聚焦以太坊2.0

广为人知的区块链关键功能升级

除非你一直生活在乡下，那么你肯定听说过以太坊。近年来，以太坊已经上升到了加密、科技和金融世界的高度，成为仅次于比特币的第二大最受欢迎的区块链。如今，虽然以太坊的市值高达 3200 亿美元，但是以太坊还并不完美。随着它的发展，人们对其带来的环境影响、可扩展性和由拥堵引起的高额费用的担忧越来越大，这就是为什么需要以太坊2.0的出现——下一代的以太坊。

以太坊的历史

故事开始于 2013 年 11 月，当时以太坊的创建者 Vitalik Buterin 发布了以太坊白皮书。该文件为以太坊区块链的技术和路线图奠定了基础。正如中本聪白皮书中所阐述的，主要创新是扩展比特币，增加创建智能合约的能力——满足某些条件下的代码可以将行为记录保护并记录在区块链上。

2014 年，以太坊代币首次开放出售。 2015 年，一个名为 Frontier 的早期以太坊版本发行，实现了挖矿和第一笔以太坊原生交易。 2016 年，Homestead 分叉上线，为协议带来了许多改进，并实现了未来的一些升级。随后以“Muir Glacier”、“Istanbul”和“Byzantium”等版本进行的升级提高了网络安全性，减少了挖矿奖励，并开启了质押功能。与此同时，随着以太坊智能合约被用于 NFT、边玩边赚、ERC-20 代币等，以太坊的价格一直在爆炸式增长，巅峰时曾达到 4000 美元的高位。

2.0以太坊2.0的需求

ETH2.0 是一种全新的配置，虽然已经被讨论了很长时间，但是距离完全实施还是需要几年的时间。 2015 年的一篇博客文章描述了一个名为“Serenity”的以太坊版本，它将在 Frontier 和 Homestead 上进行迭代，以此作为未来部分的路线图。 Eth2（以前称为 Serenity）的最终目标是将以太坊从工作量证明转向权益证明共识机制。你可能也听说过“Layer 2”这个词语，它用来辅助于以太坊当前的“Layer 1”版本。

在工作量证明机制下，计算机必须通过解决基于密码学机制的复杂数学问题（这就是它们被称为加密货币的原因），来铸造新硬币并验证交易，这个过程很慢，而且非常耗能。而在权益证明中，主要的以太坊持有者将被授权并通过集体投票来保证交易的真实性，并取消虚假或恶意交易。这些“验证者”必须提供大量以太坊代币作为抵押品，以确保其真实性。向权益证明的过渡将使以太坊能够继续增长、保持安全并减少网络对环境的影响。以太坊社区将 Eth2 描述为“全球范围内的数字未来”的基础，升级旨在解决三个主要问题：网络阻塞导致的费用高昂情况、速度慢、电力需求过多以及运行节点所需的磁盘空间过多。第一个问题使以太坊难以扩展到所有用户，而后两个问题对于运行节点的高级用户来说代表着重大挑战， Eth2 转向权益证明则可以改善所有这三个方面的问题。

区块链不可能三角问题

所有区块链都渴望完成三件事：去中心化、安全性和可扩展。然而，想要同时实现所有这三个功能极具挑战性。通常，必须在某个功能上妥协才能实现另外两种特性。例如，高度去中心化（分布在全球，没有权力集中）和可扩展（易于构建和发展）的链经常面临安全风险，例如漏洞利用或黑客攻击，这就是一直困扰区块链的不可能三角问题。

目前，以太坊是去中心化且安全的。它运行的数千个节点分布在世界各地，每个节点都互相竞争解决密码学问题，以铸造新的以太坊代币、帮助验证交易并记录账本，这使得它高度去中心化的同时，也保证了以太坊的安全性。虽然没有一个系统可以被认为是完美无瑕的，但自推出以来，以太坊进行了大量升级以使其免受攻击问题。

而以太坊的缺点则是缺乏可扩展性：系统在新工作负载下的扩展和增长的能力。随着它的发展，节点所消耗能源和硬件需求激增，网络堵塞，同时导致了高昂的费用和性能下降。为了保持增长，以太坊必须更具可扩展性，实现这一目标的最简单方法是使以太坊更为集中化，但这违背了项目的初心。因此，以太坊必须解决三难困境——这也是Eth2将要完成的使命。

2.0推出过程

Eth2 的推出是一个已经开始的漫长过程，路线图包含三个主要步骤：信标链、合并和分片链。 （注意：以太坊用户不需要为这些变化做任何准备。任何告诉你做某事以“迁移”你的以太坊或以其他方式为 Eth2 做好准备的人都可能是骗子。）

第一步 - 信标链

信标链是 Eth2 推出的第一阶段，也是唯一一个完全交付的阶段。截至 2020 年 12 月，信标链已经上线。信标链有时被称为路线图中的“第 0 阶段”，因为它为未来的一切奠定了基础。该链构成了以太坊权益证明的基础。虽然它目前的功能有限，但启动信标链证明了以太坊对转换共识机制的承诺，并允许继续推出更多的Eth2功能，信标链将协调“分片链”——以太坊网络的分片部分，它们用于分担负载以减少网络拥塞。

第二步 - 合并

目前，以太坊和 Eth2 是分开的，但这情况很快就会改变。 “合并”是指以太坊主网（主要的公共以太坊区块链）和信标链的集成，其中包含集成权益证明的技术功能。最终，这两者将合并在一起，从而将权益证明带到以太坊。简而言之，合并标志着以太坊向权益证明的全面过渡，“合并消除了对能源密集型采矿的需求，而是使用质押以太币的方式保护网络”，这将是加密历史上真正激动人心的时刻。目前，合并预计将在 2022 年第 2 季度进行，但该时间表可能会发生变化。

Step 3 - Shard Chains第三步-分片链

合并后，还会有其他更新来进一步改进以太坊，最重要的就是分片链的引入，分片是指将数据库拆分以增加其容量，分片基于计算机科学，但对于以太坊来说，“分片将通过创建称为‘分片链’ 的新链来减少网络拥塞并增加每秒交易量。”这将大大增加整个网络的交易和数据容量。

分片还通过减少对验证者的硬件要求，使验证的执行更加简单。验证者不需要维护磁盘空间和处理能力来为整个网络运行交易（就像他们现在所做的那样），而只需要处理足够的分片就可以了。最终，用户将能够从消费类笔记本电脑或智能手机上运行以太坊。这通过使每个节点成为较小的攻击目标来保证更多的参与性和安全性，从而极大地提高网络的去中心化。

关于分片的确切实现和功能仍有很多待定事项，尽管使分片能够自己执行智能合约可能需要更长的时间，但预计它们将在 2023 年的某个时候推出。最初，他们只需简单地为网络提供额外的数据处理能力，目标是每秒处理 100,000 笔交易。

Eth2 vs. 共识层

最近几周，以太坊社区开始将 Eth2 重新命名为“共识层”。作为这一变化的另一部分，现有的以太坊网络则被称为“执行层”。做出这一改变是为了强调 Eth2 并没有取代以太坊，而只是在以太坊中添加了一个权益证明共识机制。现有的主网将与新的信标链合并，这就是为什么它将保持“执行层”的原因。因此，如果您看到 Eth2 和共识层可以互换使用，请不要混淆！他们是一体的！