火币科普,一文了解ETH2.0

什么是ETH2.0?

万众期待的ETH2.0升级终于要迎来它的第一个里程碑，预计年初，ETH2.0 阶段0 信标链有望上线。这次升级的整体构想之宏伟，调整范围之广泛，使得它不同于过往的历次“补丁式”硬分叉升级，而是一次“重铸式”的新链升级。换言之，这类似于社区拥有了一条名为以太坊的新的区块链。

ETH2.0技术层面最重要的三个升级分别为Casper共识、分片和eWASM虚拟机，它可以让以太坊网络以较低代价，获得很高的性能和可扩展性。基于正确技术路线以及Vitalik与众多核心开发者的工作，ETH2.0得到了社区空前的关注和支持。不过，ETH2.0的开发进度仍然不够快。今年上线的阶段0信标链，仅支持Staking，而不支持转账和智能合约，暂时无法投入使用，完整版ETH2.0可能要等到2022年。

ETH2.0的大框架是什么？

为了帮助理解ETH2.0的整体框架，我们可以使用一个比喻：

ETH2.0：一个处理各类货物的港口；

信标链：港口灯塔，所有货轮都需要接受指挥和调度；

分片链：众多货轮，负责实际货物的运输工作。

信标的英文是Beacon，本意即信灯塔、灯标。ETH2.0的重要目的之一就是对ETH1.0进行扩容，大幅提高处理交易和合约的吞吐量，于是开发者设计64条分片链来并行地处理链上事务。

然而，分片链相对独立，分片链之间如果相互进行交流会大幅提升网络复杂度，不利于提高效率。于是信标链就为此诞生，它像灯塔一样，总体调度指挥众多分片链达成共识，进行跨链沟通。信标链作为“灯塔”，它并不直接处理用户的转账、智能合约事务。各个分片链则像每艘独的货轮一样，接受“灯塔”信标链的指挥，他们是负责实际处理各类交易的。同时，每个分片链通常只处理本分片内的事务，但是当“货轮”们需要其他“货轮”协作时，也需要“灯塔”从中协调。

ETH2.0信标链的共识机制Casper是什么？

ETH2.0信标链(Beacon chain) 采用Casper共识机制，Casper属于权益证明制（PoS）范畴，除了继承PoS机制低能耗、防51%攻击更安全的优势外，还在现有PoS机制上增加经济惩罚机制，解决PoS机制本身存在的“无利害攻击”问题。

“无利害攻击”是PoS系统的一个经典攻击问题。PoS系统节点持有权益证明（即按币的数量）就可以参与挖矿，权益占比越大负责出块的概率也越大，由于PoS不需要额外付出挖矿的算力成本，挖矿边际成本为0，区块链网络产生分叉的可能性更高。PoS验证者可以选择同时在两条链上进行“投票”，不论最后哪条链成为“最长链”胜出，验证节点都可以获得区块奖励。

Casper通过设置惩罚经济模型来解决PoS的无成本攻击问题，确保网络可以正常运转。它的主要机制包括：

1） 验证节点需要预先在链上抵押锁定一定数量的以太坊（BETH）作为保证金。

2）验证节点每一轮需要对区块进行“下注”，验证节点需要评估其他节点会“下注”哪个块胜出，同时也“下注”这个块。如果支持正确的链就可以拿回保证金外加区块奖励及区块内的交易Gas费；如果下注没有迅速达成一致，就只能拿回保证金。

什么是分片？

分片技术（sharding）其实来源于一种传统概念扩容技术，它指将数据库分成若干片段，以增加处理效率。在区块链中，它指将区块链网络分成多个碎片，每个碎片中包含一定的节点，由这些节点分别处理每个碎片中的事务，以提高区块链整体的性能。

因此，在ETH2.0升级中，以太坊将通过分片技术提高系统并发交易处理吞吐量水平。

它将网络划分为64个分片，每个分片处理网络中不同的交易，并处于独立的账户空间。

每个分片内的交易结果将由信标链网络上的验证节点委员会指定的验证节点负责验证，验证节点不需要验证分片外的交易，分片每隔一段时间（即时隙Slot，大约12s）由验证节点产生一个校对区块, 校对区块包含分片内的状态和交易内容，提供可验证信息（如Merkle根）。这也意味着，每过12秒整个网络中就产生64个分片链区块，再加1个信标链区块。

这样，ETH2.0的性能将会大幅提升数十倍。

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编译者/作者：比特小黑板

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