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以太坊2.0指南:以太坊“宁静”阶段

以太坊2.0指南:以太坊“宁静”阶段

以太坊2.0被称为Serenity(宁静),是即将到来的以太坊区块链的重大升级。

自今年1月以来,活跃的以太坊钱包数量增加了一倍以上,很明显,加密货币社区高度期待此次发布。

自从以太坊协议诞生以来,已经进行了几次升级。这次将引入三个大规模的增强功能:

  • 信标链(Beacon Chain):一个权益证明网络
  • 分片链(Shard Chains):一种扩容工具;
  • eWASM :一种新的改进的虚拟机。

以太坊2.0将分三个阶段推出,每个阶段都增加了上述增强功能之一。截至5月,该项目在达到里程碑方面似乎有些延迟。

现在预计第0阶段将于2020年启动,而第1阶段则有望在2021年部署。第2阶段可能在2021年末或2022年发生。此外,路线图变得模糊。

以太坊2.0指南:以太坊“宁静”阶段

目录:

  1. 以太坊2.0的目的
    1. 宁静的五项设计原则
  2. 以太坊1.x
  3. 信标链(宁静阶段0)
    1. Stakers管理
    2. 随机性
    3. 交叉链接
  4. 分片链(宁静阶段1)
    1. 最终性
  5. eWASM(安全性阶段2)
  6. 第三阶段
  7. 如何获得Eth 2.0
  8. 前方的路

1、以太坊2.0的目的

“宁静”阶段的目的主要是增强以太坊的可扩展性,交易吞吐量和安全性。

所有主要区块链的目前最大挑战之一是可扩展性,以太坊的工作量证明系统每秒最多只能进行17笔交易(TPS),与传统的支付系统相比,这相对较慢。毕竟,Visa的性能可能超过20,000(TPS)。

而最大的障碍不是扩展本身。许多其他权益证明区块链已经成功达到了1000 tps,但它们必须权衡取舍。

使以太坊的目标难以实现的原因是,他们试图在不损害权力下放和安全性等其他重要功能的前提下进行扩展。幸运的是,以太坊开发团队相信他们可以在以太坊2.0中实现这一壮举。

“宁静”阶段的发展受到五项设计原则的指导,以进一步将以太坊置于加密行业的最前沿。

宁静的五项设计原则

  • 简单
  • 弹性
  • 长寿
  • 安全
  • 去中心化

2、以太坊1.x

由于工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)链都将在阶段1和阶段2并排工作,因此仍需要维护前者。因此,以太坊POW矿工仍然会获得以太坊挖矿的奖励。

展望未来,以太坊系统将逐渐进入信标链(在下一节中介绍)。PoW链会过时吗?由于以太坊社区的一些成员坚持认为它仍然是永久的,所以这还没有最终确定。

以太坊1.x仍然没有明确的路线图,但它已经确认了四个目标:

  1. 通过客户端优化提高交易吞吐量(TPS),增强主网链并使其更具可扩展性。
  2. 通过减少磁盘空间需求,确保运行完整节点的“常规用户”的可持续性。
  3. 通过虚拟机升级(例如eWASM)以及替代的交易费用模型,使开发更加轻松。
  4. 使用信标链链接以太坊1.0和2.0。

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3、信标链(宁静阶段0)

在以太坊2.0的这个阶段,我们将见证信标链的部署。

以太坊是最著名的加密货币之一,它在确保区块链共识方面普及了PoS算法的应用。此外,它与传统的PoW共识机制不完全相同。但是,到目前为止,以太坊仍作为PoW系统运行。

信标链是一个PoS区块链,旨在成为以太坊的新共识算法。可以说它将成为以太坊2.0区块链的骨干。

以太坊2.0指南:以太坊“宁静”阶段

话虽如此,信标链仍将作为混合PoW / PoS共识机制与旧的共识算法并行工作。这是为了确保过渡将顺利进行,并且链条保持一致。

信标链将承担三项主要责任:

  1. 管理参与者
  2. 增加随机性
  3. 管理交叉链接

Stakers管理

Stakers验证新PoS链中的交易,它们与PoW网络的矿工无关。

信标链管理着一系列利益相关者,这些利益相关者可以验证以太坊2.0系统。

为了成为验证者,用户需要向PoW链上的智能合约发送32 ETH获取权限,验证之后,ETH被锁定,并且用户节点被列入“信标链”上的验证者列表。

随机性

权益证明系统协议需要一点“随机性”,它是无偏见的、可验证的、分布式的,当然也是不可预测的。信标链确保存在这种随机性,并将其扩展到PoS区块链的所有部分。

这种随机性的主要应用之一是选择下一个块生产者/提议者。

区块是一个术语,用于表示已在给定时间范围内验证并因此正式添加到链中的一批交易。在比特币的PoW系统中,解决数学难题的矿工首先要选择下一个区块。

在信标链中,没有挖矿。因此,如随机性机制所示,随机选择下一个块生成器。

交叉链接

在以太坊2.0的第0阶段中可能实际上未使用交叉链接。毕竟,其目的是将分片的区块链绑定在一起。如您所知,分片直到第1阶段才可用。

届时,信标链将负责这些交叉链接的操作。

每个“分片”的当前状态将作为交叉链接定期记录在信标链中。一旦信标链块完成,相应的分片块也将完成。

4、分片链(宁静阶段1)

分片链是以太坊2.0的基本功能,没有它,以太坊区块链将无法扩展。

分片是在各个节点之间划分以太坊区块链的处理职责的过程。通过将区块链的状态划分为“分片”,系统可以并行执行交易,存储数据和处理信息。这将大大减少单个节点所需的存储空间和处理能力。

本质上,一个验证者(通过“随机性”机制选择)将负责创建区块,该区块将由分片委员会投票,分片委员会也是随机选择的。

如果选定的验证者块收到足够的票数,则在分片块和信标链之间建立一个交叉链接。届时,分片将被添加到信标链。

信标链将运行2014年分片链,每个分片链均由一组128个节点进行验证。

分片的概念与当前的以太坊工作量证明系统相反,后者需要所有完整的节点来处理和验证每笔交易。

随着时间的流逝,以太坊PoW链将成为以太坊2.0的第一条分片。但是在那之前,以太坊1.0链将继续其通常的功能并进行一系列增强以适合升级。

需要注意的是,这最初将是对分片链的测试。因此,我们还不能期待一个完全可扩展的以太坊2.0。

最终性

第一阶段还将改善系统的确定性。区块链中的交易最终性是批准所有正确处理的区块一旦添加到链中就无法逆转。分片链添加了一个覆盖协议,该协议提供了更强的持久性保证。

以太坊2.0指南:以太坊“宁静”阶段

可视化信标链(蓝色),8条分片链(海蓝宝石),完成的区块(黄色)和交链(浅蓝色细线)

5、eWASM(安全性阶段2)

简单地说,虚拟机是计算机系统的仿真。这对于实现智能合约和交易执行的区块链系统的一部分至关重要。以太坊生态系统中当前的虚拟机是以太坊虚拟机(EVM)。

在第2阶段中,它将升级到以太坊风味的Web Assembly(eWASM),这是用于Ethereum 2.0的新虚拟机。该EVM将使信标链能够运行以任何语言编写的智能合约,而不仅仅是依靠以太坊的Solidity。

6、第3阶段

第二阶段之后的发展路线图尚不清楚。我们所知道的是,以太坊开发者社区将继续改进协议,并为无法预见的障碍创建解决方案。

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7、如何获得Eth 2.0

尽管有两个链,但不会创建新代币。但是,允许用户在ETH 2.0合约中存入ETH 1.0。需要注意的是,该交易将被编程为不可逆的。因此,转换后,您将无法再将原始以太币恢复到之前的状态。

用户可能希望这样做的主要原因是能够参与新的权益证明验证系统并获得奖励。当前有两种方法可以做到这一点。

一种是通过在信标链上花费至少32 ETH来运行自己的验证程序节点。但是,如果您负担不起32 ETH,您仍然可以选择加入一个抵押池,这使您可以进行较小的抵押。

8、前方的路

以太坊2.0的首次推出预计将在7月的某个时候进行。根据以太坊研究团队的AMA的说法,只有三个客户可以成功运行测试网络至少八周,他们才能开始启动测试。

截至目前,两个测试网络已启用:Sapphire和Schlesi。后者于5月7日推出,目前有两个客户正在验证交易。更多的客户,例如Nimbus,已经提交了加入测试网的请求。

如果一切顺利,那么以太坊基金会将启动一个官方的多客户端测试网。创建这些测试网是为了扩展协议的范围,并查看协议可以走多远。

到目前为止,一切都很好。

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