从信标链、分片到状态执行谈谈ETH2.0

以太坊 1.0 是一群人杂乱无章地尝试建立世界计算机 ; 以太坊 2.0 将是实际上的世界计算机。

——Vitalik Buterin

以太坊就像高速公路，以太坊1.0也就是当前相当于只有一条路，这条路的容量有限。当在路上行驶的车辆少时路上会很顺畅，但是当节假日出行的车辆多的时候，只有一条路难免会堵塞。这条路需求越大时候，你就需要升级这条路的基础设施，这也就是以太坊2.0的升级简单理解。

以太坊1.0是通过工作量证明（POW）机制，以太坊的每个节点都必须各自执行记载到区块中的每个计算，以确保所有参与者都遵守规则，这个过程要耗费能源和运算资源。此外以太坊的节点遍布世界各地，不同的节点之间存在较高的网络通讯延迟，计算能力也各不同。就此来说如果短时间内处理过多数据，只有大型数据中心才能在这个网络中充当节点使用，那么这样容易形成垄断，便会极大地削弱以太坊的去中心化程度。

以太坊2.0的目标是提高以太坊的可扩展性、安全性和可编程性。不同于以太坊1.0只能达到15 TPS的吞吐量，以太坊2.0每秒可处理上千至上万笔交易（甚至更多），同时不用降低其去中心化程度。实际上，以太坊2.0想引入一种经济安全性更强的共识机制，叫作权益证明（PoS），而不是沿用比特币和以太坊1.0所用的工作量证明（PoW）。

接下来我们就来谈谈ETH2.0的三个阶段。

ETH 2.0 的三个阶段

阶段0：信标链实现

以太坊 2.0 的主链称为信标链（Beacon Chain），可以理解人体的心脏器官，它可以让以太坊系统在和谐与共识中有序运行。信标链中引入POS链，它在运行时候也将与以太坊的PoW链平行运行。

信标链的主要职责是维护一组 PoS 共识的验证者 , 提出并验证新区块 , 并添加到链中。信标链会产生每个验证者须质押 32 个 ETH。信标链还随机选择由 120 个验证者组成的委员会作为分片链 ,见证消息，这是对分片数据可用性和信标链有效性的投票。

对于32个ETH门槛其实不高，也是鼓舞大家对ETH2.0的参与，但是如果你故意做出错误的决定或者偷懒不做检查和处理，系统会评判到你会做出相应惩罚，从你的32个ETH中做出扣除。

信标链的第 0 阶段将是极其基础的 , 既不支持智能合约 , 也不支持帐户 , 但它将为下一步的发展奠定基础 , 如分片和升级的以太坊虚拟机eWASM。并且每个信标链的“业务线”至少由128位验证者组成。而一个恶意攻击者能够控制2/3委员会成员的可能性低于万亿分之一，所以对于以太坊的权益证明生态提供了技术性的保障。

阶段1：分片

解决以太坊的诸多问题，以太坊 2.0就要多搞一些链出来，以此来解决吞吐量的问题，也就是分片链。

当以太坊在系统理想的情况下运转时，每12秒就会有一个信标（链）区块和64个分片区块产生。这个64个分片都是为信标链打工的状态，这就跟每个生产线上的工人是一样的，每组成员是随机的，在自己的生产线处理和验证好所经过自己手上的交易。然后总体都会有一个奖励池，工作完成大家都会从这个奖励平均获得奖励，奖罚公平。

当然作为包工头的信标链会紧跟64个分片链头监督工作，由于一个信标区块中有64个分片，因此至多可以容纳64个交链。

这也就意味着，过去以太坊每秒只能处理几十笔交易，而有了64条分片链，性能就提升了64倍，可以处理每秒上千笔的规模的交易，增强了其扩展性和安全性。

阶段2：状态执行

以太坊产业发展峰会上，以太坊基金会核心开发者Jake Lang指出，现有的以太坊智能合约虚拟机EVM的问题存在种种问题：如过于复杂，性能低，以及仅支持编程语言和开发工具有限。引入WebAssembly，eWASM恰好能解决这些问题，它能提供可执行的二进制格式、非常类似于传统计算机的体系架构、高效且支持多种编程语言及开发者工具，还能够向后兼容EVM，因此eWASM是以太坊智能合约的未来。

eWASM支持C/C++、Rust的开发语言，在数据处理方面，EVM只支持32位的数据，而eWASM支持64位的数据。eWASM代码执行速度也较比EVM快，硬件代码级别增强，减少甚至消除预编译。

总的来说，eWASM 虚拟机是引入执行层，这一阶段将会变成我们熟悉的以太坊。这个阶段是以太坊 2.0 各个重要功能汇聚，分片链升级，允许钱包转账，执行合约。

随着基于?以太坊网络（Ethereum）的经济的增长，从长远来看，人们可以期望看到 ETH 作为一种独特的资产在机构投资组合，甚至央行储备中获得一席之地。

最后，在实现完全过度到 PoS机制的道路上还有很多技术障碍，抛开使用 PoS机制的生态系统的最终状态的不确定性不谈，作为一种金融资产，这种潜在风险意味着?以太坊（Ethereum）正在变得过于危险，不容忽视。

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编译者/作者：数字货币百晓生

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