以太坊的回顾与展望：ETH还有想象的空间吗？

从2020年年中至今，ETH展现出惊人的上涨态势。MXC抹茶交易数据显示，截止1月27日，ETH达到1473USDT，创历史新高。

数据来源：MXC抹茶交易平台

在过去的5个多月里，ETH最高涨幅达到376.69%，而BTC同期最高涨幅325%。

吴说区块链认为，以太坊在牛市的超额上涨，主要得益于四个方面：大户囤积、Eth2.0质押导致流动性紧缩、投资者对ETH的交易热情、机构加持。

在过去的两周里，持有至少1万枚ETH的鲸鱼地址数量从1171个增至现在的1220个，增加了4.2%；当前Eth2.0抵押质押的ETH达到2301988枚；灰度公司当前灰度ETH持有量为2934107枚。

有媒体预计，2021年8-9月份进入下一阶段，随着Eth2.0的推进，ETH质押数的增加，市场上流通的ETH将会进一步减少。

在数字资产领域的过去13年里，能历经过BTC、ETH、DOT，并从一开始看透他们的价值，是一件幸运的事情。本文将从Eth2.0之前来回顾以太坊从PoW到PoS的进化路线。

Casper最初的设计

探讨任何一条公链，无法绕开共识算法这个核心概念。2013年，PoS算法并没有被写进以太坊白皮书。

“尽管比特币区块链模型非常简陋，但是实践证明它已经足够好用了，在未来五年，它将成为全世界两百个以上的货币和协议的基石。”

这是出自以太坊白皮书的一段话，以太坊从最开始就采用了比特币区块链?PoW工作量证明机制。

比特币的工作量证明（ProofofWork）是通过消耗大量算力寻找合理的随机数生成区块验证。

在Vitalik看来，PoW不仅“交通”拥堵、浪费能源，而且逐渐迈向了中心化道路。

因为随着挖矿难度的增大，ASIC专业矿机应用而生，ASIC专业矿机的出现，造成了算力垄断的局面。

PoS——权益证明，是根据每个节点的代币持有量与持有时间之积来决定记账权的机制。举例来说，如果你本金与时间之积越大，你就越有优先记账权，记账后乘积被销毁，这个过程被称作“币天销毁”。

相比于PoW的算力证明，PoS机制可以有效减小能源消耗、缩短共识时间、避免算力中心化矿池“作恶”。

虽然在以太坊之前已经有PPCoin使用PoS这样的先例，但当时PoS的研究和实现都还很不成熟。《以太坊爱好者》阿剑认为：“PPCoin运行过程中出现了很多问题，比如‘理性分叉’问题（也被称为‘无利益相关’问题）。当时以太坊研究者们还没有找到一种足够安全的PoS机制。”

VitalikButerin在《Casper的过去、现在和未来》一文中曾提到：“以太坊的权益证明研究开始于2014年1月，是从‘剑手协议’开始的。”

Casper(security-depositbasedeconomicconsensusprotocol)即以太坊的PoS股权证明协议。Casper的共识协议可以通过对保证金的直接控制来约束验证人的行为，这是与经典PoS股权证明的不同之处。

2014年4月，一个名为Vlad·Zamfir的人以志愿者身份参与到以太坊的开发。根据Vlad的说法，Vitalik也是在那一年的维也纳比特币峰会上和他提出“剑手协议”这个概念。

“如果你在同一个层级的分叉上同时签署了两份协议，那么你就会失去你所能得到的区块奖励。”这是Vitalik为了解决无利害关系（nothingatstake）时提出的想法。

后来，Vlad正式加入以太坊的开发，并在“剑手协议”的基础上指出“让验证者存储保证金，而且数额要比奖励大很多，以此驱逐贿赂攻击”。

当时，Vitalik和Vlad正着手解决贿赂攻击问题（没有保证金存款的PoS协议很容易被低成本贿赂给击败）。

2015年初，Vlad遇到了一个名为MatthewWampler·Doty的人，Matthew和Vlad提到了保证金的概念：

“在未来将会产生一个持有多于2/3的安全存款保证金的Tendermint验证者卡特尔（垄断联盟），因为构建最终的区块并不需要其余验证者的参与（这些‘非卡特尔验证者’只持有少于1/3的安全存款保证金）。这些少于1/3的节点将被屏蔽，以至最终被移除出验证者名单。一组新的持有多于2/3（现在总量会少一点）的安全存款保证金集卡特尔将随之产生，并且这一过程将会一直持续运作到仅剩（最多）两个验证者存在。”

Vlad醍醐灌顶，着手研究“卡特尔验证”，并将这一理念加入到了“剑手协议”当中，这就是Casper最初的设计：剑手协议+保证金。

2015年3月，以太坊开发者VinayGupta在博文中写下了以太坊的四个发展阶段：Frontier（前沿），以太坊启动；Homestead（家园），从alpha走向beta版；Metropolis（大都会），开发Mist和用户交互界面并提升用户体验（当时的预期）；Serenity（宁静），实现权益证明。

向PoS机制迈进

2018年，以太坊有两个开发团队，一个负责以太坊（以太坊1.x版本）的开发和维护，一个负责以太坊2.0的开发。当时的君士坦丁堡分叉就停留在以太坊1.x版本范围的升级。

以太坊2.0，是相对于现阶段的以太坊而言。2.0将从宁静（Serenity）计划开启，向PoS股权证明机制迈进。

当时CasperPoS机制的开发采用两个版本：VitalikButerin?版的CasperFFG混合证明和VladZamfir版的纯权益证明CasperCBC。

根据《Eth2.0工程指南》的作者JamesPrestwich的阐述，以太坊2.0测试网预计在2019年第一季度推出。千呼万唤，Eth2.0最终还是在2020年年底才推出，但为时未晚。

Eth2.0初期，信标链将与Eth1.x 相互独立，不具有任何功能，Eth1.x链按照原有的 PoW 机制出块，信标链按照PoS机制出块。也就是说，Eth1.x代币ETH将和Eth2.0阶段信标链上的代币BETH在各自的链上共存。

Eth2.0当前阶段，用户可以将通过智能合约将ETH单向兑换为BETH，也可以选择不兑换，但不可反向兑换；在 PoW 链上将ETH锁进相关的合约，可以获得参与信标链的验证者资格，并得到 BETH奖励，但在信标链上，新的BETH无法退回到 PoW 链上； 在信标链上参与Staking获得收益，最低参与门槛为32x个ETH才能成为验证者，且冻结期可能达1-2年，中途不能赎回，具体冻结时间由Eth2.x的进展决定。

在信标链分片阶段，信标链将产生1024个分片，每个分片有一个地址。CasperFFG信标链采用二次随机选举的方式完成出块验证并防止验证者作恶。

验证者需要向分片地址投入32个新以太币作为押金。信标链每隔64个块（1分钟出10个块）会随机选出128名验证者作为待定委员，再由信标链在从128名待定委员中随机选择出一定数量的委员组成委员会。

被选中的委员可以在各自的区块上进行验证产生新的区块，但委员的“任职”期限仅为6.4分钟，6.4分钟后的区块控制者将在下一届的新委会中诞生。

以太坊的PoS权益证明，虽然本质上属于链下治理，但处理细节上则以技术手段来强化链上治理。值得注意的是，在向PoS转换的过程中，以太坊开发者曾在升级过程中加入EIP-1234协议。

该协议由?AfriSchoedon于2018年7月19日提出，协议建议将难度炸弹延迟12个月，并将矿工奖励由3ETH减少到2ETH。该提案在2018年8月31日以太坊开发人员视频会议上被通过，并在以太坊君士坦丁堡硬分叉时执行。

这是一个温水煮青蛙的策略，以太坊的挖矿难度随挖矿时间成指数增长，即每产出10万个块挖矿难度指数扩大一倍。

以太坊2.0构架图来自?Hsiao-WeiWang

随着挖矿奖励的减少和难度炸弹的影响，信标链在各方利益者取得共识的时候，出块到足够长，信标链会变成主链，以太坊1.x变为侧链。此时，信标链将分片成Shardchain。

探索中的曲折

2015~2016年，Vitalik和Vlad对PoS的研究依然处于摸索阶段，而可扩展性研究中的“渔夫两难”和“投注共识”问题又花掉了以太坊开发团队大部分时间。

Vitalik后来总结：“我们在解决PoS、可扩展性中的一些核心问题上遭遇了一系列失败，Vlad悄悄地暂停了他在CasperCBC中的所有工作。”

TheDAO事件、DoS攻击，更让以太坊团队在长达6个月的时间里几乎无暇顾及之前的研究方向。

直到2017年，Vitalik和Vlad的Casper研究出现了转机。先是以太坊开发了一个名为最小罚没的协议：一旦在某轮中某区块获得2/3的验证者同意，该区块的父块便被敲定，最小罚没条件是CasperFGG的核心思想。

FFG是以太坊在过渡阶段的PoW+PoS混合共识机制。在FFG最初的设计中，Vitalik将一个权益证明协议叠加在以太坊的工作量证明协议上，即区块仍将通过工作量证明来挖出，但每50个区块中将有一个权益证明检查点（PoS块）来评估确定性（Finality）。

Vitalik兴奋地讲到：“这会是一种可以让我们快速转向混合共识的机制，并且对现有区块链造成的冲击也最小，然后理论上我们将有可能升级为完全的权益证明。”

为此，以太坊开发团队还做了一个Python测试客户端，用不同的VPS、服务器和电脑通信来做测试。

Vlad在2017年也发表了CasperCBC的论文。与FFG不同的是，CBC强调"建构中修正"，协议规定：

你正式地但只是部分地指定协议。

定义该协议必须指定的属性。

从满足所有它被规定去指明的属性中推导出该协议。

CBC协议中有一个叫做预估安全预言机，在设定提出一个合理估计的错误的例外情况，列出所有在未来可能发生的错误，在给定区间内，其正确性是由其建构过程来保证。CBC属于纯PoS股权证明，预计将在以太坊3.0中实现。

延迟“炸弹难度”也是在这个时候开始被提出。2017年6月21日，EIP-649协议提出在君士坦丁堡升级中延迟炸弹难度，将平均阻塞时间减少到15秒以下，同时区块奖励从5ETH减少到3ETH，为以太坊的过渡赢取时间。

2018年，已经有多个以太坊开发团队各自尝试分片技术的实现。Vitalik认为：“在分片这一边，最终变得越来越清楚的是——让分片系统的核心放在PoS链上会给我们带来更高的效率。”

“变成PoW链上的一个合约，我们就不得不处理EVM的开销，应付Gas机制，应付不可预测的PoW区块时间；PoS+分片可以带来更快的出块时间等一系列好处。”

这时候“权益证明协议叠加在以太坊的工作量证明协议上”被放弃，取而代之的就是以太坊2.0的CasperPoS+Sharding（分片）技术。

持续的争议

Vitalik个人博客简介倒数第五行上写着：?Religion:crypt。

早在2014年，Vitalik就说过：“股权证明仍然是加密货币领域最具争议的讨论之一。”时至今日，不同的人，对共识机制问题依然有不同的看法。

“减少了能源的损耗，它不再需要通过挖矿这个方式，从理论上来说，PoS会大大降低中心化风险。”非矿工群体认为PoW比PoS先进。

矿工群体认为，PoW没什么不好，挖矿支付的电费实际上是靠经济的作用来提高PoW数字资产的安全性。那么大的资产，才需要那么多的电费来维护它的安全和运转。

共识机制问题，业内争论不休，如果上升到人类的社会治理层面，无非你管的多好，还是你管的少好。安全一定的前提下，弱中心化管理，必然带来效率问题。

但不论如何，我们应该以发展的眼光看待问题。从2020年年中至今，ETH展现出惊人的上涨态势。MXC抹茶交易数据显示，截止1月27日，ETH达到1473USDT，创历史新高。

在过去的5个多月里，ETH最高涨幅达到376.69%，而BTC同期最高涨幅325%。

吴说区块链认为，以太坊在牛市的超额上涨，主要得益于四个方面：大户囤积、Eth2.0质押导致流动性紧缩、投资者对ETH的交易热情、机构加持。

在过去的两周里，持有至少1万枚ETH的鲸鱼地址数量从1171个增至现在的1220个，增加了4.2%；当前Eth2.0抵押质押的ETH达到2301988枚；灰度公司当前灰度ETH持有量为2934107枚。

有媒体预计，2021年8-9月份进入下一阶段，随着Eth2.0的推进，ETH质押数的增加，市场上流通的ETH将会进一步减少。

在数字资产领域的过去13年里，能历经过BTC、ETH、DOT，并从一开始看透他们的价值，是一件幸运的事情。

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编译者/作者：BitPanda

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