V神最新演讲：深度分析以太坊2.0进展和未来规划

8月8日 ，「2020以太坊技术及应用大会·中国」顺利举行。CSDN 创始人&董事长、极客邦创投创始人蒋涛、以太坊创始人Vitalik Buterin 、Unitimes、独角时代创始人姜英英、CSDN 副总裁、通证经济发起人孟岩、DeFi Labs创始人代世超、PChain 创始人曹锋、万向区块链实验室负责人杜宇、原力协议CEO&ForTube联合创始人雷宇等26位重磅大咖出席本次大会，吸引了数千名开发者共同关注，齐聚线上共同参与这场技术盛宴。以太坊创始人、以太坊核心研究员及数位行业顶尖创始人对 DeFi、智能合约、行业应用等方面进行了深入解析，为开发者们带来了一次别开生面的技术论道。 

大会中，以太坊创始人 V 神针对以太坊2.0 现状及上线问题进行了回应，并基于以太坊1.0发展至今的历程，梳理了以太坊生态系统在过去的五年中所取得的进步及优化。不仅如此，此次演讲还深度分析了以太坊1.0到以太坊2.0面临的挑战及未来发展计划。 

演讲中，V神也呼吁更多的开发者去了解和学习以太坊相关技术，共同参与到建设中，让以太坊成为一个对开发者更具价值的平台。

为了能够更深入了解以太坊创始人 V 神对以太坊生态的规划，本文总结了 V 神在「 2020 以太坊技术及应用大会·中国」直播中的演讲精华。以太坊如何用 5 年时间从一个极客社区成长为「公链之王」？以太坊2.0 究竟进行到哪一步？以太坊接下来有何规划？将如何与开发者一起成长？带着这些问题，让我们一起走进以太坊，听听V神怎么说。

5年历程，创新是坚持的方向

2020 年7月30日，以太坊迎来了它的第5个生日。以太坊项目始于2013年底，V神首次发表了以太坊的第一版白皮书，组建以太坊团队；2014年，进行ETH众筹。经历了一段漫长的发展过程之后，以太坊区块链最终在2015年7月30日正式发布，从那时起，以太坊有了第一个创世区块、发布了链上的第一个智能合约，包括一些游戏和简单的应用。

智能合约不仅可以完成各种各样的小事，也可以支撑完成非常重要的项目，例如预测市场平台Augur最近在以太坊上发布了其V2版本。以太坊由此开始。

伴随着快速发展而来的，还有市场的考验。2016年3月，以太坊经历了第一次硬分叉——“Homestead Fork”，这是以太坊协议经历的第一次重要改变，虽然带来的实际变化并不大，主要是针对协议进行了几项优化，但这表明了以太坊协议仍保持创新的态势并不断向前发展。

而现实远比预估更加残酷，以太坊面临的挑战接踵而至，DAO曾是以太坊上的第一个大应用，基本上，任何人都可以把他们的ETH放入该智能合约。同时，把ETH放入智能合约的人都能够对资金的去向进行投票，这就是规模庞大的DAO——去中心化的自治组织。

然而如何保障智能合约的安全性，对技术人员来说仍是一个难题。恰好此时DAO遭受恶意攻击被黑，面对巨大的损失和无数的质疑，为了一次性就扭转了DAO被黑的影响，一个月后有了DAO分叉。不得不说，区块链分叉从根本上拯救了所有人的代币。

2017年，ETH和ETC都作为独立区块链而存在，当时许多人都对Ico很感兴趣，lco价格上涨引起了公众的极大关注，但是从技术角度来看，最令人兴奋的是以太坊“大都会”版本和硬分叉。“大都会”和硬分叉对一些高级加密操作提供了支持，由椭圆曲线到椭圆曲线配对，隐私解决方案开始得到发展。

此时，以太坊上建立了一个名为Zcash的演示项目，第一次尝试在以太坊上寻求隐私解决方案；此外，Aztec项目也在试图通过零知识协议Plunk将隐私和可扩展性相结合。硬分叉使这一切成为可能。

以太坊扩展

2017年底市场出现了巨大的泡沫，ETH价格开始上涨，公众兴趣也越发高涨，链上Gas价格也开始上涨，但以太坊区块链空间不足，因此大家开始通过各种技巧参与到交易中去。人们开始抬高Gas价格和交易费用。这样一来，在以太坊上进行交易就变得极其昂贵，实现扩展的重要性和迫切性开始体现出来。

首先，要加快进行以太坊1.0 扩展，比如通过无状态客户端提高ETH1.0链的可扩展性；此外，还要加快进行更为彻底的改变，即始于2018年的以太坊 2.0，包括权益证明和分片。经过2018年和2019年两年的发展，最终在2020年6月30日，代表着第一个多客户端以太坊2.0测试网——Altona测试网正式启动。

不论是作为单纯的研究项目，还是作为开发项目，其都具有重要的里程碑式意义。但是工作远远没有结束，比如将于8月4日发布的Medella网络项目已经取得了很大进展。如果测试网运行顺利的话被称为Phase 0的以太坊2.0的第一阶段主网将会在几个月之后面世。

以太坊项目面临的主要挑战就是可扩展性问题，可以从Uncle Charts中看到可扩展方面的挑战，「叔块」是指以太坊网络中不属于主链的区块，Uncle Charts的出现是由于：一个矿工发布了一个区块，然后另一个矿工在此之前发布了另一个区块，有其他矿工发现了第一个区块。叔块的数量可以指明出块效率低下以及以太坊网络的延迟等问题。研究发现，叔块率一开始是比较低的，但自2016年的某个时候起它开始增高，这是由于网络上出现了持续了一个多月的拒绝服务攻击。

提升效率

直至2017年底，人们对使用以太坊网络产生了极大的兴趣，交易量骤升，日交易量首次超过100万，伴随快速发展的是网络处理能力逐渐力不从心。此时，日区块量约为6000，而日叔块量增至2000。这意味着叔块的数量是总区块量的1/3或1/4，可见效率非常之低，此后客户端在效率方面进行了一些重大改进。因此，即使现在的网络使用量是从前的10倍，叔块率也已经下降至几年前一样低了。

如今， 以太坊链上亟待解决的问题是以太坊规模增长问题——链的大小，即以太坊区块链的总大小以及其状态。智能合约数据即每个账户都对应的智能合约代码，以太坊链正在持续不断地增长，最近，Gas限额从1000万增加到了1200万，并且增长速度仍在加快。虽然我们有办法可以让用户减少存储数据，但其总体发展趋势不会改变，严峻的挑战依然存在。

目前，1.x项目的任务之一就是要解决这个问题，准备一个可扩展性的项目，因为不能持续增加现有ETH 1链上块的大小，一旦开始这样做很快就会出现各种中心化产生的安全问题。短期内的办法被称为roll-ups技术。roll-ups技术是一种可扩展性技术，2018年，在研究论坛上的一篇文章中首次提出了这个概念。简单来说，roll-ups是介于ETH第一层系统和第二层系统之间的混合解决方案，其想法基于第二层系统，例如闪电网络、状态通道、plasma，它们将所有数据都放在链下，所有操作都在链下进行，以此来提高可扩展性尽量减少使用区块链。

然而，这些第二层项目会导致各种复杂的问题，因为处理各种应用程序远比处理简单交易要复杂得多。这带来了更多挑战，Roll-up仍需使用区块链，在Roll-up中恢复重要数据，链上每笔交易约占10到20个字节，这已经是非常小的数字了，因为目前交易大多超过100字节。

此外，在运算方面，交易的验证过程发生在链下而不发生在链上，用户通过zk-snark来保存知识证明、欺诈证明或其他复杂技术，并在链下进行交易验证。因此，区块链存储可以代替以太坊上的节点来储存大量数据并进行大量运算。以太坊上的节点只需存储少量的数据也不需要进行任何运算。这项技术能够将可扩展性提高到每秒处理2500笔交易，已经有项目在主网上使用此技术了。其中，Loopring和Zksync是目前规模最大的两个项目，将来还会推出更多此类项目。

以太坊2.0

以太坊 2.0，自2014年以来对以太坊 2.0的定义经历了多次演变改进和提升，最核心的是以太坊 2.0分片和权益证明：权益证明是一种共识机制，是工作量证明的代替方案，其目标是增加以太坊协议的能源效率从而消除发行大量ETH作为奖励的需要，为了增加以太坊区块链的安全性，当今不再需要通过每个节点来处理区块链上的每笔交易，一个简单的分片即可实现以太坊的需要，在分片系统中每个节点只需处理约1%的交易将来可能还会更少，可能未来能达到0%、1%或者5%，这极大地增加了区块链的容量。

以太坊权益证明基于Casper FFG协议和LMD GHOST扩展，如果想了解Casper FFG的话，可以观看相关论文；如果想了解GHOST的话，可以到网站vitalik.ca上V神发表的篇名为《A Casper CBC Tutorial》的文章，其中提到了LMD GHOST是什么，以及其工作原理。其核心是将两种不同共识的优点相结合。

在过去的20到30年中间，已有大量关于采用拜占庭容错共识、1/3容错是PBFT此类协议的学术研究。这种共识本身具备很多好处，但如果在比特币和当前以太坊这样的协议中使用基于链的共识的话还具有额外的优势，能尽可能地将以链为基础的共识和传统BFT共识的优势相结合。

以太坊 2.0于2014年开始了此类研究并作为2.0的一部分，首先提出的是一个罚没（slasher）协议，针对权益证明算法的最早期提议。有关于分片的第一篇论文发表于2016年，此后，于2017年发表了关于目前实际使用的权益证明Casper FFG的论文。由此可见，在2014年到2017年间，已经有了很多有关权益证明的分片的理论研究。

2018年，正式开始研发ETH 2，包括编写ETH 2规范、ETH 2客户端进而在软件方面实现以太坊 2协议，包括Prysmatic项目、Lighthouse Nimbus Teku项目和其他的一些客户端。既要编写ETH2规范，又要编写2020年运行的代码，通过将Gasper论文、LMD以及GHOST和Casper FFG结合。

ETH2的阶段发展

在2020年6月，Phase0多客户端测试网发布，这是首个包含了更多不同的客户端的测试网，以太坊 2.0所有的不同实现协议，至少Phase 0，以太坊 2协议的第一阶段，能够率先实现顺利运行。期待在今年晚些时候，可以推出以太坊 2协议主网，ETH 2的优势在于其更高的TPS，即更高的每秒交易量。

ETH 2可以实现约5000交易量，外加以其为基础的roll-ups扩展和分片扩展合计，可以实现每秒处理高达100000笔交易的目标。如果ETH发行量减少，那么权益证明的安全性则更高，因此，每个区块中发布或发行的ETH数量为每年470万。在权益证明后，将会降低为0-200万，一般会维持在50万左右。

任何拥有32个ETH以上的人都能够参与staking质押，成为权益证明节点。ETH 2分为多个阶段，如果第一阶段phase 0是权益证明更改则没有分片，只有权益证明链，并且与现有的ETH 1链相分离。

在第一阶段，权益证明链增加了数据分片，因此其尚不支持交易的分片处理，只支持数据发布；在1.5阶段，ETH 1和ETH 2在此处进行合并，合并后，不再需要工作量证明，停止工作量证明链，在phase 2中，切分添加到交易流程中是以太坊的长期路线图。

目前可以通过1.x来实现以太坊的短期扩展性升级，ETH 1.x对于ETH 2，以及ETH1链与ETH2链的合并来说都至关重要。待准备phase 0，以及多客户端和测试网络都完成之后。更多安全审核和存放ETHer的智能合约将移至ETH 2网络，实现优化然后到Phase 1进行合并。

在这个阶段，经长期努力，最终将实现以太坊 2.x，提供可扩展性改进、安全性改进以及在ETH 2推出后对其进行的其他改进，其中大部分研究已经启动了，但是仍面临各种挑战。

挑战

对于面临的挑战，V 神首先表示，测试过程非常艰难，想找到并消除所有的bug，想在启动主网之前尽可能多地发现所有问题，希望Phase 1能比Phase 0更简单，需要实施Phase 0、开发并测试Phase 1。

同时，合并ETH 1和ETH 2时还存在许多问题，将两者结合需要将ETH 1上现有的应用程序和ETH 2链结合，并将所有的应用程序从ETH 1链转移到ETH 2链上是一个十分复杂的过程，需要将该过程彻底细化，并对可能出现的问题进行完整测试。

不幸的是，在权益证明的经济意义方面还有很多事情是未知的，常规技术和经济学之间的不同之处在于常规技术可以进行测试，但经济原理无法进行测试。因为经济学研究的是人们的行为方式，我们唯一能做的是建立一个系统，系统里存在具备经济动机的人，并令其严格按照希望的ETH 2运作方式进行运转。

在权益证明系统正式启动之前，有很多事情是无法预测的，只有当人们参与其中时，我们才能看到其运作方式，这也是为什么要分阶段进行的原因。为了降低风险，首先要确保权益证明有效，再确定分片有效，然后将ETH 1 和 ETH 2结合在一起，再完全启用分片。因此，要认真对待每个阶段中ETH 2和以太坊带来的好处。

结语

最后，V神告诉广大以太坊开发者：如果你正在构建应用程序的话，那么一定也正面临可扩展性方面的问题，每笔交易都要消耗Gas，在过去的一个半月里，以太坊的价格一直居高不下，如果你在在寻找优化应用的方法强烈推荐Roll-ups和Zk Roll-up，就目前而言，阶段0如果想质押，可以质押Phase 1，Roll-up扩展一定会走得更远。以太坊内部都知道应用程序正面临严峻挑战，而他们也在积极努力地想办法解决。 

对于以太坊 2.0 的进展，V 神表示到：“Phase 0 staking即将开始，我非常兴奋期待着能够参与其中，希望你们也和我一样抱有期待，即使两年后我们已经能够轻松构建具备更高可扩展性的应用程序了，也一定会遇到其他挑战，如果您正在使用ETH 2、或在ETH 2上构建应用、或在使用以太坊，那么可以去了解一下相关进展，想一想将来的发展方向，以及如何将其为己所用。”

随着越来越多核心开发人员加入与区块链生态系统的发展，期待未来以太坊能与开发者们共同建设，继续成长为一个更具价值的平台及社区。