业界迫切需要以太坊 2.0，但至少还需要 2 年才能“面世”？

您可能熟悉以太坊 2.0 这个名字。 以太坊在区块链界有着重要的地位，而以太坊2.0将直接影响以太坊乃至区块链的未来。

然而，以太坊 2.0 到底是什么？ 老实说，要清楚地回答这个问题并不容易。 尽管如此，在本文中，我们还是想试一试。

以太坊社区繁华，几乎没有区块链社区能与之匹敌； 绝大多数代币和智能合约都运行在以太坊上，对于区块链领域的大多数开发者和公司来说，以太坊也是他们的首选。 然而，以太坊目前的状态与其雄心相去甚远。 也就是说，以太坊预期的生态还没有正式出现。 在Serenity（宁静，意为智慧）的最后阶段，以太坊将正式转为PoS共识机制，展现它的最终面貌。

然而，通往宁静的道路是漫长的。

实际上，从以太坊 1.0 到最后的 Serenity 阶段的过渡涉及一系列计划好的硬分叉。 然而，由于复杂性超出预期，该过程耗时耗力。 社区使用“以太坊 2.0”来描述目标和实现方式。

Ethereum 2.0，或者说ETH 2.0，这个词大家应该在很多区块链媒体上见过。 有数百篇文章提到以太坊 2.0。 但令人满意的文章并不多：有些文章过于简单笼统，无法提供具体信息； 其他人太专业和详细以至于难以阅读。

我希望通过这篇文章把以太坊 2.0 描述清楚。 值得提醒的是，本文包含目前对以太坊 2.0 的理解，这些信息可能随时更新。

1、为什么需要以太坊2.0？

第一个原因是：以太坊现在的速度太慢了。 许多复杂的应用程序的扩展成本非常高。 比较Visa的信用卡处理能力：Visa每秒可以处理数千笔交易，而以太坊每秒只能处理15笔交易。 以太坊之所以慢，是因为它是一个去中心化的架构，它需要继续去中心化。

那么如何改进呢？

一种可能的思路是通过超级节点的方式：用户可以依赖超级节点，即“共识节点”。 共识节点拥有足够强大的服务器来处理所有交易。 这个方案很简单，可以保持区块链的原样，只需要增加客户端机器的并发处理即可。

然而，以太坊开发者拒绝了这个选项，主要是因为他们担心这会破坏区块链的去中心化，破坏其抵抗审查的能力。

区块链的不可能三角论题我们早就耳熟能详了：去中心化、可扩展性和安全性，三者只能二选一，不能三者兼顾。 如何打破不可能三角，是所有“二代区块链”项目都想尝试的。 例如，IOTA 声称能够解决这个三难困境。 大多数解决方案，包括以太坊 2.0，都试图用其他共识机制取代 PoW 挖矿机制。

因此，以太坊最初的设计或多或少被视为失败。 根据 Chromatic Capital 的说法，以太坊 2.0 是“一个完全不同的项目2022以太坊节点数量，采用 0 对 1 的范式，就像区块链的二级链。”

以太坊 2.0 不仅仅是对原始版本的升级，而是对以太坊区块链的全面改造。 以太坊 2.0 旨在使以太坊更加安全，扩展处理能力足以处理数千笔交易，并提高可编程性。 更关键的是，这些改进不会损害以太坊的去中心化。

以太坊 2.0 打算如何解决这个问题？

针对经典的区块链不可能三角问题，以太坊 2.0 拟借助三个改进来解决：

等等，这些术语是什么意思？

碎片化

分片是一种跨多个服务器切割数据库的技术手段，换句话说，将它们分区。 就像一台计算机在同一个硬盘上有多个分区一样，也可以在不影响数据一致性的情况下将区块链拆分成几个部分。 分片（Shard）与整个系统具有同等的安全性，不会因为分片而存在风险。

权益证明

在 PoS 共识机制下，不再需要矿工出块。 在以太坊 2.0 中，质押验证者（Stakers）将承担出块的责任：这些节点需要质押一定数量的 ETH。 与 PoW 共识机制相比，PoS 方式不仅节约了能源，还提高了交易速度，也使得质押验证人在区块链上的分布更加去中心化。

多年来，以太坊的区块链开发人员一直致力于实现一种独特的共识机制，可以确保交易快速完成，同时确保参与者遵守规则。 借助 PoS 权益证明机制，以太坊交易可在数秒内完成，并可抵抗 51% 攻击。

新的虚拟机设计

通过新的虚拟机设计，开发人员可以创建自己的执行环境。 这允许在分片上引入来自其他区块链的规则。 例如，开发者可以将 BTC 或 Zcash 的规则引入以太坊。 因此，以太坊可以成为不同区块链使用的通用框架。

不得不说，分片、PoS共识机制、新虚拟机这三个目标，每一个都是非常宏大的想法。 到目前为止，区块链的分片功能还没有实现，社区中很多智者也在争论PoS共识机制是否真的有效。

以太坊人员正致力于解决区块链发展的多重挑战，致力于打造合适的架构，突破现有区块链发展面临的束缚和妥协，让这些问题成为历史。

二、以太坊2.0的发展历程

下面我们来梳理一下以太坊向以太坊2.0演进需要经历的阶段。

阶段 0：信标链

信标链是以太坊 2.0 的核心。 在这个新区块链上线后的初始阶段，它可以协调多达 64 个分片链的运行。 信标链是整个以太坊 2.0 网络的“指挥与控制中心”。

信标链管理“Caspar Proof of Stake”协议，记录质押见证人（Staker/Validator）及其质押的代币，并随机选择质押的验证者，同时也将分片链分配给验证者。 信标链将采用共识规则，制裁不诚实的质押验证者，并充当不同分片之间的链接枢纽。

以太坊 2.0 中的验证者通过权益证明机制进行投票，使用他们持有的代币对称为“证书”的结构进行投票。 一旦分片链获得了足够的“凭证”，它就在信标链上获得了交联关系。 从这一刻起，区块获得最终的稳定性，不能再被撤销或篡改。 在分片链上，块获得与主链（信标链）上的块相同的安全性。 这个过程似乎让我们想起了Ripple的共识机制和IOTA的计划：让网络上的节点以某种方式对区块进行投票。

质押验证者因他们的劳动而获得奖励：他们获得 ETH2 奖励，这是信标链的原生代币。 从长远来看，ETH2 将取代 ETH 代币，ETH2 代币的总量没有限制。 通过这种方式，将代币分配给维护区块链运行的验证者，为区块链带来长期的安全保障。

信标链计划于 2020 年第二或第三季度上线。这将开始向 ETH2 过渡的第 0 阶段。 用户可以运行一个信标链客户端，并向信标链支付ETH（现在称为ETH1），在信标链中，它将被转换为ETH2。 这是一种单向兑换方式，ETH1会被销毁。

因此，如果 Phase 0 成功，将有两个以太坊区块链：以太坊 1.0 和以太坊 2.0，或称为 ETH1 和 ETH2。 对于用户来说，此时以太坊 2.0 没有任何意义，因为没有可以链接到信标链的分片链。

在这个阶段，信标链还是一个没有身体的骨架，或者你可以把它想象成大船的龙骨，房子的支架。

第一阶段：分片链

2021年左右，第一批分片链上线并投入使用。

这些分片最初将以原始形式存储数据。 他们不能按照一定的共识规则处理数据，甚至不能显示用户或地址的账户余额。 它们只是作为实验来测试分片的效果，但也可以使用这些分片来存储数据，帮助DApps更好地扩展。

第一阶段的重点将围绕信标链展开。 在这个阶段2022以太坊节点数量，信标链开始通过交联引用分片的状态，从而实现状态的最终性。

我们可以把信标链想象成一个区块链：其他的区块链会连接到这个信标链上，并围绕这个信标链旋转。 现阶段，这些分片链尚不具备太多实用功能。

建立和运行新的PoS共识机制，建立区块链作为各种数据链的控制中心，是一个巨大的挑战。 要让以太坊 1.0 走到这个阶段，还有数百个细节需要讨论，还有无数大大小小的更新需要实施。 但对于第一阶段，这就是我们现在需要知道的全部内容。

现阶段，以太坊 1.0 和以太坊 2.0 区块链将继续并行运行。 从第二阶段开始，事情变得非常令人兴奋和有趣。

第二阶段：实现愿景

根据路线图，下一阶段将“实现以太坊 2.0 的真正愿景”：拥有能够处理交易的分片链。

从这个阶段开始，以太坊 2.0 网络应该可以在实际应用中使用了。 在项目的后续过程中，智能合约也将在分片链上被激活。

然后上面提到的新虚拟机提供的执行环境也生效了，它允许在分片上激活它自己的规则。 例如模拟其他区块链，如比特币、Zcash 或以太坊 1.0。

正如以太坊 1.0 通过抽象比特币实现区块链上的智能合约一样，以太坊 2.0 也将对以太坊 1.0 进行抽象，重新定义区块链计算的基本本质。

阶段 2 结合了所有链的功能。 在第一阶段，分片链是纯粹的数据存储，现在正在成为将智能合约的状态与共识过程联系起来的结构化链。

开发者可以在某个分片上创建自己的 DApp，以太坊成为一个由信标链控制的多链系统。

第二阶段预计将于 2021 年底或 2022 年初完成。根据路线图，许多部分，例如执行环境的概念化，“仍在紧张的研究和开发中”。

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，任何类型的预测都是推测，因为可能会发生变化。 在这些阶段的某个时刻，以太坊 1.0 可能会由于无人参与而逐渐消亡。 当然，如果按计划进行，或者当以太坊 2.0 取代原来的以太坊 1.0 区块链时，所有用户和以太坊代币都可以迁移到新的区块链上。 然而，这一切都还没有定论。

这些阶段在以太坊的 Github 存储库中以开放的方式进行了描述：

阶段 3：轻客户端状态协议

实现轻客户端。 这样做可能是为了减少每个节点必须携带的以太坊状态的数据量，但并不能完全消除状态。

阶段 4：交叉共享交易

交易可以在不同的分片之间共享。

阶段 5：与主链安全紧耦合

阶段 6：更多分片、二级分片或指数分片

分片将继续包含分片、单独的分片链或成为未来子链的信标链。

然而，关于这些阶段的更具体的信息仍然缺失，只有一些高度抽象的论文或在线研讨会的片段。

以太坊2.0的具体形态是什么？ 到目前为止，还没有明确的定义。 因此，预计以太坊的沉寂阶段可能需要一段时间——比如4-5年，甚至更长的时间才能完成。

-结尾-

译者：景凯。

原版的：