最近围绕ETH存在诸多炒作，以太坊2.0真的会一飞冲天吗？

原文戳这里(????)=?The State of Eth2, June 2020

“Eth2是一个可扩展的POS基础设施。”

如果你在过去的6个月里听过我的演讲，你一定听过我一次又一次地说。Eth2是为以太坊构建的，最终将成为以太坊。它的目标是为当前的以太坊主网提供一个更安全、更可伸缩的环境，对目前的工作方式提供最小的干扰。同时，它为我们的成长提供了一个升级的环境。

在Ethereum推出之前，人们就知道一个单一的区块链范式将不能提供足够的带宽来作为一个新的去中心化互联网的主干。与以太坊相关的POS和分片研究可以追溯到2014年，POS和分片的目的都是为了回答以下问题:给定一定数量的资本支持加密经济体系，我们能否在提高安全性和吞吐量的同时仍允许消费类硬件参与共识并遵循链?虽然我不会在这里详述其历史，但这一探索花费了数年时间，并且有许多错误的开始。最后，答案是肯定的，并在eth2项目中表现出来。

Eth2是一个雄心勃勃且已进行多年的项目，将分阶段推出。这已经被广泛地记录和讨论过了，在此我将给您一个快速的、不那么技术性的介绍。

阶段0

阶段0，信标链，是新共识机制的核心。这是所有系统级活动和编排发生的地方。阶段0就是要与遍布全球数千个节点的数十万个共识实体（验证器）达成共识。

由于在阶段1+中将验证器的子集分布在各个分片上的技术要求，我们需要能够处理大量的验证器。很多工程复杂性都源于这一需求。其他非分片的、POS机制有100个或1000个验证器，但Eth2被设计为至少有1.6k个验证器，并且预计在几年内将达到数十万个。

阶段1

阶段0是关于达成共识，而阶段1是关于在很多事情上达成共识，这种“东西”以许多分片链的形式出现。您可以将分片链视为其自己的区块链，其复杂性与今天的以太坊大致相同，但生活在eth2共识之下（即生活在信标链之下，并由信标链构建和控制）。信标链的验证器被随机分配短期任务来构建和验证分片链，并对对每个链的状态，可用性和有效性做出加密经济承诺，并返回到核心系统。

今天，我们预计将有64个分片启动，并且系统可用的总数据在1～4 MB / s的范围内。

阶段1.5

1.5阶段是将以太坊主网作为一个分片（作为第1阶段创建的许多分片之一存在）集成到新的Eth2共识机制中。它不是由POW挖掘算法构建的以太坊，而是由eth2验证器构建的。对于现有的应用程序和用户，这种共识机制的热交换在很大程度上是透明的。应用程序将继续发展，但是开发人员现在将拥有一个功能更强大的系统(更好的安全性，适当的经济最终性，更多的用于汇总的第1层数据和其他有趣的应用程序)。

阶段2

阶段2是在更多的分片上添加状态和执行，而不仅仅是原始的Ethereum分片，这有很多种形式。弄清楚哪种形式及其背后的细节，是当今研究和原型设计的热点。接下来我将这一点进行更多的讨论。

好的，我们已经完成了所有这些阶段，而阶段0实际上感觉就在眼前。但是该路线图听起来似乎还很长。在升级阶段，我实际上对eth2有什么期望？

好问题!总的来说，期待一波升级浪潮，在每一个步骤中越来越多地接触到以太坊和社区。作为用户，您可以及早参与第0阶段的抵押，或者你可以等待Ethereum在第1.5阶段完全迁移到eth2(从dapp开发人员和用户的角度来看，这个过渡应该是无缝的)。无论您选择如何参与以及在哪个阶段参与活动，都有重要的里程碑和好处值得关注，因为这一切都将开始推广开。

首先，我知道你们很多人都是ETH的铁杆持有者，并且急于参与到抵押行动中。对于所有潜在的验证者，特别是业余爱好者，阶段0是为您准备的。阶段0有其自身的风险和时间跨度，这将使它对一些参与者没有吸引力，所以我个人希望这个阶段对爱好者和长期的以太坊信徒都是有益的。这是一个独特的机会，进入实地，帮助影响远景，并获得你作为Ethe2的早期采用者的奖励。

那么第一阶段呢?在Ethereum整合到eth2之前，我们能用这些数据做些什么有用的事情吗?

即使没有本地计算，第1层数据也非常有用 事实上，在过去的12个月中，最有前途的第二层扩展解决方案就是这些所谓的“rollup”链，它可以扩展第二层数据的可用性。预计eth2数据层将为以太坊提供1～4 MB / s的数据可用性，这在与rollup技术结合使用时可转化为巨大的可扩展性。但是由于以太坊最初的脱节性和开始时的新分片宇宙，因此很难对eth2分片数据进行声明。通过本地BLS(新的eth2签名算法)预编译，我们可以编写一个高效的eth2轻量级客户端作为一个可靠合约，使Ethereum应用程序能够在集成1.5阶段之前对eth2中的数据进行声明。

如上所述，阶段1.5是巨大的。Eth2是为以太坊而造的，在这一点上，Eth2变成了以太坊。我们所知道和喜爱的所有应用程序都集成到升级的eth2共识机制中，保留了我们惯用的功能集，同时打开了安全的权益证明共识的广阔新局面，并通过本地访问高度可扩展数据层。我认为这是过程的重点，这是我们取得巨大成功的时刻，我们将以太坊完全锚定在其新现实中。

除此之外，随着时间的推移，通过在额外的分片链上启用状态/执行，可能会获得额外的可伸缩性收益，这可能以EVM或名为eWASM的新VM的形式出现。无论选择何种VM，现有的Ethereum EVM分片和新的分片链都将能够通过信标链进行本机交互和通信，完成多执行、分片化的愿景。

这是一个旅程，但是在此过程中会有很多收获。

如此多的验证器

分片的一个关键组成部分依赖于一致意见参与者(验证者)的随机抽样进入委员会，以验证协议的一个小节(如切分)。如果协议中有足够多的验证器，并且攻击者具有假设的最大规模(比如控制1/3的验证器)，那么从数学上讲，攻击者不可能超过任何一个委员会并破坏系统。这使我们可以设计系统，以便具有消费类计算机的任何人（例如笔记本电脑甚至旧手机）都可以成为验证器。

这就是为什么分片难以置信，同时又很难。首先，我们必须有足够的验证器来保证随机采样的安全性:这意味着eth2拥有比大多数(我认为是任何)其他验证协议更多的预期验证器。这在过程的每个层级中都引入了挑战-从研究到共识机制规范，网络，资源消耗和客户端优化。每个附加的验证器都会在系统的每个阶段引起系统上的负载，必须对此加以考虑。Eth2客户团队已经完成了管理成千上万验证者共识的艰巨任务，因此我们可以安全有效地集成第1阶段中的许多分片。

如此多的分片

使我们难以构建的另一个基本设计决策是，在以太坊中，我们选择获得可扩展性而又不牺牲去中心化。

如果我们不关心用户是否能够验证自己的链，或者是否保证数据对网络是可用的，那么将区块链扩展到每秒数万个交易并不困难。分片共识机制的复杂性是必需的，这样系统就可以被分解成小而有效的块。制定和实施这样一个共识机制是一项非常困难的任务。

如此多的客户

以太坊的核心原则是协议第一。Ethereum是组成协议的抽象规则集，而不是那些规则集的任何具体实现。为此，Ethereum社区从第一天起就鼓励了许多客户端实现。在今天的以太坊网络上，它的形式是besu, ethereumJS, geth, nethermind, nimbus, open-ethereum, trinity，和turbo-geth。而在eth2的景观中，这表现为cortex, lighthouse, lodestar, nimbus, prysm, teku, and trinity.

多客户端范例有许多显著的优势:

拥有许多客户可以更广泛地探索思想、算法和架构(每个客户都有自己的方法和观点)。在这个过程中有一个健康的交叉，因为我们都构建了更强大的系统。

客户通常有不同的设计目标。随着时间的推移，这将导致用户和应用程序更加多样化。客户端可能或多或少地关注以下方面——性能、安全、水平伸缩、UI/UX、轻量级客户端、浏览器、资源受限设备，等等。

由于在主网上有许多生产级的客户端，一个可以使任何一个客户端崩溃的重大攻击(例如DoS攻击)会遇到弹性，因为其他客户端都很强大。早在Ethereum的历史上，在“DoS攻击”期间，当时一系列DoS攻击能够降低成本和均势，但绝不会同时出现。

每个客户端都充当通往编程语言社区的门户。客户在一种特定语言中的基础开启并邀请在该语言中的实验和创新。围绕客户端的基础工具常常像滚雪球一样形成一个由该语言的工具和贡献者组成的强大的生态系统。多客户端范例增强了以太坊的吸引力。

这些明显的优势也带来了一些困难:

规格和测试必须是密封的，以避免在主网上意外分叉。如果协议只有一个实现，那么该实现就成为协议。在单一客户机的情况下，如果在主网上出现了某种一致的“bug”，那么它就会成为协议的现实。从纯粹的角度来看，这不是很好，但它消除了意外分叉的任何风险。作为对这一困难的一个反击-如果我们有一个健康的客户机分布在主网上(例如，没有一个客户机有超过1/3的节点/验证器)，即使面对一个客户机有一个一致的问题，网络仍然可以生存。

与单个客户端相比，协调N个客户端最多产生线性开销，但在某些情况下可能导致二次开销(N^2)。我们使用了一些技术来减少这种开销——例如共识测试套件(以及网络测试套件)——但它总是会在某种程度上存在。

在过去的两年中，阶段0 eth2客户端已经成为相当复杂的软件，能够处理跨越数千个节点的成千上万个验证器的分布式共识。我们目前处于测试网阶段，每天都在一点点接近发布。我以为最后一英里会很长，事实证明确实如此。

我要求你在发布前的这段时间，走出你的舒适区，尝试多个客户端。它们之间有很多权衡，你必须亲自动手找出最适合你的方法。如上所述，Ethereum在多客户端范例中运行。为了获得这种范式的好处，我们需要用户运行一组不同的客户端(以在所有类型的客户端上创建健康的分布)。

除此之外，该协议还内置了反相关激励措施。在一些极端的情况下，一个主要的客户端意外地导致验证器离线，或者犯了一个令人讨厌的错误，如果你的验证器的行为与那个客户端相关联，那么你将比你做错了什么但与别人没有关联的事情受到更大的惩罚。换句话说，在这些情况下，运行少数客户端比运行拥有大量网络的客户端要好得多。

要绝对清楚的是，如果有一个以上的可行和安全的客户端，你的责任是运行少数客户端软件，以促进一个健康的客户端软件分布在网络上。

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编译者/作者：风展

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