以太坊2.0：以太坊的未来之路

前言：以太坊 2.0 旨在解决可扩展性问题，以实现其世界计算机的愿景。 以太坊 2.0 目前正在实施前三个阶段：PoS、分片和 eWASM。 目前来看，至少需要一年半的时间。 以太坊2.0能否成功落地，将直接决定其未来在整个区块链领域的地位，因为其他的扩容解决方案，如Polkadot、Cosmos、Harmony，本质上都是为了扩容和应用生态。 谁能先出来，谁就得到先机。

前言：以太坊 2.0 旨在解决可扩展性问题，以实现其世界计算机的愿景。 以太坊 2.0 目前正在实施前三个阶段：PoS、分片和 eWASM。 目前来看，至少需要一年半的时间。 以太坊2.0能否成功落地，将直接决定其未来在整个区块链领域的地位，因为其他的扩容解决方案，如Polkadot、Cosmos、Harmony，本质上都是为了扩容和应用生态。 谁能先出来，谁就得到先机。

2013 年 11 月，滑铁卢大学年轻的俄裔加拿大大学生、比特币杂志的联合创始人发表了一份白皮书，提议开发支持通用脚本语言和应用程序开发的区块链平台。

他的名字叫 Vitalik Buterin，他的想法迅速流行起来。 Buterin 与其他七位创始人一起创建了以太坊，这是一个用于构建去中心化应用程序的智能合约平台。 他们发起了一项众筹活动来资助开发，在 12 小时内筹集了 3,700 个比特币，当时价值约 230 万美元。 一年后，该项目于 2015 年上线。

以太坊的早期承诺是创建一台世界计算机——一台去中心化的世界计算机——它可以执行任何人的代码以换取费用，例如进行代币销售或去中心化借贷。 在早些时候的一次演讲中，Buterin 将以太坊比作 Google Play：以太坊将允许开发人员将应用程序上传到区块链，以便在世界任何地方使用。

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（从 2018 年 1 月到 2019 年 1 月，以太坊 dApps 的活跃用户下降了近 60%，来源：dApps 的统计数据）

四年后快进，在许多方面以太坊原始众筹，我们仍在等待这一承诺的实现。 虽然从 Augur 的预测市场到 Cryptokitties 等收藏游戏的应用程序已经在以太坊上推出，但大多数应用程序并未得到一致使用，也没有像 Facebook 和谷歌开发的那样接近成为消费者应用程序，这些应用程序吸引了数十亿用户。

dApps 目前的状态显示，目前排名靠前的以太坊 dApp 在过去 24 小时内只有 3000 个活跃用户。 即使 dApp 正在吸引主流采用，也不清楚网络是否能够支持它——在 Cryptokitties 热潮的高峰期，以太坊交易费用升至 0.02 eth，即当时的 20 美元。 由于核心项目停滞不前，dApps 无法吸引用户，整个加密货币市场降温，以太币的价格从 2018 年 1 月占比特币市值的 51% 左右下降到今天的 17% 左右。 （蓝狐注：目前30%左右）

为了发挥其潜力并将去中心化应用程序扩展到数百万甚至数亿用户，以太坊必须解决与可扩展性和性能相关的关键问题。 为此，以太坊开发人员推出了雄心勃勃的 ETH2.0 路线图，其中包括 PoS、分片等。 以下是投资者需要了解的信息——以及相应的时间框架——这些发展可能会影响 ETH 的基本面。

以太坊 2.0 路线图

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（以太坊 2.0 路线图，来源：Hsiao-Wei Wang）

以太坊的许多问题都与速度和可扩展性方面的固有缺陷有关。 解决这些问题，同时保持协议的去中心化，是 ETH2.0 的核心优先事项。

当人们说以太坊是一个“去中心化的智能合约平台”时，他们的意思是智能合约的代码存储在网络上的每个全节点上，并且代码必须在所有全节点上执行。 以太坊的 PoW 共识模型意味着这可能需要 3 到 18 分钟，具体取决于网络的拥塞程度。 因此，在以太坊上部署代码的成本比使用像亚马逊网络服务（AWS）这样的中心化服务要贵得多，而且速度也慢得多。

以太坊 2.0 旨在扩展，它有两个主要目标：

1.引入P​​oS共识机制，无需昂贵的PoW挖矿。

2. 引入分片，这将提高 ETH 交易的速度和吞吐量。

以太坊 2.0 将构建一个新的、独立的平台，并在未来逐步取代现有系统，而不是试图将这些升级直接构建到主网上。

以太坊的 wiki 为 ETH2.0 绘制了七个不同的阶段，这可能需要几年时间才能实现。 大多数仍处于研究阶段，没有明确的技术规范。 在开发人员可以实际构建以太坊 2.0 之前，需要完成前三个阶段：

阶段 0 - 信标链：信标链是一个资产证明链，将与以太坊的 PoW 链并行运行。 一开始，为了简洁起见，信标链既不支持智能合约也不支持账户。

阶段 1 - 基本分片：分片旨在通过将网络划分为多个分片来帮助交易扩展，从而允许网络同时处理多个交易。

阶段 2 - eWASM：eWASM 本质上是一个重建的以太坊虚拟机 (EVM)，支持 PoS 和分片。 它将智能合约、账户等引入ETH2.0。

以太坊 2.0 的分阶段推出是为了在不影响安全性的情况下，在安全的环境中测试对协议的每次升级。

正如以太坊研究员 Ben Edgington 所写：

“建立在像信标链这样的新平台上，使我们能够无限地引入巨大的创新，而不受当今主网的限制，最关键的是，无需开放当前正在运行的网络手术。” 在本文的其余部分，我们将介绍路线图的前三个阶段，即 PoS 和以太坊分片。

信标链：将 PoS 引入以太坊

信标链意在充当以太坊 2.0 的神经系统，并引入了 PoS 链，该链最初将与以太坊的 PoW 链并行运行。 信标链预计将于 2019 年推出。

目前，以太坊在 PoW 区块链上运行，矿工在其中竞争解决一个困难的密码问题。 这个问题的答案很容易验证，但很难找到，这意味着证明共识需要在硬件和电力方面进行大量投资。 使用 PoS，可以通过一组称为验证器的节点达成共识。 这些验证者中的每一个都“抵押”一定数量的 ETH 以参与共识过程。 验证者提出要添加到链中的新块并通过投票过程验证新交易。 验证者因良好行为而受到奖励，并因不良行为而受到惩罚（例如，对无效交易进行投票）。

信标链的主要职责是维护一套 PoS 共识验证者，提出并验证新的区块，并将其加入链中。 每个验证者必须质押 32 ETH。 信标链还随机选择一个由 120 名验证者组成的委员会来投票决定将哪些区块写入链中。 信标链的第 0 阶段将非常基础，既不支持智能合约也不支持账户，但它将为下一步打下基础以太坊原始众筹，例如分片和升级的以太坊虚拟机。

PoS 并不是一个新概念：它早在 2011 年比特币早期就在 Bitcointalk 论坛上被讨论过。 对 PoS 的一个普遍批评是，它可能导致一小群富有的验证者对网络进行寡头垄断控制。 ETH2.0 路线图旨在通过试验经济激励和博弈论来解决这个问题，但目前还不知道这将如何实现。

分片：以太坊 2.0 的可扩展性

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（基于分片的验证示例，来源：Hsiao-Wei Wang）

目前在以太坊网络上，每个全节点验证所有交易。 如果将智能合约上传到以太坊，则意味着它必须在网络上的每个节点上执行，从而限制交易速度和吞吐量，同时将节点大小增加到 2TB 以上。

在以太坊 2.0 中，分片提出了解决这个问题的方法，以帮助以太坊扩展。 分片是指将大型数据库分成更小、更快的部分。 每个分片都有自己的交易链。 以太坊账户将被分配到其中一个分片，在那里他们可以与其他账户进行交易。

最终，以太坊 2.0 的想法是促进跨分片通信——但这要到第 2 阶段或更晚的时候才会发生。 在以太坊 2.0 上，分片充当网络的共享数据层。 以太坊 2.0 的初始分片至少要到 2020 年才会推出。

Vitalik Buterin 对分片的解释如下：

“想象一下以太坊被分裂成数千个岛屿。 每个岛都可以做自己的事情。 每个岛都有自己的功能，每个属于这个岛的人，这个账号，都可以互动，他们可以自由的和其他岛屿进行互动，他们必须使用某种协议。” 以太坊分片的第 1.0 阶段将在 PoS 信标链上引入。 分片将由信标链随机分配的一组验证器进行验证。 分片的验证者只需要验证信标链分配给他们的分片上的交易。 1.0 阶段将引入 100 个并行工作的分片，最初，在这个阶段，它们不会处理账户、资产或智能合约。

分片通过将大量网络事务拆分到多个分片，为网络带来了可扩展性优势，但它也引入了一系列新的安全问题。 在 PoW 中，攻击者需要积累 51% 的算力才能成功发起攻击。 例如，如果网络被分成 100 个分片，则成功攻击一个分片需要更少的网络哈希率（或 PoS 中的质押保证金）。 另一个批评是分片会导致更高级别的中心化，因为每个不同的分片都由相对较少的一组验证器运行。

虽然以太坊开发人员已经针对这些问题提出了解决方案——主要是通过确保随机选择验证器——但它们仍然需要进行测试，这就是分片的初始实施将受到限制的原因。

eWASM：以太坊虚拟机 v2

当前的以太坊虚拟机按顺序处理交易。 以太坊网络上的每个节点都执行交易并将其存储在区块链上。 为了通过分片实现 PoS 和并行交易处理，以太坊团队计划构建一个名为 eWASM 的新虚拟机。 它仍处于研究阶段，至少要到 2020 年才能建成——甚至可能更长。

这是将智能合约功能引入以太坊 2.0 并使其性能与以太坊 1.0 相似的关键，只是更快更好。

根据 eWASM 的规范：

“要真正让以太坊成为世界计算机，我们需要一个非常高性能的虚拟机。当前的虚拟机架构是原始性能的最大障碍之一。WebAssembly 的目标是利用可用的通用硬件在各种平台功能上，以接近本机的速度执行。这将为需要性能/吞吐量的各种用途打开大门。” eWASM 的引入将使以太坊 2.0 支持智能合约、账户、状态等。但是，eWASM 仍处于开发研究阶段，在推入生产之前可能会有很大变化。

以太坊 2.0 是一场马拉松，而不是短跑

以太坊 1.0 是一群试图构建世界计算机的杂乱无章的人； 以太坊 2.0 将成为现实世界的计算机。 ——Vitalik Buterin

对于 ETH 的投资者来说，了解以太坊 2.0 路线图最重要的一点是它提出了对协议的全面改革——这需要大量的时间和迭代才能实现。

根据他的一份报告，Kyokan 对参与以太坊 2.0 的各个团队进行了采访，前三个阶段的交付至少需要一年半的时间。 与流行媒体的说法相反，投资者应该意识到，想要在以太坊 2.0 上构建的开发人员需要等待这些阶段的交付。 此外，路线图的许多后期阶段仍在开发研究中，这意味着新的研究可能会使路线图的部分内容失效或造成重大延误。

如果以太坊 2.0 能够解决与 PoS 和分片相关的难题，它很可能能够保持其作为加密货币中最大的智能合约计算平台的领先地位。 但这肯定不会在一夜之间发生。

本文作者为SPOX，由“蓝狐笔记”社区“Cipher”翻译