以太坊 2.0

以太坊 2.0 经常被各大媒体提及,它代表着以太坊的未来。

没有一个区块链像以太坊一样,历经如此多的磨难。作为绝大多数代币和智能合约的发源地,以太坊对开发者和项目方有着不可言喻的魅力。但以太坊还未真正成形,它需要跨越“宁静”这一阶段。

其实,“宁静”起初计划是执行一场硬分叉,但由于它比预期更要复杂,现在采取长期计划缓缓转换。

为什么有 ETH 2.0 ?

彩色资本(Chromatic Capital)认为,以太坊每秒只能处理 15 笔交易,如果复杂的应用程序扩容,将是一笔很大的开销,而 Visa 每秒能处理上千笔交易。之所以“慢”是因为以太坊要维持去中心化。

依据设计,可以依靠超级节点,即“有足够强大的服务器的共识节点”来处理每一笔交易。这个解决方案很简洁,以太坊可以维持原样,只需频繁地并行客户端处理进程。

但以太坊的开发人员拒绝了这一方案,主要因为它会牺牲去中心化与抗审查。区块链存在“不可能三角”问题:去中心化、可扩容与安全性,三者此消彼长。而以太坊是所有“第二代区块链”项目的基础,例如 IOTA,它声称能够解决三难困境。大多数尝试解决三难困境的方案中,包括以太坊 2.0,都是尝试用另一种共识机制代替挖矿。

因此,Ethereum 的老设计(头等仓:这里指 PoW 挖矿)或多或少被看作是失败的。按照彩色资本的说法,以太坊 2.0 是“一个完全不同的项目,采用从 0 到 1 的范式,就像区块链支配链一样。”以太坊 2.0 不仅仅是一次升级,它还重塑了区块链。它的目的是使 Ethereum 更安全,可扩容到处理数千笔交易,提高编程功能,丝毫不影响去中心化。

以太坊 2.0 如何解决“不可能三角”问题?

以太坊 2.0 主要通过三大技术,解决区块链的“不可能三角”,分别是:分片技术、权益证明,以及新的虚拟机。

分片是一种跨多个服务器分割数据库的技术,换言之,将数据库划分成不同分区。就像一台计算机的磁盘上有多个分区,有 C 盘 D 盘,但共处同一磁盘。如此一来,区块链被分割成数个部分,却依然保持一致。 “分片”的安全性与整条区块链相当。

权益证明指不再借助矿工来出块,由 Staker 代替,即拥有一定 ETH 的节点。这样不仅节省电力,还可以快速确定交易的最终性,更大程度地保证验证人的去中心化。多年来,以太坊开发人员一直在研究一种快速确认交易,约束 Staker 遵守交易规则的共识机制。转换为 PoS 之后,以太坊可以在几秒内确认交易的最终性,同时能阻止双花攻击。

新的虚拟机允许开发人员创建自己的执行环境。这样可以执行其他区块链的规则,例如 BTC 或 Zcash。因此,Ethereum 可以成为不同区块链的通用结构。

这三大技术可谓强强联合,目前,还没有完全的分片功能的区块链,PoS 遭到许多人的质疑。以太坊发挥先锋精神,解决区块链发展的几大难题,从而创建一个消除中心障碍以及维持区块链“不可能三角””权衡的框架。

阶段 0:信标链

以太坊 2.0 的中心是信标链。信标链最初可以协调多达 64 条分片链。彩色资本将信标链描述为整个以太坊 2.0 网络的“指挥和控制中心”。

信标链管理“Caspar 权益证明”协议。它记录验证人及其质押情况,随机选择区块验证人,并随机给它们分配一个分片链。信标链采用共识规则,对不诚实的验证人执行制裁,并充当各个分片之间的链接枢纽。

权益证明投票,即以太坊 2.0 的验证人用他们的代币,在所谓的“证书”上投票。一旦分片链的一个区块收集到足够的证书,分片链就会在信标链上接收到所谓的跨链链接。从接收的那一刻起,区块被最终确定,即意味区块不能再被撤销。现在分片链上的区块拥有了与信标链(即主链)同等的安全性。

作为回报,验证人获得 ETH2——信标链上的原生币。长期来看,ETH2 将取代 ETH,没有发行上限,从而保证区块的长期安全。

信标链将于 2020 年第二季度或第三季度上线,即启动阶段 0,届时可以运行一个信标客户端,用户将自己的 ether(ETH1)发送给信标链,在信标链上转换为 ETH2。转换只能单向执行,因此 ETH1 是确实被销毁的。

如果阶段 0 成功了,即将存在两个以太坊:eth1 与 eth2。对于用户而言,eth2 没有实际意义,因为还没有分片链能链接 eth2。它只是一副没有肉身的骨架。

阶段 1:分片链

大概从 2021 年开始,第一批分片链将会投入使用。这些分片链最初将存储原始形式的数据。它们无法根据某些共识规则处理数据,也无法显示用户地址余额,仅仅用于测试分片链架构,或存储数据,帮助 dapp 更好地扩展。

阶段 1 的重心是信标链:信标链开始通过跨链链接引用分片链的状态,确定最终状态。可以将信标链看作一条区块链,而围绕着信标链的分片链(目前还不具有功能),持续不断地与它交互。

在这一阶段,以太坊将建立和运行一个新的权益证明系统,设置信标链作为各种数据链的控制中心,这是一项巨大的挑战。

在这个阶段,eth1 链和 eth2 链将继续并行工作。从阶段 2 开始,以太坊会让人有点小激动了。

阶段 2:实现愿景

根据路线图,在“实现 ETH2 的真正愿景”阶段:分片链开始处理交易,ETH2 网络支持运行真正的应用。在后续阶段,智能合约将在分片链上激活。新的执行环境形成,分片链可以启用自己的规则,例如应用比特币、Zcash 或 ETH1 等链的规则。

彩色资本这样解释道:“就像 ETH1 从比特币中跳脱出来,实现链上智能合约一样,ETH 将跳脱出 ETH1,重新定义区块链计算的本质。”阶段 2 会结合所有链的功能。以前纯粹用作数据存储的分片链,正在变为结构链,连接智能合约的状态与共识过程。开发者可以在一个分片上建立自己的 DApp,Ethereum 转变为一个由信标链控制的多链系统。

阶段 2 预计在 2021 年末或 2022 年初实现。根据路线图,阶段 2 的许多环节,例如执行环境的概念,“仍然在深入研究和开发中”。

阶段 3-6****

按照计划,以太坊 2.0 将分 6 个阶段推出。然而,根据路线图,从第 3 阶段开始,“任何预测都只是推测,计划很可能会变化“。在第 3 阶段,ETH1 可能会消亡。但是,如果 ETH1 真的退出,ETH2 取代 ETH1,所有 ether 与用户将逐步从 eth1 迁移到 eth2,但现在还不确定。

Ethereum 的 Github-Wiki 描述了仍然不确定的 4 个阶段:

阶段 3:轻客户端状态协议

客户端变得极简,以减少单个节点携带的 Ethereum 状态大小,但没有完全去掉状态。

阶段 4:跨链发送交易

这是分片链跨链交易的方式。

阶段 5:与主链安全性紧密耦合

阶段 6:指数级分片

分片中包含分片,单个分片链将成为未来分片的信标链。

阶段中的更多具体信息尚未公开,如若公开,届时将出现高度概括的论文,以及线上讨论。ETH2 的具体形式尚未明确定义,因此保守估计,完成宁静将需要 4-5 年。

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本文由:kg01 发布于:2020-04-22 19:22:57 0 位用户参与了讨论
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