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探索以太坊 2.0：速度、效率和可扩展性
作者：雷内·米尔曼、利亚姆·J·凯利
翻译：薇薇安
这是一个漫长的过程，但以太坊 2.0 的第一阶段终于启动并运行了。
多阶段升级旨在通过对网络基础设施进行多项更改来解决以太坊网络的可扩展性和安全性问题——最值得注意的是，从工作量证明 (PoW) 到权益证明 (PoS) 共识机制的转变。
什么是以太坊 2.0？
以太坊 2.0，也称为 Eth2 或“Serenity”，是以太坊的升级版。 此次升级旨在提高以太坊网络的速度、效率和可扩展性，使其能够处理更多交易。
以太坊 2.0 分几个阶段推出，第一次升级称为信标链，将于 2020 年 12 月 1 日上线。信标链将原始链的概念引入以太坊，这是网络转向 PoS 的一个关键特征共识机制。 顾名思义，它是一个独立于以太坊主网的区块链。
第二阶段称为 The Merge，预计将在 2022 年第一或第二季度进行，并将信标链与以太坊主网合并。
最后阶段是分片链，它将在扩展以太坊网络方面发挥关键作用。 分片链不是将所有操作都放在一个区块链上，而是将这些操作分散到 64 个新链上。
这也意味着，从硬件的角度来看，运行以太坊节点要容易得多，因为需要在机器上存储的数据要少得多。
分片链预计要到 2022 年才会出现，但具体时间尚不清楚。
以太坊 2.0 与以太坊有何不同？
以太坊 1.0 使用称为工作量证明 (PoW) 的共识机制，而以太坊 2.0 将使用权益证明 (PoS) 机制。
股权证明与工作证明有何不同？
对于像以太坊这样的区块链，交易需要以去中心化的方式进行验证。 与比特币等其他加密货币一样，以太坊目前使用工作量证明 (PoW) 共识机制。
在这个系统中，矿工使用他们机器的处理能力来解决复杂的数学难题并验证新的交易。 第一个解决难题的矿工将新交易添加到构成区块链的所有交易记录中。 然后，他们将获得网络的原生加密货币作为奖励。 然而，这个过程可能是能源密集型的。
股权证明 (PoS) 的不同之处在于，用户可以抵押网络的本机加密货币并成为验证者，而不是矿工。 验证者类似于矿工，因为他们验证交易并确保网络不处理欺诈交易。
这些验证者被挑选出来，根据他们抵押的加密货币数量和抵押时间长短来提议一个区块。
然后其他验证者可以证明他们已经看到了一个块。 当有足够的证据时，可以将一个块添加到区块链中。 然后，验证者会因成功的区块提议而获得奖励。 这个过程称为挖矿。
PoS 的主要优点是它比 PoW 更节能，因为它将能源密集型计算机处理与共识算法分离。 这也意味着您不需要大量的计算能力来保证区块链的安全。
以太坊 2.0 将如何比以太坊 1.0 更好地扩展？
升级到以太坊 2.0 的主要原因之一是可扩展性。
在以太坊 1.0 中以太坊2.0每秒交易速度，网络每秒只能支持大约 30 笔交易； 这造成了延误和拥堵。 以太坊 2.0 承诺每秒处理多达 100,000 笔交易。 这种增长将通过分片链的实施来实现。
以太坊 2.0 将如何变得更安全？
以太坊 2.0 在设计时就考虑到了安全性。 大多数 PoS 网络都有一小组验证器，这使得系统更加集中，网络安全性降低。 以太坊 2.0 需要至少 16,384 个验证者，使其更加去中心化，因此更加安全。
然而，根据 Jelurida 的联合创始人兼 Ardor 和 Nxt 区块链的首席核心开发人员 Lior Yaffe 的说法，存在一个以网络参与水平为中心的潜在漏洞。
包括区块链安全公司 Least Authority 和 Quantstamp 在内的团体正在对以太坊 2.0 代码进行安全审计。
以太坊基金会也正在为以太坊 2.0 设立专门的安全团队，研究加密货币中可能存在的网络安全问题。
以太坊 2.0 研究员 Justin Drake 表示，这项研究将包括“模糊测试、赏金狩猎、寻呼机职责、加密经济建模”、应用密码分析和形式验证。
以太坊2.0的升级是如何进行的？
在 Topaz、Medalla、Spadina 和 Zinken 等一系列测试网发布之后，以太坊 2.0 的全面推出将分三个阶段进行。 阶段 0、1、2（开发人员喜欢从头开始）。 第 0 阶段于 2020 年 12 月 1 日启动，未来几年还会有更多阶段。
第 0 阶段见证了信标链的实施； 它存储和管理验证器注册表，并为以太坊 2.0 部署 PoS 共识机制。 原来的以太坊 PoW 链会与之并发运行，所以数据的连续性不会中断。
第一阶段将于 2022 年第一季度/第二季度进行，届时以太坊主网将与信标链合并，正式结束网络上的 PoW。 在信标链上存入以太坊的用户将被分配验证者角色。
第 2 阶段将向网络引入分片链，预计推出 64 个分片（吞吐量比以太坊 1.0 高 64 倍），尽管在推出时它们不支持账户或智能合约。
之前的路线图迭代将合并事件放在分片链推出之后，但由于每次升级的互操作性，后来决定撤销这些推出事件。
“最初，计划是在合并之前在分片链上工作——以解决可扩展性问题，”以太坊基金会文件中写道。 “然而，随着第二层扩展解决方案的蓬勃发展，优先事项已经转移到通过合并将工作量证明换成权益证明。”
以太坊 2.0 何时发布？
以太坊2.0信标链是以太坊2.0发布的第一阶段，将于2020年12月1日12:00 UTC正式上线。
以太坊基金会核心研究员 Danny Ryan 在以太坊 2.0 的直播中指出：“这个东西健康的关键是我们看到超过三分之二的参与。”
随着 Beacon Chain 的发布得到确认，在撰写本文时网络上有超过 21,000 个活跃的验证者，每个时期的成功率超过 80%。
在主网与权益证明系统“对接”之前，信标链最初将独立于当前的以太坊主网存在。
第一个符合条件的块是插槽 1，其验证器使用加密消息对其进行签名。 “F先生来了”。
包括以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 和 Joseph Lubin 在内的以太坊社区的众多成员都庆祝了此次成功发布。
在发布之前还有一个月的紧张准备工作，其中必须满足某些标准。
2020 年 11 月 4 日存款合约发布后，到 11 月 24 日，网络上需要有 16,384 个验证者，每人质押 32 个以太坊，共计 524,288 个 ETH。
最初，抵押比预期慢，11 月初进行的一项推特民意调查显示，一半的受访者不打算在截止日期前抵押； 只有 21.3% 的人表示他们已经质押或打算质押 32 个以太坊。
其中给出的原因是费用——当时 32ETH 超过 19,000 美元。 社区聚集在一起，Vitalik Buterin 认捐了价值超过 190 万美元的 3,200 ETH，DARMA Capital 分配了 5,000 万美元的自有资产，以便机构和个人可以在保持流动性的同时为以太坊 2.0 做出贡献。
随着可能延迟发布的临近，在第 11 个小时，后期涌现了大量致力于 Staking 的验证节点。
截止日期前24小时，目标只完成了50%； 对于以太坊 2.0 来说幸运的是，到 11 月 24 日，有足够多的验证者承诺支持信标链。
根据以太坊分析平台 Eth2 Launchpad，如今有超过 230,841 个验证者。
以太坊 2.0 的未来
以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 制定了未来五到十年内以太坊 2.0 的路线图。
他说，在过去的两年里，“已经从蓝天研究（试图了解什么是可能的）转变为具体的研究和开发，试图优化我们知道可以实现的特定原语，并实施它们。。 ”
Vitalik 说，现在大多数挑战“越来越多地围绕发展展开，而发展的份额只会随着时间的推移而继续增长”。
2020 年 6 月，Vitalik 指出，以太坊 2.0 在实施分片链之前，需要依赖当前的扩容方法（例如 ZK-rollup）至少两年。
2021 年 8 月，以太坊的伦敦硬分叉和以太坊改进提案 1559 (EIP-1559) 的部署改变了交易费用在网络上的运作方式。 EIP-1559 看到在网络上进行交易的用户支付了基本费用，该费用被销毁而不是交给以太坊矿工，从而减少了 ETH 的供应并给以太坊网络带来了通货紧缩压力。
伦敦硬分叉已经成为以太坊 2.0 下一阶段的试运行，Vitalik Buterin 表达了对以太坊网络下一步的信心。 Vitalik 告诉彭博社，伦敦硬分叉的成功推出证明了以太坊生态系统“可以做出重大改变”，“这无疑让我对合并更有信心”。
以太坊 2.0 将如何影响以太坊的价格？
对于一些人来说以太坊2.0每秒交易速度，以太坊 2.0 的推出正是加密货币所需要的。
“一旦以太坊可通过第二层技术或 ETH 2.0 进行扩展，所有问题都将得到解答，”Nifty Orchard 创始人兼以太坊伦敦组织者 Jamie Anson 告诉 Decrypt。 “发令枪将响”。
换句话说，更多的可扩展性意味着更多的使用，这反过来又意味着更多的需求。 这——至少在理论上——应该将以太坊的价格推向新的高度。
“当 ETH 2.0 和汇总一起工作时，每秒将有 100,000 笔交易。 这将意味着为下一个十亿人提供完全无缝的体验，”安森补充道。
专门研究错综复杂的内存池的 Blocknative 的首席执行官马特卡特勒同样持乐观态度，尤其是随着以太坊 2.0 的推出，汽油费有望下降。
“我们的客户群将降低交易费用和提高网络吞吐量视为未来发展的重要领域，”他告诉 Decrypt。
此外，专注于重大里程碑的生态系统将推动以太坊开发人员的发展势头。 “这将对 ETH 的价格产生长期看涨影响——尽管短期波动是加密资产估值的一部分。” 卡特勒补充道。
