以太坊2.0前途光明！

任何关注以太坊一段时间的人都知道，它的历史充斥着延迟承诺、退票和对未来计划的误解。 这导致许多人将以太坊归类为失败的实验。 这种悲观情绪是可以理解的。 今天的以太坊（ETH1）运行缓慢，全网速度有限，每秒只能处理 15 笔交易（TPS），进行大规模复杂计算的成本很高。 相比之下，Visa 每秒可以处理数万笔交易。

为什么以太坊又慢又贵？ 简而言之，因为（当前）去中心化的成本很高。 去中心化是昂贵的，并且像今天的大多数区块链一样，以太坊上的每个节点（定义为连接到网络的计算机，例如运行以太坊软件的计算机）必须联网进行所有计算，以确保所有参与的每个人都遵守规则。 这消耗了真正的能源和资源。 在时间成本上，运行以太坊的节点遍布全球——毕竟这是一个为参与者提供无数激励的公共网络——同时，不同节点之间的通信延迟高，算力大变化。 因此，网络需要保持足够的延迟，以便较慢的节点能够“赶上”并继续为网络去中心化投票做出贡献。 按照目前的架构设计，以太坊网络要在很短的时间内处理太多的数据，用户的硬件（如笔记本电脑或个人服务器）跟不上，网络上唯一的功能节点也只是大数据中心了。 这将严重损害以太坊的去中心化，因为这些数据中心节点很容易形成垄断并接管或对网络进行审查控制。 今天，许多加密网络（例如 EOS）在实践中都遇到了这个问题。

在公共区块链中保持足够的去中心化水平很重要。 如果没有去中心化，使用区块链就没有多大意义，因为中心化的区块链可以很容易地审查来自大众的交易，而且效率远低于常规的分布式数据库。 对于刚接触区块链的读者，我们可以回想一下，在中本聪发明比特币去中心化管理的新形式之前，几乎没有任何系统可以实现“去信任控制”——因为所有参与者都对决策施加影响，但没有任何一方拥有全部或大部分控制。 以太坊的创始人 Vitalik Buterin 就去中心化和性能之间的权衡做出了著名的回答，指出任何人都可以构建一个高 TPS 系统，只要它成为一个“热气腾腾的中心化垃圾场”。

如果可以构建一个区块链，而无需每个节点都处理来自其他节点的交易，并且还可以通过只处理整个网络交易的一小部分来减少通信开销，那会怎样？

我们有 ETH2。

ETH2是下一代的以太坊，甚至称它为以太坊都有些不妥。 这是一个完全不同的项目，在区块链如何大规模运作方面采用了新的 0-1 范式。 ETH2 的目标是提高以太坊的可扩展性、安全性和可编程性。 单链处理 15 笔交易已经成为历史，ETH2 可以通过单链每秒处理数千甚至数万笔交易（甚至更多），而不会失去去中心化性。 事实上，与比特币和ETH1目前使用的工作量证明（PoW）机制不同，ETH2将引入一种更经济安全的共识机制，即权益证明（PoS）。 在比特币等传统 PoW 区块链中，新比特币的生产和交易由矿工、个人和组织处理，他们使用昂贵的硬件来解决复杂的数学问题。 矿工保护网络以换取交易费用。 在 PoS 区块链（如 ETH2）中，情况有所不同，新的以太币由锁定自己以太币的验证者生产和交易，为网络提供安全保障。 实际上，验证者提供的安全性取决于网络本身的价值，如果验证者行为不当（例如批准恶意交易），其以太币可能会被罚没。 这种机制使验证者有动力遵守协议规则。

PoS 安全性突出的另一个重要原因是 PoW 机制容易受到所谓的“spawn camping”攻击。 如果攻击者可以积累足够的挖矿硬件来攻击比特币或其他 PoW 链，比特币无法阻止进一步的攻击，因为网络会不断重启或硬分叉，最终只会被同一批次的挖矿硬件无限阻塞。 攻击。 相比之下，以太坊对这种类型的攻击更具弹性——它可以硬分叉和削减攻击者的股份，相当于烧毁攻击者的比特币矿场。

此外，ETH2 使开发人员能够创建自己的交易处理方法，称为执行环境。 因此，开发人员可以在需要时在以太坊内使用不同的区块链规则。 为了大大简化执行环境，ETH2 允许用户使用比特币规则、ZCash 规则、ETH1 规则以及许多其他可能的规则集进行交易，其规模比现在高出几个数量级，同时时间由同样大的，资本化的验证者提供安全保护。 ETH2 可以通过“分片”来实现这一点：ETH2 中的每个分片类似于区块链，有自己独特的生成器和验证器，但每个分片都与其他分片紧密相连，可以相互通信。 通信，从而形成一个大的网络碎片链。 这样一来，ETH2 上的指定验证器就可以只处理和验证单个分片上的交易，而不是处理整个网络中的单个交易。 这是一项创新技术，允许使用客户端硬件的参与者有意义地参与 ETH2 网络。

这一点很重要：ETH2 中的每个分片都将与其他所有分片共享同等的安全性，并且为了破坏单个分片，必须破坏整个系统。 在 Cosmos 上，每条链都对自己的安全负责，这导致了一个去中心化和易受攻击的网络。 这种安全模型提供了比 Cosmos 这样的平台更好的安全保证。 因此，为了破坏 ETH2，攻击者必须购买并质押价值数十亿美元的以太币，如果以太币价格上涨，价值还会增加。

这是传统区块链网络的形象——数据块的单一“链”。 不要去理解区块头或交易列表的含义，这张图只是为了说明：

这是 ETH2 的形象，但实际上不仅有两条分片链，而且有 64 条。所有分片都使用信标链相互协调。 类似上图，不用管技术细节：

ETH2 由九个不同的工程团队构建，他们都获得了以太坊基金会的资助，并得到了以太坊社区的广泛支持。 这些团队正在构建客户端——比如网络浏览器（如 Chrome 或 Firefox），但用于访问和参与以太坊网络。 客户端的多样性是以太坊的核心原则之一，前提标准：即如果一个或两个客户端崩溃或出现错误，整个网络不会崩溃。 每个客户都针对不同的利基用途，但所有客户都能够参与网络。 例如，一个客户端针对智能手机进行了优化，而另一个则专为企业使用而构建。 工程团队根据以太坊基金会、ConsenSys 和更广泛的学术社区的才华横溢的研究人员（主要是计算机科学博士等）创建的规范构建了 ETH2。 大部分研究都是在 ethresear.ch 网站上作为开源进行的，允许世界各地的任何人贡献有效的技术想法、建议或批评。 这些规范经过多年的反复迭代才达到当前状态：有一段时间，研究人员认为他们的设计可行，但随后发现了需要重新设计部分甚至整个系统的错误。 毫不夸张地说，ETH2研究团队是整个区块链领域最有经验、最有才华的协议设计团队。

以下是 ETH2 研究团队名单（排名不分先后）：

链安全系统

派佳系统

和谐

平价技术

物理实验室

西格玛素数

地位

三位一体

冥想

ETH2 的发布分为几个阶段，但其中最重要的是前三个阶段。 这些阶段交错地推出了 ETH2 的各个组件，不仅因为正确构建每个组件都需要时间，而且因为逐步引入更改将大大降低技术风险。 对于价值数十亿美元的加密网络来说，“快速行动以打破困境”并不是明智之举。 与可以快速推出修复程序的中心化技术公司不同，包含严重错误的加密网络可能会在很长一段时间内遭受严重破坏，因为网络参与者都必须手动更新到最新的客户端版本，最坏的情况是在攻击者设法凭空创造新的以太币以太坊的前景，大量的交易必须回滚以保证网络的安全。 这将产生巨大的负面影响，就像 2016 年的 DAO 黑客事件一样，导致以太坊开发人员和用户分叉他们自己的链 Ethereum Classic。

Phase 0：可能在 2020 年第二季度末或第三季度初交付。 引入信标链作为整个 ETH2 网络的一种“命令和控制”中心。 这个信标链将组织验证器，将它们分配到不同的分片链，并负责在随机洗牌到另一个分片之前处理该分片的交易。 洗牌是 ETH2 安全的重要组成部分，缺乏洗牌会导致一小部分验证者可能被贿赂或受到损害，从而影响 ETH2 的操作。 信标链还负责证明不同分片产生的数据块的准确性，以便不同分片之间可以交换以太币、代币和数据。 用 1970 年代的加利福尼亚术语来说：信标链是一种管理其他区块链的区块链。

如果信标链是命令和控制的，那么验证者就是处理构建的人。 验证者是 PoS 网络上的参与者，他们处理和记录网络上的交易，并在彼此之间转发它们并转发给其他参与者。 他们可以为此赚取交易费和新铸造的货币。 验证者可以说是加密网络中最重要的角色，为他们设计激励机制也是 ETH2 想要解决的核心挑战。 信标链还负责削减行为不端的验证者。

第一阶段：2021年交付，自行启动分片链，但不能在分片上处理或构建数据。 这些数据将以原始形式（即数据 blob）存在于分片上，主要是为了确保分片链可以相互通信并将信息传递给信标链。 分片不能对数据进行任何计算。 第一阶段最初感觉像是一个优化的测试网，用途有限，但事实并非如此。 新的或现有的 DApp 可以利用这些数据存储，提高可扩展性。 例如：去中心化的 Twitter DApp 可以将数据存储在分片链上，并在链外进行大部分计算，ETH1 为其提供了高安全性保障。 在第一阶段，ETH1 仍将正常运行，而 1.0 和 2.0 链将同时运行。

2019 年 12 月底，Vitalik 提出加快将 ETH1 移入信标链以太坊的前景，使以太坊能够实现 PoS 的使用，并更快地与 ETH2 融合。 最初，ETH1 将作为一个特殊的分片（而不是执行环境）存在，但会在第 2 阶段过渡到执行环境。目前没有计划表明何时会发生这种情况，但看起来会在第 1 阶段发生.

Phase 2：预计2021年或2022年上线，也将实现ETH2的真正愿景。 届时，分片可以处理交易，ETH2 网络可以用于实际业务应用。 分片智能合约将在第 2 阶段引入，以及相应的运行智能合约的执行环境。 如前所述，执行环境使开发人员能够创建任意的规则集来处理他们的交易。 这也意味着协议开发人员可以创建模仿比特币、Zcash、ETH1 或任何其他可以想象的区块链交易计算的执行环境。 就像 ETH1 包装比特币以启用智能合约一样，ETH2 将包装 ETH1 以重新定义区块链计算的本质。

ETH2 的一些组成部分仍然存在大量未解决的研究问题，例如如何以去中心化的方式持续提供和存储数据（避免少数数据提供者垄断和控制网络），跨分片交易如何工作，和执行环境。 如何管理等等。 但对这些问题的研究正在迅速推进。

再次重申ETH2的三个阶段：

阶段 0：

阶段1：

阶段2：

以太坊将在 phase 2 之后继续发展，但未来的蓝图仍不明朗。 一些可能的方向包括：使用 ZK-SNARKs 提高可扩展性，进一步开发轻量级客户端，二次分片（基本上指的是在分片内重新分片）。 从长远来看，有望使用 CBC Casper 等共识机制来抽象分片本身。

在我看来，以太坊的未来是光明的。 以太坊拥有一大批其他智能合约链无法比拟的研究人员、开发人员、用户和项目，现在正是介入的时机。以太坊正面临着可能是最大和最重要的升级，如果成功实现，它将为整个世界创造很多价值。

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来源：区块链营（ID：blockchain_camp）

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