以太坊2.0到底意味着什么？

以太坊2.0

以太坊2.0经常被各大媒体提及，它代表着以太坊的未来。

没有一个区块链像以太坊一样，历经如此多的磨难。作为绝大多数代币和智能合约的发源地，以太坊对开发者和项目方有着不可言喻的魅力。但以太坊还未真正成形，它需要跨越“宁静”这一阶段。

其实，“宁静”起初计划是执行一场硬分叉，但由于它比预期更要复杂，现在采取长期计划缓缓转换。

为什么有ETH 2.0 ？

彩色资本（Chromatic Capital）认为，以太坊每秒只能处理15笔交易，如果复杂的应用程序扩容，将是一笔很大的开销，而Visa每秒能处理上千笔交易。之所以“慢”是因为以太坊要维持去中心化。

依据设计，可以依靠超级节点，即“有足够强大的服务器的共识节点”来处理每一笔交易。这个解决方案很简洁，以太坊可以维持原样，只需频繁地并行客户端处理进程。

但以太坊的开发人员拒绝了这一方案，主要因为它会牺牲去中心化与抗审查。区块链存在“不可能三角”问题：去中心化、可扩容与安全性，三者此消彼长。而以太坊是所有“第二代区块链”项目的基础，例如IOTA，它声称能够解决三难困境。大多数尝试解决三难困境的方案中，包括以太坊2.0，都是尝试用另一种共识机制代替挖矿。

因此，Ethereum的老设计（头等仓：这里指PoW挖矿）或多或少被看作是失败的。按照彩色资本的说法，以太坊2.0是“一个完全不同的项目，采用从0到1的范式，就像区块链支配链一样。”以太坊2.0不仅仅是一次升级，它还重塑了区块链。它的目的是使Ethereum更安全，可扩容到处理数千笔交易，提高编程功能，丝毫不影响去中心化。

以太坊2.0如何解决“不可能三角”问题？

以太坊2.0主要通过三大技术，解决区块链的“不可能三角”，分别是：分片技术、权益证明，以及新的虚拟机。

分片是一种跨多个服务器分割数据库的技术，换言之，将数据库划分成不同分区。就像一台计算机的磁盘上有多个分区，有C盘D盘，但共处同一磁盘。如此一来，区块链被分割成数个部分，却依然保持一致。“分片”的安全性与整条区块链相当。

权益证明指不再借助矿工来出块，由Staker代替，即拥有一定ETH的节点。这样不仅节省电力，还可以快速确定交易的最终性，更大程度地保证验证人的去中心化。多年来，以太坊开发人员一直在研究一种快速确认交易，约束Staker遵守交易规则的共识机制。转换为PoS之后，以太坊可以在几秒内确认交易的最终性，同时能阻止双花攻击。

新的虚拟机允许开发人员创建自己的执行环境。这样可以执行其他区块链的规则，例如BTC或Zcash。因此，Ethereum可以成为不同区块链的通用结构。

这三大技术可谓强强联合，目前，还没有完全的分片功能的区块链，PoS遭到许多人的质疑。以太坊发挥先锋精神，解决区块链发展的几大难题，从而创建一个消除中心障碍以及维持区块链“不可能三角””权衡的框架。

阶段0：信标链

以太坊2.0的中心是信标链。信标链最初可以协调多达64条分片链。彩色资本将信标链描述为整个以太坊2.0网络的“指挥和控制中心”。

信标链管理“Caspar权益证明”协议。它记录验证人及其质押情况，随机选择区块验证人，并随机给它们分配一个分片链。信标链采用共识规则，对不诚实的验证人执行制裁，并充当各个分片之间的链接枢纽。

权益证明投票，即以太坊2.0的验证人用他们的代币，在所谓的“证书”上投票。一旦分片链的一个区块收集到足够的证书，分片链就会在信标链上接收到所谓的跨链链接。从接收的那一刻起，区块被最终确定，即意味区块不能再被撤销。现在分片链上的区块拥有了与信标链（即主链）同等的安全性。

作为回报，验证人获得ETH2——信标链上的原生币。长期来看，ETH2将取代ETH，没有发行上限，从而保证区块的长期安全。

信标链将于2020年第二季度或第三季度上线，即启动阶段0，届时可以运行一个信标客户端，用户将自己的ether（ETH1）发送给信标链，在信标链上转换为ETH2。转换只能单向执行，因此ETH1是确实被销毁的。

如果阶段0成功了，即将存在两个以太坊：eth1与eth2。对于用户而言，eth2没有实际意义，因为还没有分片链能链接eth2。它只是一副没有肉身的骨架。

阶段1：分片链

大概从2021年开始，第一批分片链将会投入使用。这些分片链最初将存储原始形式的数据。它们无法根据某些共识规则处理数据，也无法显示用户地址余额，仅仅用于测试分片链架构，或存储数据，帮助dapp更好地扩展。

阶段1的重心是信标链：信标链开始通过跨链链接引用分片链的状态，确定最终状态。可以将信标链看作一条区块链，而围绕着信标链的分片链（目前还不具有功能），持续不断地与它交互。

在这一阶段，以太坊将建立和运行一个新的权益证明系统，设置信标链作为各种数据链的控制中心，这是一项巨大的挑战。

在这个阶段，eth1链和eth2链将继续并行工作。从阶段2开始，以太坊会让人有点小激动了。

阶段2：实现愿景

根据路线图，在“实现ETH2的真正愿景”阶段：分片链开始处理交易，ETH2网络支持运行真正的应用。在后续阶段，智能合约将在分片链上激活。新的执行环境形成，分片链可以启用自己的规则，例如应用比特币、Zcash或ETH1等链的规则。

彩色资本这样解释道：

“就像ETH1从比特币中跳脱出来，实现链上智能合约一样，ETH将跳脱出ETH1，重新定义区块链计算的本质。”

阶段2会结合所有链的功能。以前纯粹用作数据存储的分片链，正在变为结构链，连接智能合约的状态与共识过程。开发者可以在一个分片上建立自己的DApp，Ethereum转变为一个由信标链控制的多链系统。

阶段2预计在2021年末或2022年初实现。根据路线图，阶段2的许多环节，例如执行环境的概念，“仍然在深入研究和开发中”。

阶段3-6

按照计划，以太坊2.0将分6个阶段推出。然而，根据路线图，从第3阶段开始，“任何预测都只是推测，计划很可能会变化“。在第3阶段，ETH1可能会消亡。但是，如果ETH1真的退出，ETH2取代ETH1，所有ether与用户将逐步从eth1迁移到eth2，但现在还不确定。

Ethereum的Github-Wiki描述了仍然不确定的4个阶段：

阶段3：轻客户端状态协议

客户端变得极简，以减少单个节点携带的Ethereum状态大小，但没有完全去掉状态。

阶段4：跨链发送交易

这是分片链跨链交易的方式。

阶段5：与主链安全性紧密耦合

阶段6：指数级分片

分片中包含分片，单个分片链将成为未来分片的信标链。

阶段中的更多具体信息尚未公开，如若公开，届时将出现高度概括的论文，以及线上讨论。ETH2的具体形式尚未明确定义，因此保守估计，完成宁静将需要4-5年。