以太坊2.0：POW到POS、分片鏈和Beacon鏈，這有你想了解的一切！_Beacon

摘要：以太坊即將到來的2.0升級入門：權益證明、分片鏈、Beacon鏈等等！

前言

ETH2對我意味著什么？

以太坊生態應用圖以太坊網絡的升級主要是對其基礎設施的改變。如果你持有ETH，使用流行的DeFi協議，你不必做任何事情，因為ETH2將與你今天使用的以太坊網絡兼容。今天存在的ETH將保持不變；此網絡升級不會產生新令牌。

以太坊的大規模網絡升級，相信不管是鏈圈還是幣圈都是每個人都在等待出現。ETH2.0需要考慮一些事情，包括從PoW到PoS的轉換，以及分片和Beacon鏈的引入。從以下內容來分析一下ETH2.0：

今天的以太坊ETH1：工作證明ETH2：權益證明分片鏈Beacon鏈ETH2.0路線圖ETH2.0的情況結論延伸閱讀：區塊新看點：以太坊五年締造公鏈之王，5張圖看懂以太坊稱王之路

一、今天的以太坊

今天的以太坊：交易擁堵、Gas費昂貴、轉賬緩慢。在8月份網絡擁塞最嚴重的時候，如果你轉輸一個標準的ETH交易，Gas上限為21000，其Gas費用可高達為440gwei，它很可能在30分鐘內開采，成本為4.35美元。

以太坊礦工6月收入為5.49億美元:7月3日消息，Watcher.Guru發推稱，以太坊礦工在2022年6月產生了5.49億美元的收入。[2022/7/3 1:47:34]

以太坊網絡擁塞現在想象一下，你想嘗試一些新的熱的DeFi協議。如果你只發生較小的交易量，實際上生的這較小交易量會變得沒什么價值的，因為交易的成本費用可能高于你想要交易的以太幣或代幣的價格。原因是交易中間需要付出的Gas費用太高了。

當前限制

目前，以太坊網絡每秒只能處理大約15個事務，考慮到網絡不斷增長的需求，這實在太少了。此外，目前開采區塊和核實交易的方法是不可持續的。據估計，以太坊網絡的年耗電量與哥斯達黎加相當。

ETH2最初也被稱為Serenity，是旨在解決這些問題的重大升級，并且一直是長期目標。這一大規模升級包括多個階段，將逐一部署，旨在以安全、高度分散的方式擴展區塊鏈。

二、ETH1：工作量證明

此時，以太坊使用的是工作證明共識機制，這是許多其他區塊鏈使用的相同系統，例如比特幣。礦工們處理懸而未決的交易，并因此獲得獎勵。這些事務是通過生成一個塊來挖掘的，根據以太坊網絡設置的難度，這需要非常大的計算能力。

美SEC文件透露機構中基于以太坊的持股在第三季度增長 19%:11月16日消息，美SEC文件顯示，上個季度比特幣機構持股下降，而許多增加了基于以太坊的產品的持股。大型機構持有的灰度比特幣信托股票數量在第三季度下降了 2.6%，而灰度以太坊信托的股票數量與上季度相比上漲了 19%。在最新一批監管文件中，10 家新公司披露其投資組合中包含 ETHE。最大的兩家是位于紐約的Tocqueville Asset Management，擁有 79,398 股以太坊信托，以及位于舊金山的 Main Management ETF Advisors，擁有 78,000 股。與此同時，幾家公司似乎已經完全放棄了他們的 GBTC 股票。其中最大的一家位于德克薩斯州的 Outlook Wealth Advisors, LLC 出售了其 60,000 股 GBTC 股票，并報告稱其現在持有采礦和軟件開發公司比特幣服務公司 (BTSC) 的 60,000 股股票。（Decrypt）[2021/11/16 21:54:48]

為什么這個系統不是最好的

本質上，每個人都可以成為網絡上的礦工，如果他們愿意的話，但是通過這樣做真正獲利的機會微乎其微。購買在以太坊上進行盈利開采所需的硬件數量將遠遠超過這樣做的動機，因為與采礦相關的成本過多，例如電力成本、硬件初始成本、采礦池費用，甚至在某些司法管轄區的納稅義務。

近24小時以太坊2.0合約質押新增9824 ETH:據歐科云鏈鏈上大師數據顯示，截至今日10時30分，以太坊2.0存款合約地址已收到791.53萬ETH，占當前以太坊供應量的6.75%，近24小時新增9824 ETH。[2021/10/8 20:13:06]

這個系統是有意義的，因為它要求攻擊者有一個奇怪的數量的計算能力來試圖做任何破壞，而購買所有所需硬件的費用將更加瘋狂。然而，以太坊的價值有多大，仍然有攻擊網絡的動機。

萊斯利犀牛，ETH2發射臺吉祥物三、ETH2：權益證明

然而，權益證明并不需要像PoW那樣需要大量的計算能力來保護網絡。立樁意味著你投入一定量的乙醚來成為網絡上的驗證器。驗證器運行一個軟件客戶端，該客戶端將確認和驗證交易，如果選擇了交易，則在區塊鏈上創建新區塊。驗證器是否能夠驗證一個新的區塊或交易，取決于各種因素，比如這個客戶押了多長時間以及它的財富。

有了PoS，任何人都可以加入這個網絡，只要他們有32個乙醚。即使他們沒有所需的金額，仍然可以通過使用一個池參與，所有這些都是使用消費級計算機。

如果計算能力不那么重要，它又如何安全呢？

為了抑制攻擊，如果驗證器試圖通過提出新的、無效的交易來破壞或攻擊區塊鏈，那么鎖定的資金可能會丟失。這個過程被稱為砍殺，攻擊者的乙醚的很大一部分——可能是他們用過的所有東西——都會被砍掉。最低押記金額為32以太，如果攻擊失敗，這將是一個相當大的金融風險。

以太坊Gas費升至96 Gwei:Etherscan.io數據顯示，以太坊未確認交易數157832筆。當前挖礦難度小幅降至6517.10 TH，平均Gas費升至96 Gwei。[2021/7/15 0:53:11]

與當前的PoW系統相比，經常使用的一個類比是，如果攻擊失敗，攻擊者將不得不燒毀他們的整個采礦設施，而不是僅僅吃掉通常所需的小得多的電費。

POWVSPOS四、分片鏈

簡單地說，分片鏈是可以在以太坊內運行的區塊鏈。現在，每個以太坊節點都需要在處理新交易之前“共識”整個區塊鏈。這需要比實際需要更多的計算能力和存儲空間。

為什么分片會有效？

通過分片，節點可以專注于分片的一個子集，它們只需要“知道”這些分片，而不是整個區塊鏈。這樣，節點就不必存儲整個以太坊區塊鏈，可以更有效地利用其計算能力，從而實現更大的網絡容量。

會有很多分片，它們的操作方式也會有所不同。例如，這將允許分片在以太坊網絡中運行時，基本上遵循與比特幣相同的系統。但這過于簡單化了，而且可能性是無窮的。

安全怎么樣？

每個分片將獨立工作，盡管每個分片將與其他分片具有相同的安全性。這使得攻擊單個分片變得非常困難，因為其他分片也需要被攻擊。分片分開工作，但它們能夠相互通信，這就是Beacon鏈所能實現的。

以太坊官方將reGenesis提議添加至ETH發展計劃:8月25日，以太坊官博發布文章稱，將對以太坊發展計劃（科技樹Tech Tree）進行修訂，以反映ETH 1發展的重要里程碑。其中最重要的是ETH 1.x研究人員Alexey Akhunov所提出的reGenesis建議。雖然該建議還尚未明確一定會進行升級，但社區普遍觀點是reGenesis將能推動以太坊走向“完全無狀態”。文章提到，reGenesis將使以太坊更接近于無狀態的最終目標，但避開了無狀態的一些最大挑戰，即在執行EVM期間見證gas會計如何工作。它還提供了一些在網絡中移動的交易見證，為更精簡、更輕的客戶端提供了更多機會，讓dapp開發人員適應無狀態范式并見證生產。再生后的“真正”無狀態將是一個程度問題：無狀態的以太坊實際上只是在每個區塊之后進行重新生成。此外，文章提到，進展計劃中還有一個靜態網絡，可以幫助在基于bittorrent類型的DHT網絡中分發狀態快照和歷史鏈數據。此前消息，以太坊研發者Philippe Castonguay曾表示，無狀態客戶端（或者類似ReGenesis）可有效提高ETH1網絡吞吐量。他稱，無狀態客戶端可以安全地增加區塊Gas限制，將更容易同步和維護節點。[2020/8/26]

五、Beacon鏈

在當前的以太坊網絡中，只有一個鏈，每個以太坊節點都與這個單鏈進行通信。然而，一旦切分生效，就會有許多不同的區塊鏈，所有這些區塊鏈都是相互并行工作的。Beacon鏈是一個總體鏈，確保網絡中的每個分片與相同的信息和數據同步，它為所有分片鏈提供共識。

如前所述，驗證器可以驗證事務，如果選擇了它們，還可以提出新的所謂的shard塊。如果一個驗證器沒有被選中來提出一個新的塊，他們將確保所建議的塊中的所有內容看起來都是正常的，沒有任何異常驗證或證明分片塊的建議。

如何形成共識？

至少需要128個驗證器來驗證每個切分塊，這稱為委員會。每個切分塊都要在一個稱為時隙的時間框架內被提出和驗證。這個委員會每次提出并驗證32個槽位-合起來稱為一個epoch-之后委員會將被解散，并將選擇一組新的驗證程序。這樣做是為了讓惡意驗證器無法控制新建議塊的最終結果。

當一個切分塊提案得到委員會足夠的證明時，就會與Beacon鏈共享一個交叉點。此交叉鏈接是分片狀態的摘要，其中包括新塊及其事務。

Beacon鏈的作用是什么？

它會記錄下這一過程中發生的一切，以以太的形式向分片塊提議者發放獎勵，并對壞角色進行懲罰。一旦區塊準備好了，一切看起來都很好，它仍然需要最終確定，以確保不可能有壞角色恢復它。

一旦Beacon鏈塊也完成，則認為分片塊已完成。一旦發生這種情況，以太坊網絡上的其他分片將能夠讀取與該分片塊相關的數據。

六、ETH2路線圖是什么？

由于ETH2將是以太坊的大規模升級，它將分幾個階段部署。盡管所有這些階段都有預期的時間安排，但你必須記住，在許多不同的團隊中都有大量的研究工作，而且這些工作可能比預期的要長。

以太坊2.0路線圖階段0：Beacon鏈

這是ETH2實現Beacon鏈的第一個階段。請記住，Beacon鏈本身并不是很有用，因為它的主要工作是同步分片鏈，而這還不是實時的。

然而，Beacon鏈還負責協調驗證器的stakedether。通過向各自的智能合約發送乙醚，已經可以進行標樁，但在第一階段之前，您將無法提取它。

階段0預計將于2020年啟動。

階段1：分片鏈

第1階段將實現分片鏈，然后可以與第0階段中已經實現的Beacon鏈進行交互。這還不是shards的完全實現，因此賬戶或智能合約在第2階段之前不會得到支持。預計第一階段將從64個分片開始。

階段1預計將于2021年啟動。

階段1.5：主網到分片

工作證明將繼續使用到這個階段，之后以太坊網絡將正式成為一個分片，并將過渡到利益證明。這意味著不再有礦工，以太將被釘死。

階段1.5預計也將于2021年下半年啟動。

階段2：全功能分片

第二階段是一切開始變得完整的地方。分片將能夠運行智能合約，并且通常可以通過使用執行環境以任何方式構建。

這一階段仍處于研究階段，許多課題仍有待討論。事情可能會改變，我們鼓勵每個人都參與討論。

階段2預計將于2021年啟動，或可能晚些時候啟動。

V神對以太坊2.0路線圖的推文七、ETH2.0的情況

當Eth2.0的第0階段發布時，對于用戶和dapp開發人員而言，以太坊在短期內幾乎不會改變。這是因為與以太坊歷史上所有其他系統范圍的升級不同，Eth2.0大升級將主要在不同的區塊鏈上進行。下面兩圖清楚地分析以太坊2.0升級過程中的情況：

ETH價格、協議升級以及以太坊開發階段

ETH在第0階段啟動時的總供應量增長七、結論

以太坊2.0歷經五年多的研發工作，是一項雄心勃勃的升級。

加密貨幣行業從未有過像以太坊一樣大小和價值的區塊鏈嘗試將所有用戶和資產過渡到全新的去中心化網絡，同時保持舊網絡上的所有操作處于活動和運行狀態。

一旦ETH2發布，你將以同樣的方式使用以太坊，但它將更快、更便宜，并允許區塊鏈網絡上實現更多的期待和可能性。任何人都有可能成為驗證器，通過抵押ETH來賺錢，例如現在最火熱的DeFi項目，同時通過保持網絡的穩定生和安全性來支持整個網絡。

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