比特币:Hardcore丨以太坊如何从1.x过渡到2.0？2.0将如何运作？一文读懂_POS

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2020年除了万众瞩目的比特币减半事件，以太坊向2.0过渡也是加密货币行业的重大事件。按照规划，2020年以太坊将启动POS的信标连，而以太坊1.x的POW链也将并行运行。以太坊如何从1.x向2.0过渡，2.0将如何运作，想必你想了解详细机制。本文来自去中心化存储与分发平台PPIO高级区块链工程师DanielWu，一文读懂以太坊2.0走向世界计算机之路。

以太坊2.0一词描述了一个新的和改进的以太坊区块链，它具有更高的可扩展性，更快速和更好的区块链。正如以太坊核心研究员DannyRyan所说，以太坊2.0的主要设计目标是：

系统弹性：面对大量节点中断或网络破碎化时，保持系统运行。

安全性：使用密码学和设计机制来使尽可能多的验证节点完全参与每个时间单位的验证。

简单性：系统复杂度越低越好，甚至可以牺牲效率来降低复杂性。

持续性：为系统选择保证量子安全性的组件。如果该组件暂时不能满足量子安全的要求，那么选择易于更换的组件。将来，当存在量子安全组件时，可以轻易替换这些组件。

卡塔尔基金Qatar Funds子公司将推出“Web 3.0 charity”区块链慈善平台:金色财经报道，卡塔尔基金Qatar Funds子公司Qatar Funds Charity宣布将推出一个名为“Web 3.0 charity”的区块链慈善平台，旨在推动区块链技术在该地区的快速发展，为人们向慈善事业捐款提供一种更简化的、更加透明、高效和安全的方式。此外，Qatar Funds Charity还透露未来将积极涉足加密货币，以改变人们向慈善机构捐款的方式。（digitaljournal）[2023/4/1 13:38:54]

去中心化：目标是允许普通笔记本电脑使用O(C)复杂性的资源来处理/验证O(1)的分片任务。这将允许更多的低端设备参与网络。

要了解所有这些工作原理，下面请看“宁静”每个阶段的详细信息：

自以太坊启动以来，它计划了四个发展阶段：前沿，家园，大都会和宁静。截至目前，以太坊已经经历了前三个阶段。随着以太坊的发展，它引领了智能合约时代并开启了区块链2.0时代。

以太坊2.0本身是一个彻底的、完整的修正和重新设计，需要数年才能完全启动。但是，在以太坊进入被称为“宁静”的第二次迭代之前，原始版的以太坊链或以太坊1.0自身也将经历变化——伊斯坦布尔和以太坊1.x。以太坊1.x将继续完善以确保以太坊向“宁静”发展时原始PoW链的连续性。

CoinShares：上周加密货币投资产品净流入300万美元:8月8日消息，据CoinShares周报数据，上周数字资产投资产品净流入 300 万美元。比特币流出总额达 850 万美元，其中空头比特币投资产品的流出量达到创纪录的 750 万美元。以太坊的资金流入总额为 1600 万美元， 近 7 周的资金流入总额为 1.59 亿美元。按地区，加拿大流出总额达 3,000 万美元，美国和德国的资金流入显著，分别为 1,700 万美元和 800 万美元。[2022/8/8 12:10:02]

但是就“宁静”而言，它将有哪些真正改变？

也许最大的变化是从PoW到PoS的完全过渡。为这个以及其他改变，“宁静”升级将分四个阶段实施：

阶段0：信标链

阶段1：分片链

阶段2：eWASM取代以太坊虚拟机

阶段3：持续改进

首先要实现的是信标链的建立。

PrysmaticLabs的联合创始人PrestonVanLoon2019年5月在Medium上发表文章宣布，推出以太坊2.0信标链测试网络，标志着第0阶段测试网络的完成。

Charles Hoskinson揭示Cardano生态系统增长的关键因素:5月16日消息，Cardano创始人Charles Hoskinson最近透露了促进Cardano生态系统增长的关键因素：“多年的进步、建设和一个巨大的社区。”

目前，在Cardano上有937个项目在构建，高于之前的925个。最近有84个项目在Cardano上推出，而NFT项目的数量达到5549个。IOHK最近的统计数据显示，Github本周的连接总数为2609个。

Hoskinson还表示，Vasil硬分叉仍在正轨上。Cardano及其智能合约平台Plutus将于6月29日在Vasil硬分叉中进行重大改进。为此，IOHK暗示，测试网可能在5月底上线。IOHK称，即将到来的Vasil更新将引入四个不同的CIPs：CIP-31（参考输入）、CIP-32（内联数据）、CIP-33（参考脚本）和CIP-40（抵押品输出）。（U.Today）[2022/5/16 3:20:09]

信标链

信标链是使用POS共识算法的链，这是以太坊2.0的基础架构。在以太坊2.0的第二阶段，分片链将在信标链的帮助下运作。

信标链的工作方式是，为每个分片随机分配不同的验证者，以发布区块，同时还为每个分片链分配一个委员会。该委员会的职责是对分片链验证者产生的区块进行投票。

CoinShares首席战略官加入Stacks基金会担任董事会成员:3月18日消息，CoinShares首席战略官Meltem Demirors宣布加入Stacks基金会，担任其董事会成员。Stacks基金会为促进分布式计算网络Stacks（前身为Blockstack）发展的非营利组织。Stacks网络致力于将以太坊应用和智能合约引入比特币链。Meltem Demirors谈到比特币时表示，和黄金不同，比特币不是一块石头。关于比特币还有很多工作要做。“比特币从未改变，也不创新，以太坊是真正创新的。”这种说法是错误的，Stacks将帮助比特币做到这一点。此前2020年12月，分布式计算网络Blockstack发布Stacks 2.0版本白皮书。（Decrypt）[2021/3/18 18:55:14]

分片链的区块需要一半以上的委员会成员同意。分片链还可以使用信标链来完成跨分片的操作。目前，信标链将与以太坊1.0链并行运行，在此期间并将依赖以太坊1.0链的状态。

信标链如何工作？

信标链使用PoS算法。在PoS算法中，每个矿工产生区块的概率与矿工的权益成正比。但是，信标链中的每个矿工实际上都具有相同的权利。

前Dharma及Harbor员工推出基于以太坊的艺术品市场:金色财经报道，基于以太坊的艺术品市场Foundation今天正式启动。Foundation可以帮助艺术家发行代表其作品的ERC-20代币。购买代币的用户可以稍后进行兑换以接收物品，或在二级市场上进行交易。艺术家还可以通过平台为每笔交易收取的交易费而受益。该初创公司的领导者分别来自以太坊借贷平台Dharma及证券型代币初创公司Harbor。[2020/5/27]

每个矿工只能向信标链抵押32个ETH。要成为信标链验证者，您需要将交易发送至以太坊1.0上的存币合约，这要求您拥有32个ETH。以太坊1.0上的存币合约的公开方法有两个参数：

Pubkey，信标链中验证者的签名公钥

Withdrawal_credentials，用于以后取回抵押的ETH

成功调用存币合约后，合约返回一个日志事件，信标链将自动被告知以太坊1.0链上的事件。

信标链会将新添加的验证者标记为“等待验证者”。一段时间后，他们将成为活跃验证者，这意味着他们可以参与区块生成。

信标链将对长期不活动的或坏的验证者进行处罚。当验证者的权益减少到16ETH时，他们将无法参与POS协议的运作。最后，信标将排除权益低于16ETH的验证者。

信标链区块需要维护以下信息：

登记验证者

等待验证者，这些帐户将添加到验证者列表中

活跃验证者，这些账户已添加到验证者列表中

退出验证者，这些帐户离开验证者列表

轮询信息

验证者投票

随机数，用于随机选择提案人和委员会

提案人选择

在提交区块之前，需要选择验证者作为提案人。以太坊1.0中提交下一个区块的权力取决于矿工的算力。如果矿工的处理能力很大，则该矿工有很大可能被选为下一个区块的生产者。

在以太坊2.0中，产块节点的选择基于随机数；在区块链系统中很难生成高质量的随机数。但是，POS协议要求随机数的源是分布式的，可验证的，不可预测的和不可替代的。

使用随机数从一组验证者中选择提案人，使验证者无法知道谁被选中。这样可以防止它们合谋发起攻击。

在信标链中每6秒生成一个区块。这6秒也称为时间槽间隔期。在每个间隔期间，选定的提案人从信标链的先前区块的验证者那里收集所有选票，并使用它们形成一个新区块。

委员会

在将提案人提议的区块输入信标链的主链之前，需要对其进行投票。

委员会可以对提案人提议的区块进行表决，通过表决的区块可以收到最终确认。理想情况下，如果可以快速收集选票，则委员会中的成员最好都是系统中的活跃验证者。

主链选择规则

在以太坊中，最长链由算力决定，而以太坊2.0的信标链则使用POS算法。因此，将需要一套不同的规则来确定每个人都需要遵循的分叉链。信标链通过使用LMDGHOST来解决此问题。此方法涉及一种基于消息或换句话说通过投票运行的算法。一般来说，票数最高的分叉链将被视为主链。

笑脸代表投票信息。每个区块中的数字代表投票总数，即该区块的权重。

在上图中，尽管顶部链是最长链，但绿色链是主链。

分片链

分片链是以太坊2.0网络未来可扩展性的核心特征。

分段是指将数据库中多个节点的数据处理职责分开，从而允许同时进行交易、存储和信息的处理。

分片的概念与当前以太坊1.0的模型有很大不同，后者需要所有全节点来处理和验证每个交易。

第一阶段将处理分片链的最终确定性和共识。需要记住的是，现阶段的分片链更多是“实验”，而不是解决区块链扩展问题的直接方法。

信标链将监视分片链的运行。

验证者抵押32个ETH后，将其随机分配给某个分片链以进行验证。

根据以太坊2.0规范，信标链将支持1024个分片链，每个分片链具有128个节点用于验证。

eWASM

在第二阶段，随着新虚拟机eWASM的引入，分片链将从相当基本的数据标记形式演变为完全的交易链，从而承担起扩展以太坊网络的职责。

为了维持区块链生态系统的正常运行，节点必须在虚拟机中执行交易和智能合约。

以太坊1.0的虚拟机为EVM。切换到以太坊2.0后，以太坊网络的虚拟机将升级到eWASM，这是一个基于WebAssembly的虚拟机。按万维网联盟的标准WebAssembly是开源的。

由于WASM支持多种编程语言，因此eWASM可以让任何语言编写的智能合约都能运行在以太坊上。与Ethereum1.0的EVM相比，EVM仅允许以Solidity编程语言编写的智能合约运行在以太坊上。

ETH1.X

ETH1.x是以太坊1.0系列升级的代号，因为以太坊2.0全面启动需要2-3年，这意味着当前的以太坊仍将继续运行。阶段0的信标链和阶段1的分片链将在1-2年内完成。将于阶段2实施的eWASM将于2022年某个时候完成。

以太坊2.0将被部署为独立的区块链，因此它不会取代以太坊1.0，这意味着以太坊1.0的区块链需要在未来5至10年内保持持续发展。

以太坊1.x背后的团队仍处于制定路线图的早期阶段，但他们已经确定了以太坊1.x升级的三个主要目标：

增加每秒的吞吐量以增加主网络的可扩展性

确保全节点可以长时间运行，并限制全节点磁盘空间要求）

通过包括eWASM在内的虚拟机升级来优化开发人员体验，并通过使用不同的交易成本模型来稳定总交易成本

结论

VitalikButerin曾经说过：“以太坊1.0是几个人为建立世界计算机而作的不懈尝试；以太坊2.0将最终实际成为世界计算机。”

如果以太坊真的实现了他们的目标，那么我们将迎来一台世界计算机，它具有完全可扩展的通用区块链。

我们迫不及待想看到它！

原文链接：https://medium.com/ppio/ethereum-2-0-the-road-to-being-the-worlds-computer-663d4e6a90f1

作者：DanielWu编译：金色财经Maxwell

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