金色硬核｜全面了解以太坊2.0技術關鍵：可擴展性_POS:以太坊最新價格

隨著存入以太坊2.0存款合約中的ETH在11月24日達到524288枚的閾值，基本可以確定，以太坊2.0的信標鏈將如約在2020年12月1月啟動。

這也意味著以太坊將要在layer1層正式走向PoS和擴容之路。未來以太坊上的去中心化應用可能不用再忍受2020年夏天DeFi熱潮中經歷的高昂Gas費之苦。

擴容對以太坊來說十分關鍵，因為以太坊的愿景是作為一個任何人都可參與的、全球性的、去中心化應用公共開源平臺。要成為下一代互聯網的基礎設施，滿足互聯網主流人群需求，擴容是其必然選擇。

Vitalik Buterin對以太坊的期許是成為世界計算機，但是以太坊1.0采用的是PoW共識機制，其TPS僅約15左右，根本無法承擔世界計算機的重任。

Vitalik Buterin曾言：“以太坊1.0是幾個人為建立世界計算機而作的不懈嘗試；以太坊2.0將最終實際成為世界計算機。”

回顧以太坊歷史，2014年1月Vitalik發布以太坊白皮書，2015年7月以太坊1.0主網創世。

但在Vitalik發布以太坊白皮書的同一月，他就發表了一篇PoS共識算法Slasher的博客，已經在嚴肅探討以太坊未來從PoW轉向PoS。

在以太坊主網還未上線的2015年3月，以太坊社區已經規劃好太坊未來的技術路徑分為是個階段：前沿（Frontier），家園（Homestead），大都會（Metropolis）和寧靜（Serenity），并達成共識，在寧靜（Serenity）階段從PoW轉向PoS。為驅動礦工由PoW向PoS轉變，以太坊1.0區塊鏈網絡還故意設置了“難度炸彈”。

2015年Vitalik和以太坊開發社區開始嘗試隨機采樣（Random Sampling）方式，這對分片技術應用在鏈上是一個突破。2017年完成了數據可用性證明的突破，證明分片是可行的擴容方案。

完全可以說，以太坊2.0才是Vitalik心中真正的以太坊。

金色財經挖礦數據播報 | ETH今日全網算力上漲4.29%:金色財經報道，據蜘蛛礦池數據顯示：

BTC全網算力128.006EH/s，挖礦難度16.95T，目前區塊高度643772，理論收益0.00000817/T/天。

ETH全網算力213.779TH/s，挖礦難度2739.97T，目前區塊高度10661764，理論收益0.01374984/100MH/天。

BSV全網算力1.992EH/s，挖礦難度0.29T，目前區塊高度648163，理論收益0.00045172/T/天。

BCH全網算力2.860EH/s，挖礦難度0.41T，目前區塊高度648389，理論收益0.00031472/T/天。[2020/8/15]

盡管在具體技術路徑上，Vitalik也在不斷改進看法。比如近期Vitalik表示，以太坊（1.0和2.0）近期和中期的擴容戰略以Rollup為中心。

先回顧一下以太坊2.0的路線圖。

如上文所述，自以太坊啟動就計劃了四個發展階段：前沿（Frontier），家園（Homestead），大都會（Metropolis,）和寧靜（Serenity）。

寧靜（Serenity）即為以太坊2.0的階段，其最大的變化是從PoW（工作量證明）到PoS（權益證明）的完全過渡。為這個改變，以太坊2.0至少要分為三個階段：Phase 0：信標鏈（Beacon Chains）；Phase 1：分片鏈（Shard Chains）；Phase 2：跨分片轉賬、合約調用、eWASM取代以太坊虛擬機（EVM）等；每個階段都將以不同的方式改善以太坊的性能。

Phase 0：以太坊2.0的第一階段，將實施“信標鏈”（Beacon Chains）。信標鏈存儲和管理驗證節點的注冊，并將實施以太坊2.0的權益證明（PoS）共識機制。以太坊1.0的PoW鏈將與新的以太坊PoS鏈一起運行，以確保數據連續性。以太坊2.0的階段第0將于2020年啟動，預計在7月份

Phas1：以太坊2.0的第二階段可能會在2021年推出。階段1的主要改進是集成分片鏈（Shard Chains）。分片鏈是一種擴容機制，其中以太坊區塊鏈被“拆分”為64個不同的鏈，從而允許并行交易、存儲和信息處理。按最保守的估計，它的吞吐量將達到以太坊1.0的64倍 。

金色相對論丨林晗：以太坊2.0通過“信標鏈+多分片鏈”模式提高網絡的可擴展性:在今日舉行的金色相對論中，針對“以太坊2.0相對于以太坊1.0主要改進在哪里？”的提問，OKEx礦池運營總監林晗發言指出：以太坊2.0和現有以太坊網絡的最大區別之處在于，改用PoS機制代替PoW機制來對交易順序達成共識。PoS和PoW一個顯著的區別在于，PoW機制的網絡中，是算力決定話語權；而在PoS機制的網絡中，是持幣的數量和時間決定話語權。以太坊2.0的目標是提高以太坊的可擴展性、安全性和可編程性。通過“信標鏈+多分片鏈”模式，每一條分片鏈都是一條單獨的鏈，很多條分片鏈由信標鏈統一起來，這將有效提高整個網絡的可擴展性。所以以太坊2.0之所以轉為PoS機制，最重要的一個原因其實是出于本身性能優化的考慮。當然，轉為PoS機制的以太坊，相對于PoW機制而言，也會降低參與門檻，讓更多的普通用戶參與到整個區塊鏈網絡的治理中。[2020/6/17]

Phas2：以太坊2.0的第三階段可能會在2021或2022年啟動。與階段0和階段1相比，階段2的定義尚不明確，但會涉及增加以太坊賬戶并啟用轉賬和提款，實施跨分片轉賬和合約調用，構建執行環境，以便可以在Ethereum 2.0之上構建可擴展的應用程序，并將Ethereum 1.0鏈引入Ethereum 2.0，并最終關閉工作量證明。

以太坊2.0信標鏈主網上線，標志著以太坊2.0正式啟動。

什么是以太坊2.0？以太坊2.0，也稱為Eth2或“Serenity”，是計劃中以太坊區塊鏈的第四個階段，也是一次徹底的重新設計，共識機制將從PoW（工作量證明）轉向到PoS（權益證明）。以太坊規劃中的四個階段為：前沿（Frontier），家園（Homestead），大都會（Metropolis）和寧靜（Serenity）。

以太坊1.0和以太坊2.0有什么區別？以太坊2.0將引入以太坊1.0中不存在的兩項主要改進：權益證明（PoS）和分片鏈（Shard Chains）。以太坊1.0的共識機制為工作量證明（PoW）。PoW依靠礦工利用電力驅動物理礦機計算來產生以太坊區塊鏈。而PoS不依賴于礦工和電力，而是依賴于驗證節點（虛擬礦工）和ETH存幣來產生區塊。分片鏈是一種擴容機制，可以極大地提高以太坊區塊鏈的吞吐量。分片鏈將把以太坊區塊鏈“拆分”，將數據處理職責分配給許多節點。這允許并行地處理交易。每個分片鏈就像添加了一個車道，將以太坊從單車道升級為多車道高速公路。分片鏈有望在以太坊2.0的階段1推出。

金色相對論 | 江恩：好的貨幣就是穩定，給市場信心:在本次金色相對論調查署上，針對狗狗幣橫盤的問題，中國狗狗幣協會會長江恩表示：狗狗幣最核心的問題是除了第一年的1000億，每年還有50億的通脹，是目前數字貨幣里少有的沒有總量上限，還可以穩定發展的幣種，可以稱得上是奇跡，這個設定有他的優點和缺點，優點就是保證了狗狗幣的供應，只要有網絡，狗狗幣就永遠死不了，起到市值穩定的作用。

我們知道，做為一個貨幣，是越穩定越好的，就像黃金和白銀能夠在人類的貨幣史上生存幾千年一樣，所以在狗狗幣的歷史上，橫盤是很正常的，這就是穩定的表現，好的貨幣就是穩定，給市場信心，同樣缺點就是狗狗幣的穩定造成很多投機資金不敢進入，他的投資屬性并不比其他幣高，這也是最近狗狗幣的兒子太空狗出生后，我看好并推廣太空狗的原因。[2019/4/8]

以太坊1.0會發生什么？按照計劃，在以太坊2.0第1階段啟動時，以太坊1.0成為以太坊2.0的第一個分片。在此之前，以太坊1.0將繼續保持現狀。

會有以太坊2.0代幣嗎？沒有新的ETH代幣。

如何參與以太坊2.0的staking？ETH持有者可以通過兩種方式參與以太坊2.0的staking并獲得獎勵。1、ETH持有者可以抵押32個ETH來運行自己的驗證節點，它需要將32個ETH存入以太坊1.0上的存幣合約（Deposit Contracts）。此過程是不可逆的。運行自己的驗證節點意味著你有驗證和組織區塊的責任，如果失責可能會導致ETH的損失。2、ETH持有者通過staking服務提供商或者加入staking礦池抵押ETH，任何人都可以按比例獲得staking獎勵。

成為以太坊2.0驗證節點有什么風險？成為驗證節點的好處是可以獲得ETH獎勵。但以太坊2.0上有“懲罰”機制，因此存在抵押的ETH損失的風險。驗證節點可能會損失ETH的第一種方法是掉線，無法正確執行職責。這產生相對溫和的懲罰，與可能獲得的獎勵大致相同。驗證節點可能損失資金的另一種方法是發布矛盾信息。在這種情況下，驗證節點被大幅懲罰并從系統中驅除。懲罰的金額在1 ETH至全部抵押之間，詳細懲罰取決于具體因素

分析 | 金色盤面：BTC期貨合約持倉變化:金色盤面綜合分析：據OKEX數據顯示，OKEx的BTC期貨合約持倉達到101184左右。做多賬戶63%，做空賬戶36%，短線看多頭倉位從高位65%降至63%；主力多頭平均持倉比例為25.41%，主力空頭平均持倉比例為20.11%，做多意愿稍強。截至發稿，OKEx現貨價格為6429，期貨合約當周BTC0817價格為6400.44，貼水29點，短線恐慌情緒在不斷減少。[2018/8/16]

啟動信標鏈需要多少ETH？為啟動信標鏈，將至少需要16384個驗證節點，相當于抵押52.4288萬個以太坊。信標鏈達到創始閾值，才開始分配獎勵。

當前持有的ETH怎么辦？你當前持有的ETH不需要做任何操作。它在以太坊1.0鏈上繼續完全可用。在某個時候，以太坊1.0鏈將成為以太坊2.0的一部分，并且持有的ETH將像現在一樣繼續運行，無需執行任何操作。對那些想要參與抵押的人，可以通過將持有的ETH存入以太坊1.0鏈上的存幣合約（Deposit Contracts）中，選擇成為以太坊2.0信標鏈上的驗證節點。然后，它成為以太坊2.0信標鏈上的驗證節點余額。此過程是不可逆的。在階段0期間，這些EHT無法動用，驗證節點將不得不等到階段2才能把這些ETH提取到特定的分片，那時抵押的ETH及所產生的獎勵才能在以太坊2.0中完全可用。

誰在開發以太坊2.0？開發以太坊2.0的工作主要由以太坊基金會研究團隊領導和協調，開發者大約有數百人。Ethereum 2.0規范在以太坊基金會Github頁面上維護。目前有9個獨立團隊正在以各種不同的編程語言針對不同的用例構建以太坊2.0客戶端。這9個團隊分別是ChainSafe Systems、PegaSys、Parity Technologies、Prysmatic Labs、Sigma Prime、Status、Trinity、Nethermind、Harmony。

人們為什么抵押ETH2.0參與信標鏈主網啟動？最重要的原因之一就是預期可以獲得相對低風險的穩定收益。如果剛好只有524,288ETH的存入，那么，其APR收益可以達到21.6%；如果參與質押的ETH達到2,450,000，其收益率也能達到10%；即便是鎖定的ETH高達10,000,000，其APR收益也可以到4.9%，遠高于其他DeFi協議的ETH存儲收益。這里的APR是用ETH計算，而隨著ETH價格增長，其實際APY可能更高，這會激勵更多人質押ETH。

金色財經現場報道 中國信息通信研究院高級工程師：公有鏈并不適應我國法律規定:金色財經現場報道，在2018大數據產業峰會上，中國信息通信研究院高級工程師卿蘇德就公有鏈能否商用部署作出回答，卿蘇德表示，根據我國《信息系統等保要求》，公有鏈的技術架構并不能適應國家的相關規定。《金融行業等保標準》對這些要素的要求更高，所以在國內聯盟鏈比公有鏈更適合一些。[2018/4/19]

信標鏈使用POS共識算法，其是以太坊2.0的基礎架構。在以太坊2.0的第二階段，分片鏈將在信標鏈的幫助下運作。

信標鏈的工作方式是，為每個分片隨機分配不同的驗證者，以發布區塊，同時還為每個分片鏈分配一個委員會。該委員會的職責是對分片鏈驗證者產生的區塊進行投票。

分片鏈的區塊需要一半以上的委員會成員同意。分片鏈還可以使用信標鏈來完成跨分片的操作。信標鏈啟動后將與以太坊1.0鏈并行運行，在此期間并將依賴以太坊1.0鏈的狀態。

信標鏈使用PoS算法。在PoS算法中，每個礦工產生區塊的概率與礦工的權益成正比。但是，信標鏈中的每個礦工實際上都具有相同的權利。

每個礦工只能向信標鏈抵押32個ETH。要成為信標鏈驗證者，您需要將交易發送至以太坊1.0上的存幣合約（Deposit Contracts），這要求您擁有32個ETH。以太坊1.0上的存幣合約（Deposit Contracts）的公開方法（public method）有兩個參數：

Pubkey，信標鏈中驗證者的簽名公鑰

Withdrawal_credentials，用于以后取回抵押的ETH

成功調用存幣合約后，合約返回一個日志事件（log event），信標鏈將自動被告知以太坊1.0鏈上的事件。

信標鏈會將新添加的驗證者標記為“等待驗證者”（Pending Validators）。一段時間后，他們將成為活躍驗證者（Active Validators），這意味著他們可以參與區塊生成。

信標鏈將對長期不活動的或壞的驗證者進行處罰。當驗證者的權益減少到16ETH時，他們將無法參與POS協議的運作。最后，信標將排除權益低于16ETH的驗證者。

信標鏈區塊需要維護以下信息：

登記驗證者

等待驗證者，這些帳戶將添加到驗證者列表中

活躍驗證者，這些賬戶已添加到驗證者列表中

退出驗證者，這些帳戶離開驗證者列表

輪詢信息

驗證者投票

隨機數，用于隨機選擇提案人和委員會

提案人選擇

在提交區塊之前，需要選擇驗證者作為提案人。以太坊1.0中提交下一個區塊的權力取決于礦工的算力。如果礦工的處理能力很大，則該礦工有很大可能被選為下一個區塊的生產者。

在以太坊2.0中，產塊節點的選擇基于隨機數；在區塊鏈系統中很難生成高質量的隨機數。但是，POS協議要求隨機數的源是分布式的，可驗證的，不可預測的和不可替代的。

使用隨機數從一組驗證者中選擇提案人，使驗證者無法知道誰被選中。這樣可以防止它們合謀發起攻擊。

在信標鏈中每6秒生成一個區塊。這6秒也稱為時間槽間隔期（slot gaps）。在每個間隔期間，選定的提案人從信標鏈的先前區塊的驗證者那里收集所有選票，并使用它們形成一個新區塊。

委員會

在將提案人提議的區塊輸入信標鏈的主鏈之前，需要對其進行投票。

委員會可以對提案人提議的區塊進行表決，通過表決的區塊可以收到最終確認。理想情況下，如果可以快速收集選票，則委員會中的成員最好都是系統中的活躍驗證者。

主鏈選擇規則

在以太坊中，最長鏈由算力決定，而以太坊2.0的信標鏈則使用POS算法。因此，將需要一套不同的規則來確定每個人都需要遵循的分叉鏈（注：即主鏈）。信標鏈通過使用LMD GHOST（Latest Message Driven GHOST）來解決此問題。此方法涉及一種基于消息或換句話說通過投票運行的算法。一般來說，票數最高的分叉鏈將被視為主鏈。

笑臉代表投票信息。每個區塊中的數字代表投票總數，即該區塊的權重。

在上圖中，盡管頂部鏈是最長鏈，但綠色鏈是主鏈。

分片鏈是以太坊2.0網絡未來可擴展性的核心特征。

分片是指將數據庫中多個節點（例如去中心化數據庫或其他類型的數據庫）的數據處理職責分開，從而允許同時進行交易、存儲和信息的處理。

分片的概念與當前以太坊1.0的模型有很大不同，后者需要所有全節點來處理和驗證每個交易。

信標鏈將監視分片鏈的運行。

驗證者抵押32個ETH后，將其隨機分配給某個分片鏈以進行驗證（此處的隨機性可確保驗證者的分配路徑不可預測，否則將面臨被操縱的風險）。

eWASM

在第二階段，隨著新虛擬機eWASM（以太坊版WebAssembly）的引入，分片鏈將從相當基本的數據標記形式演變為完全的交易鏈，從而承擔起擴展以太坊網絡的職責。

為了維持區塊鏈生態系統的正常運行，節點必須在虛擬機中執行交易和智能合約。以太坊1.0的虛擬機為EVM。切換到以太坊2.0后，以太坊網絡的虛擬機將升級到eWASM，這是一個基于WebAssembly的虛擬機。按萬維網聯盟（W3C）的標準WebAssembly是開源的。

由于WASM支持多種編程語言，因此eWASM可以讓任何語言編寫的智能合約都能運行在以太坊上。與Ethereum 1.0的EVM相比，EVM僅允許以Solidity編程語言編寫的智能合約運行在以太坊上。

ETH 1.x是以太坊1.0系列升級的代號，因為以太坊2.0全面啟動需要2-3年，這意味著當前的以太坊仍將繼續運行。階段0的信標鏈和階段1的分片鏈將在1-2年內完成。將于階段2實施的eWASM將于2022年某個時候完成。

以太坊2.0將被部署為獨立的區塊鏈，因此它不會取代以太坊1.0，這意味著以太坊1.0的區塊鏈需要在未來5至10年內保持持續發展。

以太坊1.x的開發者仍將繼續優化以太坊性能，尤其是在layer 2協議上擴容。

比如Optimism團隊近期宣布啟動Optimism的第一階段測試網，同時宣布了邁向主網上線的路線圖。Optimism并不是唯一正在實現optimisitic rollup的團隊，Fuel的rollup也在向測試網邁進，Arbitrum也在做一個rollup。Loopring、zkSync 實現的基于zk-rollup的rollup方案已經上線，基于Starkware技術的Deversifi也已經上線。plasma方案的OMG的主網測試版上線。

參考資料：

slasher：a punitive proof-of-stake algorithm

ethereum launch process

ethereum 2.0：the road to being the worlds computer

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