多數解決方案，都嘗試用其它的共識機制代替PoW的挖礦機制。

因此以太坊原先的設計或多或少被看做是失敗的。按照ChromaticCapital的說法，以太坊2.0是“一個完全不同的項目，采用從0到1的范式，就像區塊鏈的從鏈一樣。”

以太坊2.0不僅僅是針對原先版本的升級，而是徹底改造了以太坊區塊鏈。以太坊2.0的設計目的是讓以太坊更安全、擴展處理能力足以應對數千筆交易，同時可編程能力提升。更關鍵的是，這些改進不會損害以太坊的去中心化。

山東省銀行業協會舉辦區塊鏈線上培訓班:為科學普及區塊鏈理論知識，全面提升山東銀行業運用和管理區塊鏈技術的能力，省銀行業協會舉辦了區塊鏈技術在銀行業的應用線上培訓班，各會員單位相關部門及分支機構5500余人在線參加培訓。培訓從區塊鏈技術的相關概念及特點、伴隨金融崛起的區塊鏈、區塊鏈技術的演進與應用、區塊鏈技術在商業銀行的實踐、比特幣與央行數字貨幣區別與特點等方面展開授課。（中國網）[2020/7/22]

以太坊2.0打算如何解決這個問題?

對于經典的區塊鏈不可能三角問題，以太坊2.0打算借助于三項改進來解決：

分片PoS權益證明共識機制新的虛擬機

等等，這些術語是什么意思？

分片

分片（Sharding)是一種技術手段，在多個服務器上切割數據庫，換句話說，就是對它們進行分區。就像一臺計算機的同一塊硬盤上有多個分區一樣，也可以將區塊鏈分割成幾個部分，而不會損害數據一致性。分片(Shard)跟整個系統具有同樣的安全性，而不會因為分片而出現風險。

權益證明機制(ProofofStake)

在PoS共識機制下，不再需要礦工來創建區塊。在以太坊2.0中，質押驗證人(Staker)將承擔起來出塊的責任：這些節點需要質押一定數量的ETH。相比于PoW共識機制，PoS的方式不僅節能，更能夠提升交易速度，也讓區塊鏈上質押驗證人的分布更為去中心化。

歷史上的今天 | 美國行業協會呼吁美國國會制定更加嚴格的區塊鏈安全標準:1.2017年12月21日，七家代表銀行和信用社的美國行業協會聯名上書美國國會，呼吁國會制定更加嚴格的區塊鏈安全標準，以防止更多交易所數據泄露。這7家協會分別是全美信用聯盟協會、全美聯邦保險信用聯盟、美國銀行家協會、消費者銀行家協會、美國銀行家獨立社區、金融服務圓桌會議和美國清算所。

2. 2017年12月21日，據銀行業巨頭摩根士丹利估計，對沖基金在加密數字貨幣上的投資已經超過了20億美元。

3. 2017年12月21日，俄羅斯聯邦儲蓄銀行（Sberbank）負責人Herman Gref表示，他預計在俄羅斯部署區塊鏈技術需要八至十年。[2018/12/21]

多年來，以太坊的區塊鏈開發者一直致力于實現一個獨特的共識機制，既能夠確保交易快速完成，又能夠確保參與者遵守規則。借助于PoS權益證明機制，以太坊的交易能夠在幾秒內完結，并且可以抵抗51%攻擊。

新的虛擬機設計

借助于新的虛擬機設計，開發人員可以創建自己的執行環境。這允許在分片上引入其他區塊鏈的規則。例如，開發者可以將BTC或Zcash的規則引入到以太坊上。因此以太坊可以成為一套通用架構，供不同的區塊鏈所使用。

不得不說，分片、PoS共識機制、新虛擬機這三個目標，每一個都是很遠大的設想。到目前為止，區塊鏈分片功能還沒有實現，社區許多睿智的思考者們也在爭論PoS共識機制是否真的有效。

英偉達預計第2季度挖礦行業為其帶來的營收將下跌三分之二:英偉達近日公布了第1季度財報，加密貨幣挖礦相關業務為其總營收貢獻了9%，達到2.89億美元。然而，英偉達預計今年第2季度這個數字將下跌超過三分之二。比特大陸已經宣布了3種新型號的ASIC礦機，這已經威脅到GPU礦業的存在。隨著ASIC礦商的威脅逼近，英偉達預計其加密貨幣利潤將受到打擊。[2018/5/15]

以太坊人員正在著手解決區塊鏈開發的多個挑戰，致力于創建一個合適的架構，突破現有區塊鏈開發所面臨的約束和妥協，讓這些問題成為歷史。

二、以太坊2.0發展進程

接下來，我們一起梳理下以太坊進化到以太坊2.0，所需要經過的幾個階段。

階段0:信標鏈

信標鏈是以太坊2.0的核心，這個新的區塊鏈上線之后初期階段，最多可以協調多達64條分片鏈的運作。信標鏈是整個以太坊2.0網絡的“指揮和控制中心”。

信標鏈管理著“Caspar權益證明”協議，會記錄質押見證人(Staker/Validator)及其抵押的代幣量，并且隨機選擇質押驗證人，也通過隨機分配的方式，將分片鏈分配給驗證者。信標鏈會采用共識規則，制裁不誠實的質押驗證人，并充當不同分片之間的鏈接樞紐。

以太坊2.0的驗證人通過權益證明機制投票，即使用他們所持有的代幣，在被稱之為“證書”的結構上投票。一旦分片鏈獲得足夠的“證書”，就會在信標鏈上獲得關聯(crosslink)關系。從這一刻起，區塊獲得最終穩定性，不可再被撤銷或篡改。在分片鏈上，區塊與主鏈即信標鏈上的區塊一樣，獲得了相同的安全性。這個過程，似乎讓我們想到Ripple的共識機制和IOTA的計劃：讓網絡上的節點通過某種方式對區塊進行投票。

質押驗證人付出了勞動，也會獲得相應的獎勵：他們會得到ETH2作為回報，這是信標鏈的本地代幣。長期看，ETH2會取代ETH代幣，ETH2代幣沒有總量限制，通過這種方式分配代幣給維護區塊鏈運行的驗證人，為區塊鏈帶來長期的安全性保障。

信標鏈計劃在2020年第二季度或第三季度上線。這將啟動向ETH2過渡的第0階段。用戶可以運行一個信標鏈客戶端并且將ETH(現在稱為ETH1)支付給信標鏈，在信標鏈上，會被切換到ETH2。這是一種單向兌換方式，ETH1會被銷毀。

因此，如果第0階段成功，將會存在兩條以太坊區塊鏈:以太坊1.0和以太坊2.0，或者稱之為ETH1和ETH2。對于用戶來說，此時以太坊2.0沒有任何意義，因為還沒有分片鏈可以鏈接到信標鏈上。

在這一階段，信標鏈還是一副沒有軀體的骨架，或者你可以將它看做是一艘大船的龍骨，一棟房屋的支架。

階段1:分片鏈

大概從2021年開始，第一批分片鏈將會上線投入使用。

這些分片最初將以原始形式存儲數據。它們不能根據某些共識規則處理數據，甚至不能顯示用戶或地址的帳戶余額，它們僅被用作實驗，用來測試分片效果，但也可能將這些分片用來存儲數據，幫助DApp更好地擴展。

第1階段的重點，會圍繞信標鏈展開。在這一階段，信標鏈開始通過交叉鏈接（crossLinks)引用分片的狀態，從而實現狀態的完結性。

我們可以將信標鏈想象成是這樣的一個區塊鏈：其他的區塊鏈會連接到這條信標鏈上，并且圍繞信標鏈旋轉。在這個階段，這些分片鏈還不具有多少實際功能。

建立和運行新的PoS共識機制，并設置一條區塊鏈作為各種數據鏈的控制中心，這是一個巨大的挑戰。想要將以太坊1.0發展到這一階段，還會有成百上千的細節需要討論，還會有無數大大小小的更新需要實現。但是關于階段1，我們目前只需要知道這一些就夠了。

在這個階段，以太坊1.0和以太坊2.0區塊鏈將繼續并行運作。從第二階段開始，事情會變得非常令人興奮，更有意思起來。

階段2:實現愿景

根據路線圖所述，接下來的階段將“實現以太坊2.0的真正愿景”:讓分片鏈將能夠處理交易。

從這個階段開始，以太坊2.0網絡應該可以用在實際的應用程序上了。在項目的后續過程中，智能合約也將在分片鏈激活。

然后上面提到的新的虛擬機所提供的執行環境也開始生效，它允許激活分片上自己的規則。例如模擬其他區塊鏈，如比特幣、Zcash或以太坊1.0。

就像以太坊1.0通過對比特幣抽象化來實現區塊鏈上的智能合約一樣，以太坊2.0也將對以太坊1.0進行抽象化，重新定義區塊鏈計算的基本性質。

階段2會結合所有鏈條的功能。在階段1中，分片鏈只是純粹的數據存儲，現在正在成為結構化的鏈，將智能合約的狀態與共識過程也聯系起來。

開發者可以在某個分片上創建他們的DApp,而以太坊則成為了一個由信標鏈控制的多鏈系統。

第二階段預計在2021年末或2022年初完成。根據路線圖所述，許多部分例如執行環境的概念化，“仍然在深入研究和開發中”。

階段3-6

按照計劃，以太坊2.0將會分為6個階段上線。然而根據路線圖，從階段3開始，任何類型的預測都是推測，因為很可能會發生變化。在這些階段的某個時候，以太坊1.0可能會逐漸因為無人參與而衰竭。當然，如果按計劃推進的話，或者以太坊2.0替代掉原來以太坊1.0區塊鏈的時候，所有的用戶和以太坊代幣都能遷移到新的區塊鏈上了。不過，這一切還沒有決定下來。

對于這幾個階段，在以太坊的Github文件庫中，是以一種開放方式描述的：

階段3:輕客戶端狀態協議實現輕客戶端。這么做可能是為了減少各個節點必須攜帶的以太坊狀態的數據大小，但并沒有完全消除這些狀態。階段4:交叉共享交易交易可以在不同的分片之間共享。階段5:與主鏈安全性緊密耦合階段6:更多的分片，二級分片或指數級分片

分片之中會繼續包含分片，單個分片鏈或成為未來其子鏈的信標鏈。

然而，關于這些階段的更具體的信息現在仍然缺失，也只是有一些高度抽象的論文或來自來自在線研討會的只言片語。

以太坊2.0的具體形式是怎樣的？至今為止，還沒有明確定義。因此，預計以太坊的寧靜階段，可能還需要一段時間——比如4-5年，甚至更久時間才能完成。

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譯者：荊凱。

聲明：本文為作者獨立觀點，不代表區塊鏈研習社立場，亦不構成任何投資意見或建議。

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