以太坊革命性升级即将到来解析以太坊2.0将带来的5大变化

以太坊2.0已经酝酿了一段时间，可以说是以太坊网络近几年最大的变化，旨在解决当前以太坊令人诟病的问题：如PoW消耗过多能源，高昂的Gas费，速度低下等方面。

V 神和 Ethereum.org 都估计以太坊合并将在 2022 年第二季度完全交付，合并后以太坊将去掉工作量证明的碳或能源足迹，交易成本便宜几个数量级，更重磅的是合并后每天销毁的ETH将超过发行的ETH。

最近ETH的涨幅似乎反应了市场对这次ETH 2.0合并升级信心十足。

要了解以太坊升级的必要性，你需要了解以太坊目前的缺点。这里有几个关键问题：

高 Gas 费：“Gas”是以太坊网络发展的原因。这是支付给提供计算能力来运行网络的矿工的费用。天然气价格是基于以太坊网络资源需求的可变市场价格。需求越高，gas费用越高。某人愿意支付的gas越多，交易执行的速度就越快。这意味着当以太坊应用程序的受欢迎程度飙升时，gas 价格可能会变得高得令人望而却步，有时执行交易的成本比交易代币的价值还要高。例如，在某些时候，购买低成本 NFT 的 Gas 费可能比 NFT 本身的价格还要高。

电力使用：目前，在以太坊区块链上建立共识是基于必须由以太坊网络上的节点解决的密码难题，这被称为“工作量证明”。以太坊越受欢迎，验证其区块链所需的计算工作就越多，这使得网络上的节点使用更多的电力。这反过来又 引发了频繁的批评，即运行以太坊网络会产生污染，破坏我们的自然环境。

磁盘空间使用：随着以太坊网络规模的增长，运行一个节点变得更加困难，因为以太坊区块链历史占用了更多的磁盘空间。这限制了谁可以运行一个完整的节点（通过提高运行一个节点的价格），从而限制了网络上的节点数量。

网络拥塞：在计算需求高的时候，以太坊的工作效率低下会导致节点之间的通信出现网络拥塞，从而减慢智能合约的执行速度。这种拥塞限制了可以在以太坊网络上合理运行的应用程序的复杂性。

GPU 价格：以太坊的共识算法（称为“ Ethash ”）经过专门设计，可在消费显卡上进行盈利。以太坊网络对计算的需求越高，矿工获得的报酬就越多（gas 费），这使得他们想要购买更多的 GPU 来赚更多的钱。反过来，这可能会导致 GPU 短缺，从而导致显卡价格飙升。高 GPU 价格对 GPU 的其他应用（例如游戏和神经网络）产生了巨大影响。

以太坊升级将带来的 5 大变化：

1.共识机制的改变 PoW到PoS：

目前的以太坊存在和比特币一样的共识机制——工作证明（PoW）。尽管 PoW 区块链去中心化且安全可靠，但它们要求矿工使用高计算能力来解决复杂的加密问题（竞争交易验证权），因而减慢了链上交易速度。算力的竞争提高了能耗，让 PoW 区块链饱受环保主义者的批评。

以太坊正在从 PoW 转向 PoS 共识机制。PoS 是一种替代共识机制，允许验证者通过质押治理 Token 来进行验证。权益证明用验证者和权益替代了矿工和电力。 验证者取代矿工成为维护网络状态的个人，随后，以太坊通过分析多种因素（如赌注大小、持续时间等），相应地选择随机验证者。

通过质押的 ETH 而不是能源密集型挖矿来保障网络的安全：这是实现以太坊愿景的一个真正令人兴奋的步骤--更多的可扩展性、安全性和可持续性。

PoS?如何在以太坊上运作：

1.可以在每个时隙创建区块，持续 12 秒。

2.网络随机选择一个验证者作为每个时隙的提议者。

3.如果指定的验证者错过了提出区块的机会，则网络将没有该时隙的区块并进入下一个时隙。

4.在每个时隙期间，验证者将轮流提交证明（投票给主链）。

5.投票决定每个时期的区块（一个时期为 6.4 分钟，由 32 个时隙组成）。

6.每个验证者在每个 epoch 提交一次他们的证明。

7.最终确定至少需要 2 个 epoch（≈ 12.8 分钟）。

8.验证者还将相互监视恶意行为。

9.如果他们观察到另一个验证者在同一个时隙中提出两个区块或提交与自身相矛盾的证明投票，他们可以提醒网络。

10.网络将奖励告密者并惩罚违规者。

11.每个时期都会处理奖励，惩罚和削减。通货膨胀奖励是指验证者因开展工作而获得 ETH。正确提交证明并在提议区块时包括其他验证者证明会产生 2% 到 22% 的质押奖励，具体取决于整个网络的质押量。

12.如果验证者未能保持在线并执行他们的计算责任份额，他们的区块奖励将适度减少（他们离线的每个 epoch 损失 67K Gwei），以激励验证者尽可能保持在线。惩罚金额被故意设置得较低，以便具有低连接性的诚实验证者仍然可以获得积极的质押奖励。

2. 降低 Gas 费

高额的 Gas 费是普通用户尝试以太坊的主要障碍。Gas 费根据交易需求而波动。短时间内的大量交易通常会堵塞以太坊，在这种情况下，矿工更愿意选择提供较高 Gas 费的交易。然而，当以太坊采用 PoS 时，交易处理会更简单，并可以避免因未处理交易堆积如山造成的堵塞。

3. 提高网络吞吐量

分片是继以太坊合并之后的以太坊又一重要升级。分片将数据库横向分割成多个分片链，所有这些分片链都可以独立于主网处理交易。Ethereum.org 预测在 2023 年分片交付时，将有 64 条分片链可用。每条链都可以验证交易以分担以太坊主网的负载，从而显著提高网络吞吐量。

4. 降低硬件要求

从 2013 年到现在，比特币的开采难度增加了 27.9 万倍。这意味着需要昂贵的高级矿机产生足够的算力来和同行竞争，目前的以太坊也面临着同样的问题。

设备的高门槛不利于吸引更多的验证者参与到网络的保护和建设中。

以太坊向 PoS 过渡意味着算力的竞争将变得不那么严重。验证者不一定要有超级矿机，服务器级别的设备就足够了。

5. 扩大以太坊生态系统

大量的 Dapp 运行在以太坊上，包括链游 Axie Infinity、CryptoKitties、DeFi 协议 Uniswap、Yearn 和各种 DAO 等。

高负载对 EVM 的负面影响显著，让网络处理速度急剧下降。EVM 很难打补丁，因为它的代码使用一种叫 Solidity 的复杂编程语言编写。根据以太坊主要开发者的说法，以太坊 2.0 将引入由万维网联盟设计的以太坊 Web Assembly（eWASM）来取代 EVM。

虽然以太坊 2.0 能否成功还不得而知，但以太坊 2.0 升级带来的诸多变化和总体迹象是比较积极的。

升级如果成功实施，将彻底改变以太坊的基本面。凭借更低的 Gas 费、更高的可访问性和更好的用户体验，以太坊很可能成为区块链技术的领导者。这是朝着更好的以太坊迈出的一大步，也将会是区块链/加密货币历史上的一大步，以太坊2.0或许真的是区块链即比特币-以太坊之后的第三次行业革命，目前布局ETH真的是一个不错的选择。

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编译者/作者：领航员kol

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