区块新看点|以太坊2.0:POS,分片和Beacon,这有你想了解的一切!

摘要：以太坊即将到来的2.0升级入门：权益证明（POS）、分片链、Beacon链等等！

前言

ETH2对我意味着什么？

以太坊生态应用图

Ethereum(以太坊)网络的升级主要是对其基础设施的改变。如果你持有ETH，使用流行的DeFi协议，你不必做任何事情，因为ETH2将与你今天使用的以太坊网络兼容。今天存在的ETH将保持不变；此网络升级不会产生新令牌。

以太坊的大规模网络升级，相信不管是链圈还是币圈都是每个人都在等待出现。ETH2.0需要考虑一些事情，包括从PoW到PoS的转换，以及分片和Beacon链的引入。

从以下内容来分析一下ETH2.0：

今天的以太坊

ETH1：工作证明

ETH2：权益证明

分片链

Beacon链

ETH2.0路线图

ETH2.0的情况

结论

一、今天的以太坊

今天的以太坊：交易拥堵、Gas费昂贵、转账缓慢。在8月份网络拥塞最严重的时候，如果你转输一个标准的ETH交易，Gas上限为21000，其Gas费用可高达为440gwei，它很可能在30分钟内开采，成本为4.35美元。

以太坊网络拥塞

现在想象一下，你想尝试一些新的热的DeFi协议。如果你只发生较小的交易量，实际上生的这较小交易量会变得没什么价值的，因为交易的成本费用可能高于你想要交易的以太币或其代币的价格。原因是交易中间需要付出的Gas费用太高了。

当前限制

目前，以太坊网络每秒只能处理大约15个事务，考虑到网络不断增长的需求，这实在太少了。此外，目前开采区块和核实交易的方法是不可持续的。据估计，以太坊网络的年耗电量与哥斯达黎加相当。

ETH2最初也被称为Serenity，是旨在解决这些问题的重大升级，并且一直是长期目标。这一大规模升级包括多个阶段，将逐一部署，旨在以安全、高度分散的方式扩展区块链。

二、ETH1：工作量证明（POW）

此时，以太坊使用的是工作证明（“PoW”）共识机制，这是许多其他区块链使用的相同系统，例如比特币。矿工们处理悬而未决的交易，并因此获得奖励。这些事务是通过生成一个块来挖掘的，根据以太坊网络设置的难度，这需要非常大的计算能力。

为什么这个系统不是最好的

本质上，每个人都可以成为网络上的矿工，如果他们愿意的话，但是通过这样做真正获利的机会微乎其微。购买在以太坊上进行盈利开采所需的硬件数量将远远超过这样做的动机，因为与采矿相关的成本过多，例如电力成本、硬件初始成本、采矿池费用，甚至在某些司法管辖区的纳税义务。

这个系统是有意义的，因为它要求攻击者有一个奇怪的数量的计算能力来试图做任何破坏，而购买所有所需硬件的费用将更加疯狂。然而，以太坊的价值有多大，仍然有攻击网络的动机。

莱斯利犀牛，ETH2发射台吉祥物

三、ETH2：权益证明（POS）

然而，权益证明（“PoS”）并不需要像PoW那样需要大量的计算能力来保护网络。立桩意味着你投入一定量的ETH来成为网络上的验证器。验证器运行一个软件客户端，该客户端将确认和验证交易，如果选择了交易，则在区块链上创建新区块。验证器是否能够验证一个新的区块或交易，取决于各种因素，比如这个客户押了多长时间以及它的财富。

有了PoS，任何人都可以加入这个网络，只要他们有32个ETH。即使他们没有所需的金额，仍然可以通过使用一个池参与，所有这些都是使用消费级计算机。

如果计算能力不那么重要，它又如何安全呢？

为了抑制攻击，如果验证器试图通过提出新的、无效的交易来破坏或攻击区块链，那么锁定的资金可能会丢失。这个过程被称为砍杀，攻击者的ETH的很大一部分——可能是他们用过的所有东西——都会被砍掉。最低押记金额为32以太，如果攻击失败，这将是一个相当大的金融风险。

与当前的PoW系统相比，经常使用的一个类比是，如果攻击失败，攻击者将不得不烧毁他们的整个采矿设施，而不是仅仅吃掉通常所需的小得多的电费。

POW VS POS

四、分片链

简单地说，分片链是可以在以太坊内运行的区块链。现在，每个以太坊节点都需要在处理新交易之前“共识”整个区块链。这需要比实际需要更多的计算能力和存储空间。

为什么分片会有效？

通过分片，节点可以专注于分片的一个子集，它们只需要“知道”这些分片，而不是整个区块链。这样，节点就不必存储整个以太坊区块链，可以更有效地利用其计算能力，从而实现更大的网络容量。

会有很多分片，它们的操作方式也会有所不同。例如，这将允许分片在以太坊网络中运行时，基本上遵循与比特币相同的系统。但这过于简单化了，而且可能性是无穷的。

安全怎么样？

每个分片将独立工作，尽管每个分片将与其他分片具有相同的安全性。这使得攻击单个分片变得非常困难，因为其他分片也需要被攻击。分片分开工作，但它们能够相互通信，这就是Beacon链所能实现的。

五、Beacon链

在当前的以太坊网络中，只有一个链，每个以太坊节点都与这个单链进行通信。然而，一旦切分生效，就会有许多不同的区块链（shard），所有这些区块链都是相互并行工作的。Beacon链是一个总体链，确保网络中的每个分片与相同的信息和数据同步，它为所有分片链提供共识。

如前所述，验证器可以验证事务，如果选择了它们，还可以提出新的所谓的shard块。如果一个验证器没有被选中来提出一个新的块，他们将确保所建议的块中的所有内容看起来都是正常的，没有任何异常验证或证明分片块的建议。

如何形成共识？

至少需要128个验证器来验证每个切分块，这称为委员会。每个切分块都要在一个称为时隙的时间框架内被提出和验证。这个委员会每次提出并验证32个槽位-合起来称为一个epoch-之后委员会将被解散，并将选择一组新的验证程序。这样做是为了让恶意验证器无法控制新建议块的最终结果。

当一个切分块提案得到委员会足够的证明时，就会与Beacon链共享一个交叉点。此交叉链接是分片状态的摘要，其中包括新块及其事务。

Beacon链的作用是什么？

它会记录下这一过程中发生的一切，以以太的形式向分片块提议者发放奖励，并对坏角色进行惩罚（砍杀）。一旦区块准备好了，一切看起来都很好，它仍然需要最终确定，以确保不可能有坏角色恢复它。

一旦Beacon链也将完成，则认为分片块已完成。一旦发生这种情况，以太坊网络上的其他分片将能够读取与该分片块相关的数据。

六、ETH2路线图是什么？

由于ETH2将是以太坊的大规模升级，它将分几个阶段部署。尽管所有这些阶段都有预期的时间安排，但你必须记住，在许多不同的团队中都有大量的研究工作，而且这些工作可能比预期的要长。

以太坊2.0路线图

阶段0：Beacon链

这是ETH2实现Beacon链的第一个阶段。请记住，Beacon链本身并不是很有用，因为它的主要工作是同步分片链，而这还不是实时的。

然而，Beacon链还负责协调验证器的staked ether。通过向各自的智能合约发送ETH，已经可以进行，但在第一阶段之前，您将无法提取它。

这一阶段预计将于2020年启动。

阶段1：分片链

第1阶段将实现分片链，然后可以与第0阶段中已经实现的Beacon链进行交互。这还不是shards的完全实现，因此账户或智能合约在第2阶段之前不会得到支持。预计第一阶段将从64个分片开始。

这一阶段预计将于2021年启动。

阶段1.5：主网到分片

工作证明将继续使用到这个阶段，之后以太坊网络将正式成为一个分片，并将过渡到利益证明。这意味着不再有矿工，以太将被钉死。

这一阶段预计也将于2021年下半年启动。

阶段2：全功能分片

第二阶段是一切开始变得完整的地方。分片将能够运行智能合约，并且通常可以通过使用执行环境以任何方式构建。

这一阶段仍处于研究阶段，许多课题仍有待讨论。事情可能会改变，我们鼓励每个人都参与讨论。

这一阶段预计将于2021年启动，或可能晚些时候启动。

V神对以太坊2.0路线图的推文

七、ETH2.0的情况

当Eth 2.0的第0阶段发布时，对于用户和dapp开发人员而言，以太坊在短期内几乎不会改变。这是因为与以太坊历史上所有其他系统范围的升级不同，Eth 2.0大升级将主要在不同的区块链上进行。下面两图清楚地分析以太坊2.0升级过程中的情况：

ETH价格、协议升级以及以太坊开发阶段

ETH在第0阶段启动时的总供应量增长

八、结论

以太坊2.0历经五年多的研发工作，是一项雄心勃勃的升级。

加密货币行业从未有过像以太坊一样大小和价值的区块链尝试将所有用户和资产过渡到全新的去中心化网络，同时保持旧网络上的所有操作处于活动和运行状态。

一旦ETH2发布，你将以同样的方式使用以太坊，但它将更快、更便宜，并允许区块链网络上实现更多的期待和可能性。任何人都有可能成为验证器，通过抵押ETH来赚钱，例如现在最火热的DeFi项目，同时通过保持网络的稳定性和安全性来支持整个网络。

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编译者/作者：区块新看点

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