3 月 19 日，以太坊創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 連續(xù)發(fā)布數(shù)條推文表達(dá)了自己對 ETH 2.0 未來約 5-10 年及以后發(fā)展的看法，隨著發(fā)現(xiàn)新信息或新技術(shù)，細(xì)節(jié)可能會(huì)有所改變。

Vitalik Buterin 表示，過去兩年以太坊團(tuán)隊(duì)已經(jīng)從“blue sky”研究（試圖理解什么是可能的）階段轉(zhuǎn)向了具體的研究和開發(fā)。團(tuán)隊(duì)對權(quán)益證明的功能和限制、分片的安全模型等更加了解，類似 zk - snark 這樣以前看似遙不可及的技術(shù)，現(xiàn)在也越來越實(shí)際。

此外，維護(hù)兼容性、確保以太坊的平穩(wěn)過渡是過去兩年里不斷增長的一個(gè)趨勢。目前，相關(guān)的研究仍在繼續(xù)，未來比這一次升級(jí)更復(fù)雜的事情只會(huì)越來越多。但同時(shí)，Vitalik Buterin 表示，許多更改實(shí)際上是在朝著降低復(fù)雜性的方向進(jìn)行。

以太坊 2.0 是一個(gè)大家經(jīng)常聽到的一個(gè)詞。以太坊是世界第二大公鏈，被認(rèn)為對未來區(qū)塊鏈的發(fā)展至關(guān)重要。但是，要準(zhǔn)確地把它解釋清楚并不那么容易。盡管如此，在這篇文章中，我會(huì)盡力把它闡釋清楚。

很難有一條公鏈能夠像在以太坊一樣，完成這么多事情，它是絕大多數(shù)代幣和智能合約的所在地，它是對開發(fā)人員和公司最具吸引力的區(qū)塊鏈。但是，以太坊尚未正式達(dá)到其真正預(yù)期的模樣。還需要經(jīng)過很多過程才能到“Serenity”版本（譯者注：以太坊的最終版本）。

事實(shí)上，向 Serenity 版本的過渡過程中計(jì)劃要進(jìn)行一次簡單的硬分叉。由于這一過程比預(yù)想中的要復(fù)雜一些，因此目前可能要經(jīng)過一個(gè)漫長的過程。以太坊 2.0 就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑。我們經(jīng)常在許多加密貨幣相關(guān)的媒體中讀到這個(gè)詞，甚至?xí)l(fā)現(xiàn)有成百上千篇關(guān)于它的文章。但是，這些文章大多數(shù)要么過于簡單和籠統(tǒng)，要么過于技術(shù)和追究細(xì)節(jié)。

為什么是以太坊 2.0

Chromatic Capital 解釋說，以太坊現(xiàn)在運(yùn)行得很慢。以太坊鏈上每秒僅能夠處理 15 條交易，他說道：“在以太坊上運(yùn)行任何大規(guī)模復(fù)雜應(yīng)用程序的成本都非常昂貴。相比較之下， Visa 每秒可處理數(shù)千筆交易。以太坊之所以運(yùn)行緩慢是因?yàn)樗侨ブ行幕?，而且它必須保持去中心化?！?/p>

根據(jù)其設(shè)計(jì)表明，可以通過依靠超級(jí)節(jié)點(diǎn)（也就是“共識(shí)節(jié)點(diǎn)”）來解決這一問題?？梢酝ㄟ^提高超級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的性能來加速處理每筆交易。這一方案是很簡單直接的解決方案。區(qū)塊鏈可以保持原樣，而人們只需要在客戶端加大并發(fā)量即可。

然而，以太坊的開發(fā)者們拒絕這一方案，大家主要是因?yàn)閾?dān)心這一方案會(huì)損害去中心化思想以及降低了抗審查的能力。我們都知道如下理論：去跨鏈?zhǔn)澜缰械牟豢赡苋恰ブ行幕⒖蓴U(kuò)展性和安全。這一問題成為包括 IOTA 在內(nèi)的所有第二代區(qū)塊鏈項(xiàng)目的基礎(chǔ)，這些項(xiàng)目都聲稱能夠解決這一難題。這些項(xiàng)目中大多數(shù)采取的方法（包括以太坊 2.0）都使用了另一種共識(shí)機(jī)制代替了目前的 PoW 挖礦算法。

以太坊之前的設(shè)計(jì)或多或少被認(rèn)為是失敗的。因此，根據(jù) Chromatic Capita 稱：“以太坊 2.0 是一個(gè)完全不同以往的項(xiàng)目，是從零到一的跨越。以太坊 2.0 不僅僅是一次升級(jí)，它重塑了區(qū)塊鏈。這一新設(shè)計(jì)使得以太坊更加安全，交易處理的規(guī)模擴(kuò)展至了每秒幾千條，同時(shí)還提升了可編程性。而所有這一切的提升都不會(huì)犧牲其去中心化的屬性?！?/p>

圖片來源： Daniil Ku?elev 拍攝，發(fā)布于 Unsplash

以太坊 2.0 是如何解決的？

以太坊 2.0 通過三個(gè)主要手段來解決傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈不可能三角問題：分片、權(quán)益證明（Proof of Stake）共識(shí)算法和新的合約虛擬機(jī)。

這幾個(gè)詞是什么意思？

分片是一種在多個(gè)服務(wù)器之間拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫（換句話說，對它們進(jìn)行分區(qū)）的方法。就像一臺(tái)計(jì)算機(jī)在一個(gè)磁盤上有多個(gè)分區(qū)，但數(shù)據(jù)仍保留在同一磁盤上一樣。區(qū)塊鏈也應(yīng)當(dāng)在保證其一致性的前提下，分為多個(gè)分區(qū)。 每一個(gè)“分片”的安全性應(yīng)與整個(gè)系統(tǒng)的安全性一樣高。

權(quán)益證明共識(shí)算法中沒有用大量能源進(jìn)行挖礦、組裝區(qū)塊數(shù)據(jù)的礦工了。他們被權(quán)益抵押者們（Stakers）取代了：這些節(jié)點(diǎn)們需要證明他們擁有一定數(shù)量的以太幣（譯者注：使用以太幣進(jìn)行抵押）。這一算法這不僅具有更高的能源效率，而且還能確保更快地完成交易的確認(rèn)與共識(shí)，并且最大程度地保證了這些驗(yàn)證者們的去中心化。以太坊的開發(fā)人員多年來一直致力于完善共識(shí)過程，希望這一過程能夠快速完成交易的共識(shí)，并且確保抵押者們能夠遵守規(guī)則（防止節(jié)點(diǎn)作惡）。有了權(quán)益證明，以太坊上的交易在幾秒鐘內(nèi)就可以完成確認(rèn)，并且該鏈還可以抵抗 51％ 攻擊。

最后，新的虛擬機(jī)能夠使開發(fā)人員創(chuàng)建自己的執(zhí)行環(huán)境。這一設(shè)計(jì)能夠?qū)⑵渌麉^(qū)塊鏈（例如 BTC 或 Zcash）的規(guī)則引入到分片上。因此，以太坊可以成為不同區(qū)塊鏈的通用構(gòu)造。

這三個(gè)目標(biāo)中的每一個(gè)都是一個(gè)難題。到目前為止，還沒有可用的區(qū)塊鏈分片，許多聰明人也正在爭論權(quán)益證明算法是否真正有效。以太坊開發(fā)人員著手解決區(qū)塊鏈開發(fā)的若干挑戰(zhàn)，從而創(chuàng)造了一個(gè)架構(gòu)，該架構(gòu)保留了區(qū)塊鏈開發(fā)的核心約束以及包含了對應(yīng)的折衷方案。

階段 0：信標(biāo)鏈（Beacon Chain）

以太坊 2.0 的核心是信標(biāo)鏈。新創(chuàng)造的這條新鏈最初可以協(xié)調(diào)多達(dá) 64 個(gè)分片鏈。 Chromatic Capital 將其描述為整個(gè)以太坊 2.0 網(wǎng)絡(luò)中的“命令和控制中心”。

信標(biāo)鏈管理著 Casper（以太坊 2.0 的權(quán)益證明協(xié)議）。它記錄了驗(yàn)證者及其抵押的以太幣數(shù)量，并且隨機(jī)選擇區(qū)塊的驗(yàn)證者，并為他們隨機(jī)分配一個(gè)分片鏈。信標(biāo)鏈的共識(shí)規(guī)則是，對不誠實(shí)、作惡的驗(yàn)證者執(zhí)行制裁，信標(biāo)鏈充當(dāng)著不同分片之間的鏈接。

以太坊 2.0 的驗(yàn)證者們是通過 PoS 算法票選出來的，換句話說，也就是用戶使用他們的以太幣（也叫做“證明”）投票選擇出來的。當(dāng)分片鏈中的某個(gè)塊收集到足夠多的此類證明之后后，就會(huì)在信標(biāo)鏈上收到所謂的交叉鏈接。從這一刻起，該區(qū)塊已“完成共識(shí)”，這意味著這一區(qū)塊不可能被撤銷和回滾。分片鏈上的區(qū)塊安全性與信標(biāo)鏈（即主鏈）上的相同。該過程模糊地為 Ripple 的共識(shí)算法以及 IOTA 的未來計(jì)劃提供了思路：網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)以某種方式在區(qū)塊上進(jìn)行投票。

作為對他們工作的獎(jiǎng)勵(lì)，驗(yàn)證者們將獲得 ETH2 代幣。ETH2 是信標(biāo)鏈上的原生代幣。從長遠(yuǎn)來看，它將取代目前的以太幣，并且在不受固定限制的情況下進(jìn)行分配，以確保從長遠(yuǎn)來看該鏈的安全性。

信標(biāo)鏈大概會(huì)在 2020 年的第二或第三季度啟動(dòng)。這將啟動(dòng)向以太坊向階段 0 過渡的階段。該階段可以運(yùn)行一個(gè)信標(biāo)客戶端，并將目前的以太幣（現(xiàn)稱為 ETH1）轉(zhuǎn)移到信標(biāo)鏈上，并且在這個(gè)過程中將它們轉(zhuǎn)換為 ETH2。這是一個(gè)單向過程（ETH1 只能轉(zhuǎn)換為 ETH2，ETH2 不能轉(zhuǎn)換為 ETH1），因此 ETH1 被有效地銷毀掉了。

因此，如果階段 0 成功完成，該階段將會(huì)有兩條以太坊區(qū)塊鏈：eth1（當(dāng)前鏈） 和 eth2。對于用戶來說，eth2 在這時(shí)沒有任何意義，因?yàn)樯袩o分片鏈連接到它。它可以被形容沒有身體的骨架，或者說還沒有形成房屋的建筑腳手架。

階段 1：分片鏈

預(yù)計(jì)在 2021 年，第一條分片鏈會(huì)啟動(dòng)。這些分片最初將以原始格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。他們無法根據(jù)某些共識(shí)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，甚至無法顯示用戶或地址的帳戶余額。它們僅用作測試分片架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室，但也可能被用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)來幫助 DApp 更好地進(jìn)行擴(kuò)展。

信標(biāo)鏈在階段 1 的工作重點(diǎn)是：在這一階段，它開始通過交叉鏈接引用分片的狀態(tài)，并最終對它們進(jìn)行共識(shí)處理?，F(xiàn)在，人們可以將其看做是一個(gè)區(qū)塊鏈，而其他分片鏈（此時(shí)仍不起作用）在繞著它旋轉(zhuǎn)的同時(shí)與它連接著。

對于這一階段，可能沒有特別多要說的。其中會(huì)包含成千上萬的細(xì)節(jié)、討論、或大或小的更新，幫助以太坊到達(dá)這一階段。建立并運(yùn)行新的權(quán)益證明系統(tǒng)并且建立一個(gè)可以充當(dāng)各種數(shù)據(jù)鏈的控制中心的鏈?zhǔn)且粋€(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

在這一階段， eth1 鏈和 eth2 鏈依然會(huì)并行存在。從第二階段開始，后續(xù)階段會(huì)變得非常令人興奮。

階段 2：實(shí)現(xiàn)愿景

根據(jù)以太坊路線圖，這一階段將會(huì)實(shí)現(xiàn)“以太坊 2.0 的真正愿景”：分片鏈將會(huì)進(jìn)行交易處理。從這一階段開始，ETH 2.0 網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。在項(xiàng)目的后續(xù)過程中，還會(huì)在分片上激活智能合約。然后上述新的執(zhí)行環(huán)境將生效，該這一環(huán)境上，允許在分片上激活自定義的規(guī)則，例如，模擬其他區(qū)塊鏈，如比特幣，Zcash 或 ETH 1.0。

Chromatic Capitals 很好地解釋了這一點(diǎn)：“就像 ETH 1.0 從比特幣的設(shè)計(jì)中抽象出來，然后在區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)了智能合約一樣，ETH 2.0 也將抽象出 ETH 1.0 以重新定義區(qū)塊鏈計(jì)算的本質(zhì)?！钡诙A段結(jié)合了所有鏈的功能。分片鏈（以前是純數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）現(xiàn)在正在變成結(jié)構(gòu)化鏈，將智能合約的狀態(tài)與共識(shí)過程聯(lián)系起來。開發(fā)人員可以在一個(gè)分片上實(shí)現(xiàn)他們的 DApp，以太坊成為由信標(biāo)鏈控制的多鏈系統(tǒng)。

第二階段預(yù)計(jì)在 2021 年末或 2022 年初開始。根據(jù)以太坊路線圖，第二階段的許多部分，例如執(zhí)行環(huán)境的概念化，“仍在深入研究和開發(fā)中”。

圖片來源： Joshua Earle 拍攝，發(fā)布于 Unsplash

階段 3~6

ETH 2.0 計(jì)劃會(huì)分為六個(gè)階段逐步推出。但是，根據(jù)路線圖的描述，從第 3 階段開始，任何一種預(yù)測都僅僅是推測，很多地方都可能會(huì)改變。有可能在這些階段的某個(gè)時(shí)候，ETH1 可能就死掉了。但是，如果這一切按計(jì)劃發(fā)生，