一文读懂2020以太坊2.0发展与规划

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备受期待的以太坊 2.0 第 0 阶段终于要来了,来看看 2020 年以太坊 2.0 会带来哪些变化?有什么需要关注的点?

原文标题:《2020 年你需要了解的关于以太坊 2.0 的一切》

撰文: Yilun Cheng

翻译:Zoe Zhou

编辑:Roy Wang

  • 最早在今年第二季度末将推出以太坊 2.0 的第 0 阶段;

  • 以太坊 2.0 是当前以太坊主网的 PoS 版本,并引入了分片技术来提高网络吞吐量

  • 根据以太坊创始人 Vitalik Buterin 称,一旦两个网络集成在一起,引入 PoS 将会导致超过 1000 万个 ETH 被锁定在协议中;

  • 管风险依然存在,但包括反相关惩罚体系等多种机制可以阻止股权集中的问题。

以太坊 2.0 的第 0 阶段,广泛协议演进的多阶段部署的第一步,正在迈向一个重要的里程碑。

以太坊 2.0 客户端实现团队 Prysmatic Lab 的首席执行官 Preston van Loon 告诉 The Block,该计划很快将在主要的多客户端测试网中亮相。谈及未来时,他预计在 2020 年第二季度末将推出第 0 阶段。

根据 2019 年 6 月以太坊 2.0 执行者的呼吁,第 0 阶段主网原定于 2020 年 1 月 13 日启动。然而,由于开发者在 2019 年 10 月做出决定的最后一刻,将分片数量 (以太坊 2.0 区块链的一个关键属性) 从 1024 个减少到 64 个,所以发布计划被推迟了。

开发者的这个改变是为了加快跨碎片通信,但是额外的工作导致了主网启动的延迟。

Preston van Loon 告诉 The Block,目前,该项目的单客户端测试期已经接近尾声。开发人员将很快实现一个主要的多客户端测试网络,它将在主网启动之前运行至少两个月。

他说 :「0 阶段的最新情况是,所有配置规范都已完成,我们已冻结所有期待的功能,并且实现加密库的标准化。以太网测试网络现在正在运行最新的数据。」

虽然具体的时间表仍有可能改变,Preston van Loon 预计在第二季度末启动主网。

目前共有 8 个以太坊 2.0 客户端,其中许多已经开始测试其功能。

例如,Prysmatic Labs 的 Prysm 在 2019 年 6 月推出了「Sapphire」测试网络。

根据 Prysmatic Labs 在 1 月 31 日发布的最新消息表示,该测试网络现在有超过 35,000 个有效验证器。Sigma Prime 的 Lighthouse 和 Status 的 Nimbus 也在运行自己的测试网。

在 2019 年 12 月,Parity 的 Shasper 在 Sapphire 测试网络上与 Prysm 相连,使得 Sapphire 成为第一个公共的多客户端以太坊 2.0 测试网络。但是 Preston van Loon 明确表示,他们还没有认真尝试运行一个单一的多客户端测试网。

他说 :「在我们全面了解加密库标准化之前,我们才会推动这个单一的多客户端测试网。这将在几周内完成。」

「我乐观地认为,我们可以在 2 月底推动多客户端测试网这项工作。然后,我们将在对主网启动进行认证前运行数月的测试网络。」

Preston van Loon 说,在第 0 阶段的主网发布之前,还有一些严格的要求需要满足。值得注意的是,两个或多个兼容的客户端需要至少两个月一起运行一个多客户端测试网络。每个人都对这个网络充满信心。

其他生态系统成员也必须签署协议,是因为需要客户端执行者的批准,需要审核员检查代码的安全性,并需要征得以太坊基金会的同意。

Preston van Loon 将这些措施视为「信心助推器」,以使利益相关者相信他们不会因为新系统而遭受损失。

以太坊的联合创始人 Vitalik Buterin 对 Preston van Loon 的乐观态度表示赞同,并补充说 :「以太坊 2.0.0 阶段的开发工作进展顺利。」

Buterin 告诉 The Block,开发人员要解决的最后一个大挑战是点对点网络。

他说 :「点对点网络的问题是,所有验证器发出的大量信息会给网络增加很多字节。尽管它的速度每秒不到几兆字节,但我们仍在努力减少这种情况。」

Buterin 补充说道:「目前,这只是一个优化和确保系统安全的问题」。

简化以太坊 2.0:权益证明和分片技术

以太坊 2.0 是当前以太坊主网的权益证明 (PoS) 版本,它引入了分片技术来提高网络的吞吐量。

Preston van Loon 说:「我一直想知道为什么以太坊不是最大的区块链。我认为原因在于它在用户体验方面有很多不尽如人意的地方,而且它的扩展性不是很好……我猜 ETH 的交易价格会下跌,不仅是因为以太坊 2.0 的不确定性,还存在其他原因。」

根据他的说法,以太坊 2.0 的更新正是为了解决这些问题。

正如 The Block 研究员 Matteo Leibowitz 之前所指出的,PoS 在理论上有很多方面都优于工作量证明 (PoW)。它的能耗更低,从安全角度出发更容易推理,参与成本更低,并且由于具有最终特性而需要进行分片。

新的分片结构旨在提高以太坊区块链的可扩展性。

Preston van Loon 在一篇博文中谈到,以太坊 1.0 系统中,在以太坊上运行的每个节点都必须处理通过网络移动的每个交易。这种方法虽然去中性化且安全,但限制了网络的可拓展性,并增加了整个系统堵塞的风险。

他说,分片技术为可扩展性问题提供了一种解决方案,同时又不会损害网络的安全性和去中心化性质。

在以太坊 2.0 中,将有一个中心区块链,即信标链,它协调所有 64 个称为「分片」的侧链。每个分片将作为一个完整的 PoS 系统,包含一个独立的状态和交易历史记录。每个节点只处理特定分片的交易,而不是处理所有的网络交易。

Preston van Loon 还说:「以太坊 1.0 的扩展性不是很好。在全球范围内,它不支持任何大型用例。而有了以太坊 2.0,您将通过您拥有的分片数量来提高吞吐量。我们正在启动 64 个分片,因此您的容量将是以前的 64 倍。」

目前,有一些以太坊 2.0 的替代解决方案,包括 Polkadot、NEAR 和 Avalanche。特别是 NEAR 采用了与以太坊 2.0 类似的设计方法——它们都具有信标链、分片以及向信标链提供输入的共享块。

但是,根据 Buterin 的说法,尽管有这些相似之处,这两个协议的侧重点却大不相同。

「NEAR 渴望拥有更多的特定用于应用程序的协议,而以太坊的方法更类似于 BTC。因此,在以太坊中人们有一个简单的基础层,并能使用编程语言或第二个层来构建其他东西。」

此外,Buterin 认为,许多替代解决方案还没有认识到,项目的寿命更多地取决于社区,而不是底层技术。

他说 :「他们带来了一笔巨款,并且整个项目都是封闭式的。假设项目一旦启动,人们就会蜂拥而至。」「他们正在采取一种更企业化的方式来建立连锁性,但我认为这种方法最终不会产生任何效果。」

第 0 阶段的主网发布后会发生什么 ?

按照 EthHub 上的一篇文章所言,以太坊 2.0 是分阶段推出的:

  • 第 0 阶段将有两个活跃的以太坊链 : 当前的 PoW 主链和以太坊 2.0 信标链。

  • 第 1 阶段将集中于 64 个分片链的构建和部署,尽管侧链将只作为数据处理层,没有分片状态执行或帐户余额。

  • 第 2 阶段将引入结构化的链状态、智能合约、基于 EWASM 的虚拟机以及其他功能,这些功能将整个系统整合在一起,并在侧链上启用交易处理。第 2 阶段之后的任何计划仍有可能进行重大修订。

Buterin 还告诉 The Block,除了第 0 阶段之外,以太坊 2.0 团队已经在研究和开发第 1 阶段和第 2 阶段的规范,而第 1 阶段的工作现已基本完成。

他说:「这些阶段的核心设计已经确定相当长一段时间了。只是有一些细节还待优化。」

「例如,开发人员仍在优化 Proof-of-Custody game。这是一种相当新的机制,以确保区块在被注销前得到清理和验证。

「 此外,数据可用性检查协议仍在优化过程中。开发人员需要确保有足够的数据来构建整个块。

Buterin 说:「这件事从来没有人做过。我们希望有一个客户能在某个时候实现这一点。」

另一个关键的研究问题涉及到以太坊 1.0 和以太坊 2.0 链之间的整合。

按照目前的方法,、两个链直到第二阶段才会合并。但是 Buterin 指出,社区「希望以太坊 1.0 和以太坊 2.0 一起工作,而不是在很长一段时间内作为单独的生态系统工作」。

12 月 19 日,Buterin 提出加速以太坊 1.0 和以太坊 2.0 合并的计划。在新的进程中,以太坊 1.0 链将作为分片链存在于以太坊 2.0 系统中。将会有一个新的「以太坊 1.0 友好型验证器」同时维护老版本以太坊 1.0 节点和新版本以太坊 2.0 的信标链。

Buterin 告诉 The Block 说:「我认为以太坊社区中很多人希望这样做的原因是,他们首先关心可拓展性。这项提议将使验证单个以太坊 1.0 块变得更加可行,而不必存储相当大的整个以太坊 1.0 状态。」

即将到来的迁移

在用户迁移方面,当前的设计具有从以太坊 1.0 到以太坊 2.0 单向桥接的特征。

但 Preston van Loon 表示,迁移的动机将取决于迁移者的类型。

例如,鼓励 Stakers 尽早迁移是因为当有效验证次数越少,奖励就越高。另一方面,在以太坊内建立去中心化应用程序 (dapps) 将在第 2 阶段 (即状态执行和智能合约平台实施时) 被以太坊 2.0 的高容量所吸引。

他说:「但如果去中心化应用程序不存在容量问题,那么他们就没有前进的动力。因为他们想呆在用户所在的地方。在最坏的情况下,我认为某一时刻将会发生大规模迁移,而不再是选择迁移。我们只是把所有人都汇聚在一起,把两者之间的联系分开。」

虽然设计迁移过程是一个复杂的技术问题,但 van Loon 和 Buterin 都希望为用户设计相对平稳的迁移体验。

van Loon 说 :「在后端,这是一个非常复杂的过程。但对用户来说,只需点击几下按钮就可以使用新的客户端或提供商。它必须是容易做到的,否则人们就不会去做。

Buterin 表示同意,但他指出在很短的时间内,系统可能不会有任何交易。

他说:「挑战主要集中在客户端和应用程序开发人员身上。如果技术上解决了迁移问题,那就很直观了。但迁移可能会导致一到两个小时的时间内没有任何交易发生。」

超过 1000 万个以太币锁定在以太坊 2.0 上

之前 Bitcoinist 的一份报告称,根据 Buterin 的粗略估计,转向 PoS 模式可能会锁定大约 1000 万个以太币。

在接受 The Block 的采访时,Buterin 预测,在以太坊 1.0 和以太坊 2.0 系统合并后,被质押的以太币总量将远远超过 1000 万。

他说 :「我的猜测是,在第 0 阶段,我们将看到少量的以太币被质押,可能只有几百万个。但在第一阶段,尤其是合并后,这一数量可能超过 1000 万。」

与此同时,以太坊基金会正在进行经济建模,以获得验证器成本和奖励的具体数字,但是大部分信息只有在第 0 阶段主网启动之后才能获得。

他说 :「我们认识到,仅仅通过分析而获得的信息是有限的。我们希望在第 1 阶段之前先进行第 0 阶段的原因之一是,我们想要知道在链上进行大量活动之前,究竟会有多少人参与。」

到目前为止,以太坊 2.0 还没有一个固定的发行时间表。但是 Buterin 认为因为以太坊网络不是用来存储价值的,而是用来构建应用程序的。因此,没有固定的发表时间会更好。

他说 :「我认为,人们更看重安全水平,而不是保证大量发行。如果我们说一切都是交易费用,那么如果在一段时间内几乎没有交易费用,进而网络在这段时间内就没有安全性。而在我们的模型中,当人们质押时,利率会更高。」

Buterin 补充说,这可能是以太坊未来的一种替代方案。因为在以太坊 2.0 中有大量以太币被质押,而不是存储在 MakerDAO、Uniswap 等其他应用协议中。

他说 :「我认为以太币被锁定在以太坊 2.0 中比以太币被锁定在其他协议中更具竞争力。这将与目前的以太币市场非常不同。在以太币市场中,大多数只是无所事事,坐在人们冰冷的钱包里。」

股权集中的风险

既然以太坊已经做好向 PoS 系统过渡的准备,那么就需要考虑股权集中的可能性。这可能性将给协议带来严重的安全风险。

Buterin 解释说,有几种机制可以抑制股权集中的发生。

首先,在分片系统中,一个人必须处理的交易数量与他所质押的以太币数量成正比。因此,即使合并,他们仍然需要验证相同数量的数据;在这方面,合并不会节省他们任何时间或精力。

其次,以太坊 2.0. 具有反相关惩罚系统。在这个系统中,同时下线的验证器越多,惩罚就越重。因此,将大量股权投入在一项服务或交易所中的风险更大。

最后,开发人员正试图改进网络设计,使用户更容易、更便宜地运行以太坊 2.0 节点并进行质押。

然而,据 Buterin 说,风险仍然存在。

「从一开始,股权集中就是我们关注的问题之一。我们已经在协议中加入了不同的机制来阻止股权集中问题。但尽管如此,仍有很多人会变得懒惰,并且我们将会看到中心化供应商将会进行大量质押。」