金色深核｜以太坊2.0全面技術指南_ETH

本文是《區塊鏈技術手冊》系列的第一篇，《區塊鏈技術手冊》系列是一個可以了解加密貨幣技術邏輯的文章系列，主要介紹比較特色的項目類別或者主流項目的技術架構。

第一篇選擇了介紹以太坊2.0，會盡力全的把相關技術內容匯集此文中，如有偏頗請指正。

ETH2.0的階段0已經箭在弦上，一周內以太坊2.0存款合約質押了超過50萬枚ETH，我們對以太坊的期待更上了一層。但從技術來看，謎一樣的ETH2.0仍然是一個未來不可預測的形態，因為公鏈始終都在嘗試。

或許我們已經對ETH2.0期望太高了，所以從技術角度詳細了解下ETH2.0以及近期的變化，可以基于這些內容再去給予合理的期待。

從ETH1.0出發？

ETH2.0這個詞是相對于ETH1.0或者ETH1.X說的，從共識上很容易區分，ETH2.0是PoS共識，而ETH1.0是PoW共識。

以太坊在創世的時候，是先利用基金會的poa節點啟動的，隨后運行穩定后加入PoW節點，開始了挖礦進程，這么多年來，ETH1.0的PoW節點已經發展出龐大的數字，因為PoW挖礦的收益力量，以太坊礦工也是加密貨幣礦業里不可或缺的一部分，其挖礦算法是ETHhash，使用GPU挖礦，也出現了ASIC挖礦，但ASIC算力并沒有像比特幣挖礦里ASIC和GPU對比那么懸殊。

PoW的ETH1.0網絡像比特幣網絡一樣，并發量很低，并且以太坊還是一個具備可編程能力的網絡，在以太坊上運行的各種智能合約，會增加很多鏈上確認消息的數量，比只做轉賬的比特幣網絡多了很多調用類消息，所以，以太坊太堵了。

金色晨訊 | 4月9日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞：斂財活動、區塊鏈與脫貧攻堅、螞蟻礦池

1.外匯局山西省分局深入推進跨境金融區塊鏈服務平臺試點工作。

2.中國奧委會：警惕打著區塊鏈技術旗號的斂財活動。

3.經濟參考報：區塊鏈等數字技術力量正為脫貧攻堅注入新動能。

4.英國央行正在審查加密貨幣對未來貨幣使用的影響。

5.BCH第一大礦池螞蟻礦池減半后算力下跌35%。

6.CME比特幣期貨4月合約收報7335美元。

7.以太坊DeFi項目交易量比去年增加近800％。

8.BitMEX失去比特幣期貨市場主導地位。

9.比特幣夜間小幅上漲，由最低7251.36美元漲至最高7376.30美元。[2020/4/9]

當年的加密貓讓以太坊堵的一塌糊涂，2020年Defi流動性挖礦熱潮的時候，以太坊依舊堵的一塌糊涂，Gas費居高不下。當以太坊從PoW轉向PoS后，這樣的問題會解決一部分，可以從每秒處理7筆交易的的處理能力提升到上千筆交易，這已經是質的飛躍。

ETH2.0的網絡結構變化

在以太坊2.0的路線圖里，最終目標是PoS，PoW鏈會在歷史的發展中被留存至不適合挖礦，ETH1.0網絡徹底不適合再工作為止，當然這不知道會是多少年后，在我們可預測的時間內，ETH2.0啟動Phase0后，PoW和PoS會是混合存在的，在ETH2.0的分片架構里，ETH1.0的PoW鏈就是一個分片，與ETH2.0信標鏈中的分片承擔一樣的任務。

金色財經現場報道 ConsenSys創始人宣布了從根本上簡化企業使用區塊鏈技術解決方案:金色財經現場報道，今日在Coindesk 2018共識會議上，ConsenSys創始人Joseph Lubin宣布了從根本上簡化企業使用區塊鏈技術的ConsenSys解決方案，他表示這將改變我們如何共同建設社會，經濟和系統。[2018/5/15]

那ETH2.0究竟代表了什么？ETH2.0是代表了基于PoS共識建立以太坊的開始，信標鏈會開始逐漸承擔以太坊主要的確認出塊過程。

與現在的PoW鏈相比，ETH2.0實現的是PoS共識、分片結構以及帶來新的虛擬機eWASM，實現這三種設定后，以太坊可以更加分散化，因為用筆記本小型設備就可以成為一個驗證節點。網絡更有彈性，即使有節點脫機，也會因為分片的布置而保持穩定。當然最重要的就是前文所說，網絡的處理能力和ETH1.0的處理能力完全不同。

主要的3個階段

ETH2.0把前期實施分為了3個階段，Phase0、1、2。

Phase0是啟動信標鏈的開始，啟動信標鏈前需要用戶抵押32個ETH成為節點，并且需要足夠量的ETH才能啟動。為了保證信標鏈的穩定性，用戶存入32ETH后，暫時不能取出，等到Phase1才會有退出的設定。Phase0啟動后，ETH2.0信標鏈會成為以太坊龐大網絡中的一個部分，雖然已經開始出塊，但并不承擔轉賬、合約執行等。這個時候相比信標鏈，其實ETH1.0的PoW鏈會更健壯，Phase0開始后ETH2.0和1.0鏈會面臨一個混合成為一體的過程。

金色財經現場報道 DATAVLT聯合創造人Michelle Yeo：數字化轉型將會成為主流:金色財經前方記者實時報道，第二屆全球金融科技與區塊鏈中國峰會于4月12日在上海召開，DATAVLT聯合創造人Michelle Yeo在現場表示，未來數字化轉型將會成為主流，區塊鏈應用潛能非常大，我們需要把這個潛能釋放出來，產生更多的應用。關鍵是如何把區塊鏈技術應用到更多的領域，驅動效率和生產率，我們不能夠只滿足發行加密代幣。[2018/4/12]

ETH2.0和1.0鏈因為是不同共識的鏈，而網絡要有一致性，這個過程也是形成網絡總帳本的實驗過程。根據官方說明，在Phase1階段會部署64個分片進行試運行。

分片的試運行，多個以太坊開發者透露過重要的是測試分片間的信息確認過程，因為不同分片是不同的鏈，跨分片互通是必要的，跨分片互通之后才能狀態統一。

ETH2.0Phase0讓信標鏈運行穩定，ETH1和ETH2鏈并行運行，Phase1開始后，分片開始測試，進展合格后，Phase2階段就是網絡正常運行開始eWASM虛擬機的建設等，Phase2后代表著可以在ETH2.0鏈上部署智能合約、開發dapp。

新路線圖

但經過11月20左右以太坊開發團隊進行的AMA，Vitalik和開發者們重點指出，可能會暫緩Phase2階段里的關于分片的技術設計，因為在rollup技術成為以太坊2.0的中心技術后，Phase1階段里運用rollup已經可以提升足夠的處理量。

金色財經現場報道丨央行參事盛松成：區塊鏈是一門技術，比特幣是虛擬貨幣，它只是區塊鏈的一種應用:金色財經記者現場報道，今日，在博鰲亞洲論壇“再談區塊鏈場”中，央行參事盛松成表示：“數字貨幣、法定數字貨幣、區塊鏈這些概念大家都聽到，但是經常的會混淆在一起。我覺得區塊鏈是一門技術，比特幣是虛擬貨幣，它只是區塊鏈的一種應用。如果區塊鏈與虛擬貨幣相結合，區塊鏈主要放在虛擬貨幣方面，我覺得區塊鏈是不會有前途的。因為虛擬貨幣本質上不是貨幣，只不過我們用了比特幣的名字，大家都以為是貨幣。”[2018/4/10]

這里提到的Phase1階段的rollup。是把信標鏈的數據層進行一個數據分片，然后數據再經由rollup處理后提交到信標鏈，這樣信標鏈會有足夠的處理能力。

此外，開發者還提及將會提前推出ETH2.0、1.0混合測試網，這意味著ETH2.0、1.0兩條鏈的狀態融合可能會提前。這是目前以太坊2.0會出現的一些變化，總結來看，就是加快推進。

需要特殊注意的事項

其他的以太坊2.0出現的特殊情況還有幾點需要注意：

1.在階段0、1和2中，ETH2.0和1.0鏈都在出塊，所以塊獎勵也會是給兩個鏈，ETH的增發量會增加，官方預測，兩條鏈的總通貨膨脹可能最初會飆升，但隨后隨著PoW鏈的逐漸淡化而開始趨向0-1％范圍。

2.官方期望在階段2之前將客戶端等工具移植為支持eWASM的。

金色財經訊:國務院：應積極推進供應鏈創新與應用，穩妥發展供應鏈金融 。研究利用區塊鏈、人工智能等新興技術，建立基于供應鏈的信用評價機制。[2017/10/13]

3.dApp未來需要選擇分片。因為跨分片通信的問題，分片之間可能會失去了一些組合可能。

4.可能未來一段時間內會面臨ETH1.0鏈賬戶和合約遷移到2.0的升級問題。

以太坊2.0與用戶、投資者最密切的部分

以上是基于技術結構和技術目標，以太坊將面臨的變化。而這些都是網絡底層或者后端的變化，作為一個用戶或者投資者，這些變化帶來的實際影響并不明顯。與用戶和投資者最為密切的還是擁有哪些參與過程？接下來我們總結一下和用戶最密切的部分：參與指南的技術項。

以太坊的質押合約

首先是以太坊2.0最重要的存款質押，在階段0啟動的時候，信標鏈正式啟動，屆時從創世區塊開始有信標鏈的BETH獎勵。

以太坊2.0的存款頁面是https://launchpad.ETHereum.org/，在頁面介紹會有詳細的參與指引，主要過程包括注意事項、選擇客戶端、保存密鑰、上傳密鑰文件、選擇錢包支付、成交。

從技術上看，其實是把以太坊1.0鏈上的ETH鎖到合約里，啟動節點的權限，但節點的獎勵并不是ETH，因為舊鏈和信標鏈還沒有同步，節點獎勵是信標鏈上的ETH，即BETH。

用戶需要先安裝一個ETH1.0鏈客戶端、再安裝ETH2.0鏈客戶端，然后再使用ETH1鏈的錢包支付。兩個客戶端也需要同步運行，其中ETH1節點服務也可以使用infrua等第三方服務。

此處提示，安裝節點需要根據各個客戶端的文檔提示安裝和部署。例如gETH?hyperledger?besu?parity或者直接使用infura第三方服務。

以太坊2.0存款的運行操作界面是從ETHereum/ETH2.0-dePoSit-cli頁面下載該文件，然后在終端窗口中運行./dePoSit命令。另一個選項是用Python源代碼構建工具。需要按照說明操作，以確保安裝了所有必需的開發庫和dePoSit-CLI工具。

更多內容請查看上文中的網頁，請不要忽略其中的超鏈接的文檔敘述。

不能忽略節點運維

此外，更嚴格的要求是客戶端的運營，因為節點的驗證是要一直持續的，如果節點掉線，用戶質押的錢很可能會損失掉，所以為了防止節點掉線的話，需要保證運行客戶端的硬件隨時開機運轉，并且網絡也需要穩定，例如使用筆記本電腦或者臺式機運行，保持電源在線不斷電、客戶端在線、以及聯網狀態良好都是需要的。

如果使用服務器或者一些定制硬件運行，也是如此，大部分服務器可能運營在IDC，其穩定性會更高，但部署成本和運維成本也會很高。例如可能在筆記本運行可能每月需要幾十美元，但穩定性并不高，服務器或者一些樹莓派、迷你電腦、定制主板的設備會更合適，另外還推薦使用Linux，穩定性更高，輕巧、安全，但成本可能會更高一些。

小資金投資者的參與途徑

除了自己建節點，然后抵押進去之外，其實很多用戶可以用更小的資金參加，因為32個ETH現在已經是一個較大的資產數目。所以那些只持有少量ETH的用戶想要投資會有其他方法。

這里面會涉及一個第三方的問題，也就是用戶把ETH給第三方，第三方再建立節點去抵押。用戶存入的錢有固定的數量，這樣32個ETH可以由幾十個用戶一起組合而成。滿足32個之后就可以做一個節點抵押。

第三方在做這件事的時候，是需要把ETH拿到手，然后再抵押進去，但如果只是拿到ETH然后抵押到合約里，只是一個遷移過程，只是遷移過程的話整個業務里的ETH資產流動性會很堪憂，并且資金利用率不高。

對于以太坊2.0的staking業務，最好的形式仍是把存款過程做成合約執行，用戶把ETH轉進固定的合約之后拿到憑證。抵押之后的憑證是比較重要的，慣用的方式，是用戶存入之后可以生成合成資產憑證，然后合成資產也有自己的交易市場，這樣既可以解決流動性問題，又可以多增加一種資產市場。同時合成資產的協議也會成為未來和以太坊2.0合約調用的關鍵部分。

這里可以舉例的是例如項目stafi在以太坊2.0staking業務協議里生成的rETH、項目stkr在以太坊2.0staking業務協議的aETH。這些都是用戶可以用定量小資金參與以太坊2.0質押的技術過程。

除了這一點外，如果說以太坊2.0的32ETH的限制是一個證明，那使用多方簽名的方式也可以把ETH的證明形式切分成更多的小參與方，這里會設計多方計算MPC等，不過這些實現還沒有實例。

一些有趣的部分

上文把以太坊技術發展的前因后果、網絡架構、用戶參與方式等介紹完畢。但以太坊還有很多有趣的東西沒有寫出來。例如你知道以太坊路線圖里還有以太坊3.0嗎？

在以太坊wiki的介紹里，除了以太坊2.0的階段0、1、2。還有3、4、5、6。其中階段3是輕客戶端狀態協議，階段4是跨分片交易，階段5是與主鏈安全性的緊密耦合，階段6的超二次分片或指數分片，也就是分片中的分片。

當然現在這些部分有些已經有變化，不過這也代表未來更多可能性，例如基于零知識證明的starkware，還有異構分片、Casper?CBC，這三項是被成為以太坊3.0的代表。

寫在最后

以太坊的進展是值得充滿期待的，2年前的在布拉格的以太坊開發者大會上，2.0還是一個宏大的遠景，現在近在咫尺，站在這個高度上，我們似乎可以看到更遠了，但對于每個參與或者經歷的人來說，公鏈的發展就是充滿了不確定性的。成功和失敗可能就在一兩件小事上，不過參與者需要引頸高歌，因為這本身就是一場新的教育過程，為行業加油的是行業發展的不確定性給予的興奮和成就感，enjoy。

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