以太坊 2.0是什么？_ETH2

ETH2.0是以太坊的計劃升級方案。在接下來的幾年里，ETH2.0的設計者們計劃完全革新以太坊的共識系統，并引入以太坊現有的世界狀態。由于涉及面極廣，我們也無法準確地說明ETH2.0將包括或者不包括哪些內容。ETH2.0的研究已經有一定的規模了，有不少團隊致力于早期實現。目前，ETH2.0設計者暫時計劃的工作有分片，Casper，狀態租金以及eWASM虛擬機。初代客戶端測試正在進行中，并且預計在三個月內推出功能更精簡的ETH2.0測試網。

首先，ETH2.0將從以太坊主鏈獲取ETH，但是設計者計劃最終能夠轉變這種關系：將ETH2.0作為主鏈，ETH1.X作為其管理的一條分片鏈。

那么這對工程師來說意味著什么呢？

如果你是一名計劃部署ETH2.0智能合約的Solidity或者Dapp開發者，那么你會遇上很多變化。ETH2.0會完全替代ETH1.0，我們在ETH1.0上編寫智能合約時所作的假設，到了ETH2.0可能就不現實了。我們為ETH1.X編寫的工具以及合約可能需要為ETH2.0完全重構。值得慶幸的是，我們有幾年的準備時間來建設生態系統。

ETH2.0計劃分多個階段推出，與其說是系統升級，更像是產品發布。為了幫助推動這一計劃，我想討論一下當前的研究路線圖并介紹一些工程進展。

第111次以太坊核心開發者共識會議：計劃在未來幾周將EIP-7044等提案合并到Deneb規范中:6月19日消息，Galaxy研究副總裁Christine Kim發文總結第111次以太坊核心開發者共識會議，共識層團隊討論了Deneb升級的最終范圍，驗證者證明與聚合期限的潛在變化，以及將最大有效驗證人余額從32枚ETH增加到2048枚ETH的建議。首先，開發者討論了在Deneb中包含哪些以CL為中心的EIP，Teku開發者Mikhail Kalinin圍繞EIP-6988進行更新，該提案提出了一個代碼更改，以防止強行從網絡中彈出的slashed驗證器被協議選為區塊提議者。開發者還討論了EIP-7044、EIP-7045與EIP-4788三個提案。其中，EIP-7044提出一個代碼更改以改善質押者體驗，確保簽名的驗證器退出永久有效。EIP-7045提出代碼更改以加強網絡的安全性，擴大證明槽的包含范圍。EIP-4788提出一個代碼更改，以改善質押者體驗，它將公開信標鏈區塊的根，其中包含EVM內部鏈狀態信息，供DApp開發者的信任最小化訪問。以太坊基金會研究員AlexStokes表示，計劃在未來幾周內將上述三個EIP合并到Deneb規范中，并鼓勵CL客戶端團隊盡快對其進行審查。

同時，CL客戶端團隊已同意在下一個EIP-4844測試網Devnet6上測試增加的blob數量，并在兩周內就此事做出最終決定。與圍繞最大blob計數的討論相關，Nimbus開發者arnetheduck提出了在上海升級后主網上增加區塊重組的問題。arnetheduck提議考慮更改4秒的最后期限，以聚合驗證者證明并通過網絡發送它們，并決定進一步予以調查。以太坊基金會研究員MichaelNeuder提出取消32枚ETH質押上限，以幫助減少活躍驗證者集的增長。開發者討論了這一變化的潛在缺陷，以及將該提案與智能合約啟動的部分和全部提款直接從EL中啟動的可能性。開發者同意繼續討論在ETH Magicians和Discord上異步更改以太坊驗證器有效余額的實施細節。此外，以太坊核心開發者就Holesky測試網啟動進行了第一次協調電話會議，Holesky預計將在年底前取代現有的Goerli測試網。[2023/6/19 21:46:42]

分階段推出

ApeCoin新提案擬為以太坊社區提供100萬美元捐贈:4月16日消息，ApeCoin社區發起新提案AIP-230，旨在為以太坊社區提供100萬美元捐贈，其中包括向ETH Global捐贈30萬美元，以及向11場ApeCoin黑客松和至少5項公益活動贊助70萬美元。[2023/4/16 14:07:00]

目前，分片路線圖已經列出了七個階段。只有第0階段有詳實規范，并且能收到定期更新。第1階段的規范相比之下就沒那么清晰了，而且它似乎還沒有進入積極的開發階段。第1階段后的路線圖變成了目標列表而不再是技術文檔。例如，在第2階段，路線圖鏈接到ethresear.ch的次數是其鏈接到github的三倍。因為任何更進一步的內容都更像是推測，而不像是工程，因此我們具體討論的內容只有第0階段，第1階段以及第2階段，不過我們還將簡單討論一些后期階段的可能方向。

第0階段-信標鏈

第0階段引入了“信標鏈”。ETH2.0設計者希望信標鏈未來成為ETH2.0生態的中心，成為所有其他分片安全和驗證的根源。一旦部署好，信標鏈將使用CasperFFG算法運行權益證明。信標鏈的早期迭代被設計得盡可能簡單，因此第0階段不支持智能合約，賬戶，資產轉移，同時也沒有包含任何分片。信標鏈上的ETH無法在鏈上轉移，這意味著用戶無法將其存放在交易所。

Lido：以太坊網絡中已質押358.7萬枚ETH:以太坊2.0質押流動性解決方案Lido發推文稱，目前整個以太坊網絡中已質押超過3,587,339枚ETH，約占流通ETH的3.10％。[2021/3/29 19:24:41]

BETH：新以太

信標ETH是一種只能由stakers在信標鏈上使用的新資產。其通過兩種方式產生：1）作為驗證信標鏈的獎勵，2）任何ETH1.X用戶可以通過ETH1.X合約使用1ETH購買BETH。該合約將這一行為稱為“存款”。工程師一眼就可以看出來：該合約沒有提款功能。這是因為第0階段無法從信標鏈中提取BETH。也就是說，一旦將ETH存入ETH1.X驗證者注冊合約，ETH1.X以太就被徹底銷毀了。信標鏈驗證者一直關注該合約，并提交相應存款信息給信標鏈，從而為存款方生成新的BETH。因此我們預計在ETH被發送給驗證者注冊合約后不久，新的BETH就會在信標鏈上生成。對存款的短期審查是有可能的，但是在Casper規則下，永久審查不太可能。

實現第2階段后我們才可以在信標鏈上作ETH轉賬，而且我不相信在ETH1.X完全融入分片生態系統前有方法將BETH撤回到ETH1.X鏈上。鑒于第0階段還不完全，而且還沒有可靠的第1階段相關規范。看起來可以合理地假設，BETH將在至少兩年內作為獨立且不可轉移的資產存在。一旦第2階段完成，BETH將可以從分片中轉入轉出；而ETH就沒有這種便利性了。

Coinbase已開放以太坊2.0質押的候補名單:據CoinDesk 2月17日消息，Coinbase已開放以太坊2.0質押的候補名單，其客戶現在可以注冊以抵押其ETH。[2021/2/17 17:22:57]

這種方式不太可能造成重大的經濟問題。過去，像BETH這樣預發行、功能少的代幣都是憑借借據在交易所進行交易的。例如。在Tezos眾籌期間推出的HitBit以及BitMEXXTZ期貨市場。如果對BETH有相應需求，我們期待看到一個充滿活力且支持BETH交易和質押的交易所生態系統。然而，看起來不太可能有這樣的需求。因為BETH是一個不良投資，從ETH到BETH的單向掛接給了BETH一個價格上限。這意味著BETH不可能比ETH更值錢，而只會比ETH更廉價。

第0階段+——Staking

用戶可以通過在信標鏈上質押32BETH成為驗證者。在第0階段，驗證者將只能管理信標鏈。從第1階段開始，驗證者還將管理1024個分片鏈。信標鏈將使用CasperFFG來確定最終區塊。FFG是一種權益證明算法，可以罰沒惡意行為參與者的權益。精明的讀者們會注意到“以太坊3.0”分片路線圖中的CasperCBC可以說是FFG的堂兄——雖然完整的討論FFG超出了這個帖子的范圍，但是我真心推薦大家閱讀一下Vitalik關于PoW/FFG混合共識的說明，他關于最少罰沒條件的帖子以及FFG論文

Neo創始人：以太坊手續費已經貴到，對一個普通用戶極端不友好的階段:7月23日早間，Neo創始人達鴻飛發微博吐槽以太坊手續費問題。他稱，以太坊手續費已經貴到，對一個普通用戶極端不友好的階段，鏈上交易貴且慢是對新用戶的直接勸退。[2020/7/23]

Staker是做什么的？

分片的目的是在節點之間拆分狀態信息，而不需要任何節點掌握網絡全貌。因此沒有驗證者可以驗證所有分片。相反，信標鏈將協調分片的驗證工作。每個輪次，信標鏈將對驗證者進行混洗，并將他們分配給一個分片。分配到一個分片的一組驗證者被稱作委員會。委員會由128名成員組成。在第0階段，這意味著每6分鐘信標鏈就會重新混洗、選取一次，選出下一個六分鐘里承擔職責的委員會。在第1階段，信標鏈將為1024個分片分別指定一個驗證者委員會。這個方法看起來思路清晰但是實現十分復雜。它涉及多階段隨機數生成以及可驗證的延遲函數，以進一步阻止操控委員會選擇的企圖。

由于委員會的工作十分重要，ETH2.0隨機選擇委員會并且時常輪換委員會。委員會負責保證它們所在分片的安全性、活性以及完整性，并負責證明信標鏈上的分片狀態。它們是信標鏈可以獲取分片狀態的唯一方式，反之亦然。隨機地從驗證者池中選擇組成委員會的驗證者可以最大限度地減少整個委員會撒謊的可能性。時常輪換委員會可以減輕惡意委員會可以造成的傷害。換句話說，對惡意驗證者以及試圖使自己利益最大化的驗證者來說，很難將委員會選擇作為攻擊網絡的工具。此外，如果他們偶然獲得了對分片委員會的控制，他們的控制無法超過64個區塊。

給工程師的權益證明說明

盡管總結ETH1.X的工作量證明以及ETH2.0權益證明之間的差別仍在持續進行中，但需要提醒的是，一些PoW/PoS特性的差異確實直接影響到了工程師。例如，PoW鏈支持無狀態SPV驗證以及工作量證明的非交互證明——總的來說就是遠程狀態跟蹤，而PoS則禁止任何無狀態通信。因為弱主觀性使我們無法實現關于狀態的輕量級證明。換句話說，權益證明中的遠程狀態證明將包含與PoW無狀態SPV證明大致相同的數據量，但是需要先驗證整個PoS歷史。相反，無狀態SPV證明不需驗證其他信息。這意味著在主觀的權益證明環境中，跨分片或者跨鏈應用減少了功能且增加了開銷。

第1階段——分片

第1階段旨在對分片鏈的內容建立共識。換句話說，這是對分片結構的實驗性運行，而不是嘗試用分片進行擴展。信標鏈將分片的區塊視為沒有結構或意義的簡單比特集合。分片鏈目前還沒有賬戶，資產或者智能合約。信標鏈在每個時間段為每個分片隨機選擇的分片驗證者，只負責對每個區塊的內容達成共識。至于分片的區塊中有什么樣的信息是無關緊要的，只要所有的委員會成員能在分片上定期地達成共識并更新信標鏈就可以。

分片的驗證者通過交聯的過程去驗證分片的內容和狀態。簡單地說，委員會成員必須在信標鏈上寫入關于分片的可驗證信息。在第2階段或者之后，交聯可以支持跨片通信。一旦信標鏈已經從多個委員處收到了給定交聯準確性的證據，那么信標鏈就可以信任這個交聯是這個分片的真實表示，而不用去驗證整個分片。如果委員會成員不能對交聯的有效性達成共識，那么，肯定有委員會成員是錯誤的，應該被罰沒。所有分片的安全性根基是：驗證者的不端行為最終會被信標鏈發現并給予處罰。

第1階段沒有什么特別有趣的東西。從根本上說，這是一個用于交聯和分片引用信標鏈的對稱機制的引導啟動階段。設計者似乎很自信這些機制能行得通。主要的開放性問題都是圍繞著規范和實現策略。考慮到第0階段花了大約一年多的時間才形成一個像樣的規范文檔，我預計第1階段要用的時間也差不多。有趣的是，第0階段的實現是和規范同時進行的。從測試網絡發布至今不到三個月的時間，第0階段的規范還在經常變化。這意味著，將來ETH2.0的各個階段在開發時也會有很大的變數。雖然樂觀主義者告訴我6個月的時間就夠，但是很容易看出，第0階段進入測試之后，第1階段需要12-18個月的開發時間。

第2階段——智能合約

第2階段最終會帶來一個類似Ethereum的系統。伴隨著第2階段的發行，分片鏈從簡單的數據容器過渡到結構化的鏈狀態。從這一階段開始，系統會重新引入智能合約，BETH也會變成可以轉讓的資產。每個分片會管理一個基于eWASM的虛擬機。我們希望EVM2可以支持賬戶，合約，狀態這些我們在Solidity中熟悉的抽象概念。但是大量的后臺更改可能會破壞大多數現存的工具。不過還好，eWASM團隊已經為solc，truffle和ganache做了一些基礎工作。我們預期在第2階段的測試網之前或者在這期間，大多數常見的工具會被移植去支持EVM2。

狀態租金，很有可能包含在第2階段中，給現在的Solidity工程師提出了一些有趣的挑戰。狀態出租將要求合約開發者和用戶隨著時間的遷移為EVM2的存儲付費，而不是無期限存儲代碼和數據。通過確保未使用的信息隨著時間的推移移出狀態，可以防止狀態數據膨脹。這個設計的目標是讓用戶而不是全節點為狀態的花銷買單。現在已經提出了很多不同的模型，但是還不確定采用哪種方案。

有趣的是，從一些以太坊升級計劃和著名的以太坊核心開發者的推薦來看，狀態租金可能是不同的路線圖中唯一重疊的部分。因此我強烈建議先計劃讓當前部署的合約支付狀態租金，并設計模型以便將來把狀態租金轉移到用戶身上。我們不知道狀態租金的具體設計，但是我們應該做計劃。

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