公鏈引領者 Eth2（上）_以太坊

以太坊開啟了智能合約時代

比特幣從誕生到現在，已經過了10多年的時間，它的出現和發展，也讓我們見識到了背后的區塊鏈技術的強大。雖然比特幣不斷被打擊和詬病，但它還是頑強地活了下來，并且所獲得的全球共識也越來越廣，尤其是在這一輪的牛市中，不但有大量的全球頂尖投資機構入場，而且已經有國家開始入場了，例如薩爾瓦多已把比特幣當作自己國家的法幣，除了薩爾瓦多之外，支持比特幣的國家也將會越來越多。

比特幣之所以能夠頑強地存活下來，這與區塊鏈技術的去中心化、抗監管等特性有關，比特幣的確權和交易確認是由分散在世界各地的節點所共同完成的，如果某個節點由于某種原因被迫關閉，這并不會影響比特幣網絡整體的運行，比特幣向我們展示了去中心化網絡的強大之處。

雖然比特幣所獲得的全球共識越來越廣，但它的定位基本上主要還是圍繞著數字資產，和傳統的中心化資產相比，比特幣是去中心化數字資產的典型代表，只要掌握了私鑰，沒有任何人或組織能夠沒收、查封你的比特幣，這與中心化資產有著本質的區別，正如李老師所說：比特幣是人類歷史上第一次用技術手段實現了私有財產神圣不可侵犯。

比特幣的出現和發展，讓更多人了解了背后的區塊鏈及數字資產技術，比特幣是區塊鏈技術第一個也是最成功的一個應用，但強大的區塊鏈技術不僅僅用于以比特幣為代表的數字貨幣資產，它有著更為廣泛的用途，例如以「世界計算機」著稱的以太坊的出現，讓我們再次見證了區塊鏈技術的強大。

以太坊的橫空出世開啟了智能合約的時代，以太坊和比特幣雖然都是區塊鏈技術的典型應用，都是去中心化理念的產物，但它們的定位和發展方向卻完全不同，它們從不同方向為我們展示了去中心化的威力和魅力。

數字資產方面的法律專家、區塊鏈早期投資人高素質藍領曾說，如果說比特幣的定位是「數字黃金」，在儲值資產的道路上走得愈發堅定，那么以太坊等區塊鏈則嘗試提供超越公司的新的生產關系、組織形態和商業模式，改變的是社會經濟運行范式。

以太坊開創的智能合約時代，服務端和客戶端之間可以通過智能合約直接進行交互，大大縮減了中間環節，節約了社會運行成本，提高了運行效率，它優化了社會資源，改善了生產關系，而且重建了信任機制，降低了信任成本，從傳統的人和人之間的信任模式轉化為對機器的信任模式，它允許用戶在不需要中心化平臺的控制下，即可進行可信、可溯源的交易。

霍比特公鏈官方提示：HBTC Chain測試網上全部HBC代幣均為測試代幣:根據HBTC Chain官方聲明，目前HBTC Chain測試網上全部的HBC代幣（即標記為“原生測試代幣”）均為測試代幣，無任何資產價值，僅供體驗錢包功能使用。請勿用真實資產去交易原生代幣。

HBTC Chain定位異構跨鏈DeFi公鏈，主要功能包括：1、支持OpenDex協議，能夠支持AMM+Orderbook模式跨鏈Dex；2、HBTC Chain擁有市場上最完整的異構跨鏈解決方案，真正的異構跨鏈資產橋，能夠實現完整的資產安全去中心化跨鏈流通兌換，支持任意公鏈自由流通兌換。[2020/10/22]

以太坊的出現是劃時代的，以太坊的發展將向我們展示區塊鏈技術巨大的應用空間。

以太坊生態爆發

縱觀最近的兩次大牛市，基本上都是和以太坊密切相關的，甚至可以說是由以太坊開啟的，2017年的大牛市是由1C0引爆的，而2020年啟動的大牛市則是由DeFi所引爆的，無論是1C0還是DeFi，它們都是從以太坊開啟并爆發的，甚至于當下的熱門賽道NFT，也是最先從以太坊開始的。

在以太坊生態中，許多優質項目都是從?2017年的1C0開始的，1C0改變了傳統的籌資模式，當然也難免充斥著騙局，技術是一把雙刃劍，以太坊做為中立的技術，極大地拓展了它的應用邊界，項目方可以通過以太坊的1C0發行token并進行快速融資，從而有充足資金發展自己的項目，個人投資者也享受到項目發展所帶來的收益。

雖然1C0后來被多國禁止，但從某種程度上確實豐富了以太坊生態，當下多個經典的ETH?DeFi應用，也正是通過當年的1C0所孵化才發展起來的。

隨著以太坊的不斷發展，它的應用范圍越來越廣，各行業不同類型的DApp開始不斷在以太坊上出現，去年爆發的DeFi讓以太坊再次受到市場的矚目。

鏈上ChainUP WaaS聯盟將率先支持雷神Thor公鏈網絡:據鏈上ChainUP官方消息，旗下WaaS聯盟將率先支持雷神Thor公鏈網絡。此外，ChainUP WaaS聯盟也將會提供雷神Thor Chain主鏈節點服務，與ChainUP合作的客戶可以在第一時間零成本接入Thor公鏈。

據了解，雷神Thor Chain是向比特幣致敬的公鏈網絡，在遵循比特幣正向價值錨定的同時，對其貨幣發行和價值存儲邏輯進行了優化。公開資料顯示，雷神Thor公鏈預計將于2020年8月底正式上線。

ChainUP WaaS聯盟是ChainUP依托3年時間所服務的300多家交易所經驗，將底層資產托管和錢包封裝而成的一套完整的服務，包含資產托管、節點服務等多種功能，通過開放錢包API、SDK等接口，幫助交易所、項目方、媒體等快速接入，實現云端托管資產。[2020/7/19]

從某種程度上說，去中心化金融DeFi的爆發是必然的，畢竟區塊鏈技術和金融天生是相關的，區塊鏈技術也更容易在金融領域落地，當下經典的DeFi應用例如Uniswap、Compound、MakerDAO、AAVE、Synthetix等，也都是誕生于以太坊，然后在這些經典DeFi應用的基礎上，又誕生了許多衍生的DeFi應用，生態發展越好，基礎設施就越完善，于是就會出現更多的DeFi應用，從而進入到一種良性循環的狀態。

以太坊通過DeFi極大推動了區塊鏈技術應用的大規模落地，更多有實際意義的DeFi開始出現在以太坊上，例如非洲一些貧困國家的人們，他們甚至沒有銀行賬戶，多年受到通貨膨脹的影響，但是他們可以通過DeFi應用來降低通脹的侵襲，減少貨幣貶值的影響，提高自己的收益。DeFi必將會影響未來的金融格局。

除了DeFi之外，當下熱門的NFT也是從以太坊開始的，它開始于2017年以太坊上出現的加密貓游戲。除了DeFi、NFT熱門賽道之外，更多領域的去中心化應用DApp選擇了在以太坊上搭建和運行，以太坊上的去中心化應用也離我們的生活越來越近。

以太坊目前面臨的主要問題

哈勃公鏈HTCP跨鏈交易技術完成前期編碼:據官方消息，哈勃公鏈（Hubble Chain）技術團隊對外宣布，已經完成HTCP跨鏈交易技術的前期編碼。在HTCP跨鏈協議設計中，Hubble Chain技術團隊開發人員實現了一種高效、安全的跨鏈價值轉移機制，哈勃全域生態中的所有鏈上用戶，將能體驗到去中心化交易所的便捷，在保障自己資金安全的情況下，同時永久控制自己的資金流動。[2020/6/4]

雖然以太坊取得了巨大的發展，但以太坊固有的性能缺陷也表現得越來越明顯，例如它的TPS非常低，一秒鐘大概也就只能處理10多筆交易，和中心化支付網絡Visa、PayPal和信用卡等相比還有著量級的差距，而且ETHGAS費用非常高，這些因素都不利于區塊鏈技術應用的大規模落地。

記得當年的加密貓應用，一度非常火爆，僅僅一個加密貓應用就拖慢了整個以太坊網絡。從去年開始爆發的DeFi又再次遇到了網絡擁堵問題，由于DeFi應用太過于火爆了，有時以太坊網絡轉賬費用甚至高達上百美元，不但GAS費用高，而且在以太坊網絡上有大量的待確認交易在排隊，一筆轉賬交易有時甚至需要一天的等待時間。

一方面，以太坊生態爆發，大量的DeFi、NFT以及其他DApp類應用同時在以太坊區塊鏈上運行，而另一方面，以太坊網絡擁堵、GAS費用奇高、交易速度慢等問題卻一直未得到解決，以太坊網絡性能缺陷已經成為生態持續發展的障礙。

為了解決以太坊區塊鏈網絡所遇到的性能瓶頸，于是Eth2誕生了。

Eth2升級的主要內容

對于一個非技術的ETH持有者來說，理解Eth2升級的內容還是有一些困難的，但起碼我們可以通過理解Eth2的兩大旗艦功能來一探究竟。

Eth2的兩大旗艦功能：PoS共識機制和分片。

Eth2的兩大旗艦功能

1.PoS共識機制

以太坊區塊鏈目前的性能之所以比較低，一個很大的原因就是它和比特幣網絡一樣使用了PoW共識機制，為了從根本上提高以太坊網絡性能，Eth2升級中一個根本的改進就是共識機制從PoW轉向PoS。

聲音 | COO of NeoWorld Kane：每個公鏈各有千秋:金色財經現場報道，3月8日，COO of NeoWorld Kane在由金色財經主辦的金色沙龍圓桌論壇環節表示，從技術層面來講，站在開發者的角度很難說哪個公鏈好，哪個公鏈不好，因為每個公鏈各有千秋，現在數據也是不一樣的。他指出，大家沒有必要評價公評價哪個公鏈好或壞，而是要團結起來，開發者在一起聊一聊，把這個事情做得更好。[2019/3/8]

在Eth2的PoS共識機制中，如果要成為驗證人需要向系統質押32ETH，也就是說只要持有32ETH就可以成為Eth2的驗證人了，然后以太坊網絡從驗證人池中隨機選擇驗證人，被選中的驗證人將有機會創建下一個區塊，驗證人因為參與以太坊網絡出塊而將要獲得一定的ETH獎勵。

當然了，以太坊驗證人有賞罰分明的獎懲機制，驗證人可以因參與出塊而獲得ETH獎勵，但如果長期不在線甚至惡意阻止正常出塊等，該驗證人就會受到相應的slash懲罰，其質押的ETH將會被部分罰沒，甚至可能會失去質押的全部的32ETH。

從上圖可以看出，已經發生了146起slash了，被slash的原因有AttestationViolation、ProposerViolation。

以太坊網絡的驗證人出塊獎懲機制，在一定程度上保證了以太坊網絡的安全出塊。

隨著比特幣在全球影響力越來越大，以比特幣、以太坊為代表的PoW共識機制的區塊鏈網絡，越來越受到人們的詬病。比特幣、以太坊等消耗電力資源越來越多，取締的呼聲也越來越高，例如我們國家為了實現碳中和的目標，已經采取了強有力的措施，之前大量分布在中國的PoW礦工已被迫遷到了海外。所以，以太坊的共識機制從PoW轉向PoS也是大勢所趨，PoS越來越成為主流的共識機制，它不但更節能，更重要的是以坊區塊鏈網絡性能將會得到極大提升，從而可以承載大量的去中心化應用。

5月31日首個搭建在SWTC公鏈上的跨鏈交換功能開通:基于井暢數字開發的智能合約銀關跨鏈技術，首個搭建在SWTC公鏈上威鏈數字資產Decentralized交換平臺于2018年5月31日,開通了以太ETH及ERC20代幣（token）的跨鏈交換功能，做到了現實中不同公鏈之間的token無障礙交換，讓數字資產Decentralized跨鏈交換技術，向前大大地跨進了一步。井暢是為數不多實現真正意義上基于區塊鏈的分布式交易所技術平臺。[2018/5/31]

很顯然，PoS比起PoW，還是有很多優勢的。

首先，和PoW相比，PoS共識機制消耗資源更少、更加環保，相對于PoW需要購買大量的礦機并消耗大量的資源，而PoS通過普通的電腦就可以運行，我們甚至可以在家里使用自己的電腦來運行PoS驗證者節點。

其次，PoS共識機制也是安全的。據V神介紹，如果想要成功攻擊以太坊網絡，那么基本上需要擁有相當于整個網絡中質押的ETH數量，成功攻擊以太坊的資金門檻還是相當高的。

例如，截止到寫文時，信標鏈中質押的ETH數量為593萬+，也就是說如果想要攻擊以太坊網絡獲得成功，理論上需要擁有593萬+ETH，根據當前的ETH市場價格，593萬+ETH的價值為890億，這不是一個小數字。對于攻擊者來說，拿這890億的資金來攻擊以太坊網絡，從經濟收益上來說肯定是非常不劃算的，與其攻擊還不如想辦法為以太坊網絡增磚添瓦，參與以太坊生態建設，這樣所能獲得的收益反而會更多。

另外，PoS從攻擊中恢復要比PoW更容易，在Eth2的PoS共識機制中，是有很多針對攻擊的相應措施的，例如自動「罰沒」機制。

2.分片

在Eth2的升級方案中，另外一個重大的升級就是分片了。

分片改變的是區塊鏈結構，使以太坊網絡中的單個節點僅需儲存整個網絡的一部分數據和處理其中一部分交易，這樣就可以實現并行處理，從而提高了可同時處理的交易數，即可提高擴展性了。

分片技術還是比較復雜的，但我們可以簡單使用單車道和多車道做類比從而來輔助理解分片。

如果說Eth1是單車道馬路的話，那么Eth2就升級成了多車道的高速公路，多臺車輛可以同時行駛，增加的車道越多，則可以同時行駛的車輛就越多，公路的吞吐量就越高，即并行處理能力越強。

我們也可以使用超市的收銀臺來輔助理解，當只有一個收銀臺時，大家可能需要排很長的隊來結賬，如果增加到了兩臺，則理論上來說排隊時間減少到一半，如果增加到四臺，則排隊時間就減少到原來的四分之一。

對于以太坊網絡來說，當分片完成后，整個以太坊網絡將不會像之前那樣擁堵了，以太坊的網絡性能將得到極大的提升。

通過PoS和分片，我們大概就能理解Eth2升級的主要內容了，下面我們看看Eth2升級主要有哪些階段。

Eth2升級過程

Eth2升級按時間順序可以分為：信標鏈、合并和分片。

1.實現信標鏈，已于去年12月份啟動。

信標鏈為一條獨立的區塊鏈，它主要負責存儲和管理驗證者的注冊表，并且實現了Eth2的PoS共識機制，信標鏈只會處理協議的共識層，其數據和應用層卻是空的，信標鏈和原來的Eth1將會共同運行，以確保數據的連續性，即Eth1作為以太坊執行層，而Eth2的信標鏈則作為以太坊的PoS共識層。

目前Eth2正處于信標鏈階段，在該階段用戶可以質押ETH獲取收益，但質押卻是單向的，即在此階段抵押的ETH并不能贖回來，需要等到Eth2開啟轉賬功能才可以。

2.合并，預計將于2021年完成。

合并是指將當前的以太坊主網即Eth1由?PoW?共識機制完全升級為?PoS?機制，徹底結束PoW?共識機制，以太坊從此正式成為一條PoS區塊鏈網絡。

3.分片，預計將于2022年完成。

最初的計劃是在合并之前處理分片鏈——以解決可擴展性問題。然而，隨著二層擴展解決方案的蓬勃發展，優先事項已轉移到通過合并將工作量證明升級為權益證明。

該階段最主要的任務就是實現分片了，最初提議是實現64條分片，我們可以把它簡單理解為把以太坊「分解」?為64條不同的區塊鏈，從而實現并行存儲、交易及信息處理等。在該階段，將會有65條區塊鏈并行運行，即信標鏈和64條分片鏈，而且它們之間會有通信機制。

根據V神的描述，雖然最初的設想是64條分片鏈，但理論上是可以達到1024條分片的，分片越多，性能當然就越高，但同時也會帶來問題，帶來更多挑戰，至于最終分片數量是多少是可以調整的。

對于Eth2升級來說，在合并后還是有許多工作要做的，以太坊創始人V神曾在ETHGlobalMerge峰會上分享了合并之后的路線圖，為了更深入的了解Eth2的主要功能，下面我們簡單介紹下路線圖中的主要內容。

Eth2后續規劃

1、Rollup

如果說PoS和分片是從根本上改善以太坊的網絡性能，那么Rollup則是從局部對以太坊網絡進行優化和改進。

Rollup的基本理念其實也很容易理解，用戶將交易發給某個中央聚合器(aggregator)，aggregator首先對交易數據進行處理，對于那些和更新狀態無關的數據，aggregator會把它剔除掉，然后只發布那些和更新狀態有關的數據，而且還會對這些與更新有關的數據進行壓縮，經過這樣的處理后，最終發布到鏈上的數據量就會大幅度的減少。

另外，把計算從鏈上挪到鏈下，也就是不會在鏈上進行計算，而是在鏈下進行計算的。例如在鏈下計算并產生了哈希值，然后只把這個哈希證明提交至鏈上，這樣需要消耗大量資源的計算就不用在鏈上進行了。

說白了，Rollup無非就是減少了提交到鏈上的數據量，因此，通過Rollup方案，大約90%的與狀態更新無關的數據，以及可能大約有99%的計算數據，都是放在鏈下進行處理了，而放到鏈上的數據，大約只有10%與狀態更新有關的數據以及可能還有1%的計算數據。經過一番這樣的處理后，大幅度減少了最終需要提交到鏈上的數據。

對于以太坊網絡來說，PoS及分片實現并行處理已使以太坊網絡性能得到了根本的提升，再加上Rollup進一步壓縮交易數據，以太坊的性能就會得到一個很大幅度的提升，以太坊網絡擁堵以及高GAS費用問題將得到解決。

2、安全改進

首先，增加隱私功能。

眾所周知，區塊鏈上的數據都是公開、透明的，無法篡改和刪除，一切交易都可以在區塊鏈瀏覽器上進行查詢，雖然降低了信任門檻，但同時也帶來了一系列的問題，例如涉及到個人或企業隱私的機密數據被公布到區塊鏈上顯然是不合適的，區塊鏈雖然帶來了公開透明，但隱私安全也是需要兼顧的，目前，許多區塊鏈已經在改進隱私安全方面的相關問題了。

以太坊作為公鏈的先行者和引領者，Eth2在隱私安全方面也做了優化和改善，例如隱藏區塊提議驗證人的身份等。

其次，支持VDF，確保分配驗證人的隨機性，使作惡者更難破壞網絡。VDF全稱為VerifiableDelayFunction(可驗證延遲函數)，我們可以把它理解為與隨機數有關的解決方案。

當然了，在合并后還有許多工作要做，并不局限于Rollup以及安全性的提升，例如還有合并后的清理工作、解決以太坊狀態爆炸甚至防御量子攻擊等。

作者：阿華區塊鏈

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