一文图解以太坊2.0，期待已久的以太坊 2.0 到底是什么？

那么期待已久的以太坊 2.0 到底是什么？ 什么是权益证明（PoS）、信标链（Beacon Chain）、分片（Sharding）和对接（Docking）？ 他们推出的不同阶段是什么？ 您将在本文中找到这些问题的答案。

概述

让我们首先概述一下以太坊 2.0 是什么以及为什么首先需要它。

以太坊 2.0 又名 Eth2 是对以太坊网络的一组互连升级，旨在使以太坊更具可扩展性、更安全和更可持续。 这些变化由以太坊生态系统中的多个不同团队负责，每个团队都专注于构建整个升级的特定部分。

现在，让我们快速浏览一下 Eth2 的所有主要目标。

可扩展性

当前的以太坊网络每秒支持大约 15 笔交易。在引入数百万新用户和启动更多去中心化应用程序时，这成为一个限制因素。为了使以太坊更具可扩展性，Eth2 旨在支持每秒 1000 次交易。一个重要的警告——每秒交易量的增加不应以增加网络中节点的大小为代价。

安全

去中心化网络的安全性始终是首要任务之一。 Eth2 旨在提高网络对所有形式攻击的安全性，包括“51% 攻击”，有人可以通过控制大部分网络来强制实施欺诈性更改。

可持续性

当前以太坊网络使用的众所周知的基于工作量证明的共识模型，需要大量的计算能力和能源。 Eth2 旨在通过用权益证明取代能源密集型的工作证明，使以太坊对环境更有利。

最初，实现这些目标所需的一系列更改称为“宁静（Serenity）”，但现在大多数人将其称为 Ethereum 2.0 或 Eth2。

有趣的是，所有这些目标几乎都在以太坊路线图中，甚至在网络正式启动之前就已经讨论过。

让我们从最大的变化之一开始——共识模型从工作量证明（PoW）转变为权益证明（PoS）。

权益证明（PoS）

当前的以太坊共识模型——工作量证明（PoW）——是一种众所周知且经过实战检验的构建加密货币的方法。

在工作量证明中，矿工投资他们的资源（主要是电力）来验证交易并保护网络。该模型需要大量能源才能正常工作并保护网络免受“51% 攻击”。

权益证明试图通过完全摆脱矿工来解决能源消耗问题。与通过投资资源来保护网络安全的机器不同，权益证明共识模型依赖于经济激励。

在权益证明中，想要保护网络安全的用户可以质押他们的 ETH 并成为验证者。每个验证者都被激励通过接收区块奖励和交易费用来验证交易，类似于工作量证明中的矿工。

为了阻止验证者试图玩弄系统并验证欺诈性交易，权益证明系统实施了一种称为“削减”的机制，如果验证者决定不诚实地行事，他们将失去部分抵押的 ETH。

为了在权益证明系统中成功实施“51% 攻击”，攻击者必须控制 51% 的验证者，这将需要拥有所有抵押 ETH 的 51%——这是大量资金。

要成为 Eth2 验证者之一，需要 32 ETH。也可以通过使用Staking池（例如 Rocketpool）以少于 32 个 ETH 进行权益质押。

验证者的回报取决于系统中质押的 ETH 数量。如果质押的 ETH 少于 100 万，则每年可高达 18% 以上，如果系统中的 ETH 超过 1 亿，则可低至 1.81%，甚至更低。

权益证明解决了 Eth2 的所有 3 个目标。 通过消除能源密集型矿工，它使以太坊更具可持续性。 它通过使“51% 攻击”更加困难来使其更加安全。 它通过解锁在工作量证明模型中更难实现的分片使其更具可扩展性，因为工作量证明很可能会稀释多个分片的计算能力。

这实际上是一个很好的分片方法。

分片

分片的概念并不是 Eth2 升级所特有的。 它实际上是计算机科学中的一个常见过程，它允许将数据库拆分为多个实例，每个实例包含整个数据集的一部分。 每个实例都称为“分片”。

谈到 Eth2，每个“分片”基本上都是一个单独的新链。最初，将有 64 个。这直接解决了以太坊的可扩展性问题，因为分片将允许分散网络负载。

最重要的是，每个以太坊节点只需要运行一个分片。这意味着仅存储一小部分数据，并且无需强大的硬件就可以更轻松地运行节点。使节点更容易运行应该会导致更多的网络参与者，这意味着更多的去中心化和更高的安全性。

最初，分片只会提供额外的数据。分片链将无法处理交易或智能合约。

在这一点上，你可能会问这个问题。那么分片如何在不处理交易或智能合约的情况下提高可扩展性？

由于第 2 层扩展——特别是Rollup，提高可扩展性将成为可能。 Rollup 允许在链下捆绑交易（和智能合约执行），生成加密证明并将其提交给链。这个过程只需要一个数据分片来存储证明，这意味着它可以与分片的初始版本一起使用。

您可以在此处了解有关第 2 层扩展和Rollup的更多信息。

这还不是结束。尽管数据分片和Rollup的混合应该使以太坊能够每秒处理超过 100,000 笔交易，但还有另一个改进之处。有可能以与当前以太坊链相同的方式升级分片并使它们完全可执行。是否需要这种改进还有待观察，具体取决于数据分片和汇总解决方案的流行程度。

还需要提到的是，在数据分片模型中，当前的以太坊链成为分片之一。这是唯一能够处理交易和智能合约的分片。

信标链

信标链是下一个需要掌握的重要概念，以充分理解 Eth2 升级。

信标链负责通过随机分配质押者来验证不同的分片来协调基于权益证明的系统。随机性很重要，因为它可以防止利益相关者串通并接管分片。

信标链基本上创建了一个新的权益证明网络，该网络与当前的以太坊链并行运行。启动它是 Eth2 路线图中的第一件事。

最初，验证者将向信标链添加新区块，但他们不会验证当前的以太坊主网交易。一旦当前链成为 Eth2 分片之一，这将是可能的。

对接（Docking）

这将我们带到了整个 Eth2 难题的最后一块——对接。

对接是当前以太坊链成为 Eth2 权益证明系统中的分片之一的过程。

这个过程也将标志着我们今天所知的以太坊工作量证明的结束以及向新的权益证明模型的全面过渡。

对接将使运行智能合约的能力进入权益证明系统。最重要的是，它将提供以太坊的完整历史和当前状态，让所有 ETH 持有者和用户都能顺利过渡。

多个阶段

让我们看看我们刚刚讨论的所有概念如何适应 Eth2 时间线。整个开发过程分为多个阶段。

阶段 0 是交付 Eth2 的第一阶段，重点是启动信标链。为此，必须达到 16,384 个验证者的阈值。 11 月 24 日达到了所需的验证器数量，这使得第 0 阶段在最早的日期（2020 年 12 月 1 日）完成了启动。

下一阶段，阶段 1 侧重于分片，或者更具体地说——我们之前描述的数据分片。

一旦建立了第 1 阶段，接下来是第 1.5 阶段，重点是对接——使当前的以太坊链成为 Eth2 中的分片之一。看起来，第 1 阶段和第 1.5 阶段最早将在 2021 年交付。

达到阶段 1.5 后，有两种可能的情况。数据分片和汇总的组合就足够了，不需要进一步的阶段。或者可能仍然需要完整的分片解决方案，这将使我们进入最后阶段，即阶段 2。在阶段 1.5 成功完成后，这还有待观察。

概括

还值得一提的是，尽管在当前的以太坊链上，初始阶段 0 并没有太大变化。它可能仍然具有一些潜在的重大经济影响。这是因为发送给 Eth2 验证者的 ETH 被锁定并且在阶段 1.5 完成之前无法撤回，这意味着当前系统中流通的 ETH 会减少。

谈到 DeFi，看起来大多数活动将集中在可执行分片或一种第 2 层Rollup解决方案上——至少在最初是这样。 这是因为 DeFi 充分利用了智能合约的可组合性和拥有更复杂的交易，因此拥有不同的 DeFi 协议但无法轻松相互通信并没有多大意义。

那么你如何看待 Eth2？ 你认为它最终会让其他智能合约区块链（又名“以太坊杀手”）变得无关紧要吗？