以太坊2.0的发展之路

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发表于 2019-12-23 18:28:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
以太坊的完整发展路线分为四个阶段,即"前沿"(Frontier)、"家园"(Homestead)、"大都会"(Metropolis)和"宁静"(Serenity)。以太坊坚持不断对协议进行升级,以确保提高其可用性、安全性、功能性和去中心化。
伊斯坦布尔(Istanbul)硬分叉升级已经完成,和前几次的君士坦丁堡、拜占庭等硬分叉升级一样,这次的升级同样以改变以太坊底层协议的方式来提升整体性能。之后将迎来Serenity(以太坊2.0),其主要内容包括从PoW工作量证明到PoS权益证明—Casper的完全转变,同时也将完成其他重要的升级:引入信标链(beacon chain)、分片(sharding)概念;以及用eWASM (Ethereum-flavored Web Assembly)替代以太坊虚拟机(EVM)。


以太坊2.0发展路线

阶段0: 信标链
阶段1: 引入基本的分片结构
阶段2: 实现EWASM的分片


阶段0:信标链(Beacon Chain)

这是一条全新的权益证明区块链,是以太坊2.0的基础,将与当前的以太坊1.0链并行。它包含了最初的 Casper/PoS 实现 (尚未实现分片),以及一些能为将来的分片阶段提供基础设施的功能。但阶段0不支持智能合约或者 EVM (以太坊虚拟机) 相关的功能,信标链主要负责以下职能:
以太坊2.0区块链上的智能合约要求验证者质押32 个ETH作为保证金才能参与到权益证明协议中。信标链会即刻产生一个随机数,该随机数用于随机选择验证者来完成区块提议和投票。并对验证者进行奖励和因不遵守协议规则而进行惩罚。

而验证者的任务是什么?
在阶段0,ETH持有者先销毁当前的以太坊1.0中的 ETH,作为回报他们将在信标链上获得相同数量的ETH。然后可以质押32 个ETH作为验证者参与到权益证明协议中。
以太坊 2.0中,每6秒就会生成一个新的区块 (当前的以太坊 PoW 网络为15秒左右)。在每个区块中,验证者池中的一名验证者将提议一个区块,许多其他的验证者将查看被提议的区块并对其正确性进行证明 (attest)。每生成64个区块 (称为一个 epoch),所有的验证者都将被重新打乱,每个分片都有机会了解哈希值以及最近发生的事情等等。区块提议者和证明者都可以称为验证者。验证者通过验证来获取奖励,当然也会因为不遵循协议规则而被罚没。

阶段1:分片(Shard Chains)

在以太坊2.0 中,阶段1将引入基本的分片结构,将大大改善网络吞吐量,但并不会实现智能合约功能。分片理念与目前的以太坊主链模式完全不同,后者则需要每个全节点对每一笔交易进行处理和验证。
根据以太坊2.0规范,信标链将支持1024个分片链,每个分片都相当于一个短链,有自己的共识算法。信标链管理共识算法和跨分片的沟通,生成一个区块的时间为6秒,每生成64个区块(大约需要6.4分钟)称为一个epoch,每6.4分钟不同分片间进行交流,了解其它分片的哈希值。每条分片链上将有128个验证者进行验证工作(则在1024条分片链中需要131,072名验证者来实现网络的最优安全性)。因此,根据当前的规范,我们可以认为在阶段1时期,总共质押的 ETH 数量将大约是419万枚。


阶段2:eWASM
阶段2将是以太坊2.0真正成熟的时候。为了维护区块链生态系统的正常运行,节点必须在虚拟机中执行交易和智能合约。以太坊1.0的虚拟机被称为EVM (以太坊虚拟机)。切换到以太坊2.0和信标链后,以太坊网络的虚拟机将升级为eWASM,任何语言编写的智能合约都能在以太坊上运行,支持PoS和分片。而现有的EVM只允许Solidity语言编写的智能合约。
以太坊1.x
在上文提到的以太坊2.0阶段0、1、2中,所有的用户交易和智能合约执行都将依旧发生在当前的 PoW 以太坊1.0链上。新旧两条链 (以太坊1.0链和信标链) 上的矿工和验证者都将获得奖励。在信标链测试和概念验证期间,原有的以太坊1.0链不断进行完善和持续迭代,以满足信标链部署期间生态系统的需求和应用。随着生态系统逐渐转移到信标链,阶段2成熟后,PoW链就会面临淘汰。
以太坊2.0对于矿工的影响
当以太坊2.0成熟,由POW完全转变成POS,彼时,以太坊网络将不再需要挖矿的矿工。任何持有 ETH 的账户都可以申请成为 PoS 验证者,其验证权重取决账户的持币数量。
但在此期间POW链依然运行,被弃用的可能性很小,所以目前矿工依然有利可图,并无太大影响。以太坊2.0 是马拉松, 不是短跑。这需要大量的时间和反复才能实现。

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