【263号】ETH2从ETH1中学到了什么？

本文为翻译：原作者：Ivan Martinez 伊凡·马丁内斯

以太坊2.0最广为人知的变化是staking和分片，但是它包含了大量的变化，这些变化都是从改进以太坊得到的灵感。

比特币在11年前推出，自从它的创始区块以来，它激励了很多人去学习更多，并进一步研究区块链设计和密码经济学，以了解如何改进它们。

从PoW开始，我们了解到协议安全在加密货币中是至关重要的。激励人们在游戏中拥有更多的皮肤（使用昂贵的硬件）非常有效。虽然“自私的开采”还有一定的回旋余地，但确保比特币网络安全的PoW表现却异常出色。

以太坊在2015年推出时，引入了“通用”区块链的概念，允许任何人在网络上构建与以太坊和各种代币交互的应用程序。这些应用程序为分散融资（definance，DeFi）的成熟和成长打开了大门，使其拥有超过10亿美元的抵押资产。

既然以太坊已经发布了近5年，它所经历的惊人增长已经帮助业界注意到它的瓶颈是什么，以及哪些可以改进？

当以太坊在2017年的突然增长遇到困难时，几名所谓“以太坊杀手”尝试奋起“击败”以太坊。但这些“杀手”主要是为每秒更高的交易牺牲了更弱的安全性，或者在明显误导（和混乱）的情况下不公布交易费用。但这些都不是以太坊需要改进的缺陷的“解决方案”。

为了让以太坊得到真正的改进，所有相关人员都需要从现有系统后退一步，从一个全新的起点开始。我们可以利用以太坊的最好部分，同时清除它的许多缺陷。

以太坊2.0是加密货币领域有史以来最大的开源公链，旨在提供一个全新的系统，可以实现以太坊等的预期目标。你可能听说过Casper（风险证明）和Sharding（分片），但是有太多东西是Ethereum 2.0将包含的目标。

由于以太坊2.0（Eth2）的许多改进肯定会打破现有以太坊链的变化，这些变化将建立在Eth2链上，现有以太坊链将在新系统中“插入”（到分片中）。这样，Eth2不需要通过升级现有网络而变得复杂，而Ethereum网络将正常运行，并带来新系统打算带来的所有好处。

这篇文章将讨论Eth2的主要变化是什么，人们可能不知道，他们的灵感来自于如何帮助以太坊在去中心化的基础上，让世界变得更加有趣。

加密货币的货币政策比大多数人想象的更重要！对于使用发行硬币（在区块奖励中铸造新供应）来吸引挖矿，并提高哈希率，为加密货币安全性提供资金所需的发行量越少越好。我们已经看到这一点，BTC拥有最安全的链条，同时在市值排名前20个硬币中保持最低的发行率。目前，BTC的年发行量为3.8%，考虑到以太坊的年发行量约为4.5%，这一比例相当低（如果ETH反映了BTC的减半政策，则会高得多）。

虽然很多以太坊的持有者认为以太坊在安全方面的出价过高，但由于矿工没有盈利能力，降低供应量发行可能会导致哈希率和安全性下降。这使得降低PoW的发行量变得困难，因为这可能会对链的安全性产生意外的副作用。比特币就不存在这个问题，因为从长远来看，它的大部分开采回报变化是可以预测的。

以太坊2.0的最大目标之一是向权益证明（PoS）过渡，这意味着移除昂贵的采矿硬件，如asic或GPU矿机。这种密集的计算和功耗将被更便宜的标准计算机所取代，这些计算机只处理Eth2节点处理的内容，如块传播和同步。对于那些保护网络的人来说，成本要便宜得多！此外，抵押32 个ETH还可以参与抵押挖矿。

随着安全成本的全面降低，发行量现在可以降低到0%-1%之间，这取决于网络中有多少人。这样，发行规模就可以精确到它需要支付多少才能获得最佳的安全性！

除此之外，Eth2还打算用一种称为EIP1559的不同策略来取代收费拍卖市场和交易费用中的Gas价格。您不需要了解它是如何工作的，但只需要知道在这个模型中花费的大部分费用将被消耗掉。虽然用户通常使用EIP1559支付较少的费用，但Eth2.0中将有多个碎片，因此Eth2中的总体费用使用/燃烧可能大于当前Eth中的费用使用。

再加上发行率极低（<1.0%），烧掉ETH可能会导致ETH2.0出现净负发行，这意味着烧掉的供应量将超过正在创造的供应量！这将导致ETH变得更加稀缺，使得攻击PoS网络的成本更高。

一致性算法（如PoW或PoS）的目标是保持链的安全性和分散性，而保护网络安全的动机是将加密货币与简单的账本分离开来。这一激励措施确保了矿工/Stakers为网络提供安全保障。以太坊2.0在为矿商融资方面所寻求的是最低可行发行量（MVI）。

MVI是指该链持续保持安全所需的最低发行量。低发行量加上费用的消耗，使得攻击变得更加昂贵（因为ETH变得更加稀缺），从而降低了对网络进行大规模攻击的机会。

当人们谈论以太坊及其存储状态规模时，你可能听说过“状态膨胀”。这是指一次性的Gas费用支付使您的数据在以太坊区块链上拥有永久居留权的问题，从而导致一个无限的、不断增长的状态，其中一大块数据甚至可能无法使用。存储大小的状态“膨胀”，这意味着以太坊节点需要更多的存储或更好的硬件。从长远来看，这限制了谁有能力运行以太坊节点，并且每当网络拥堵，Gas限制增加时，状态增长就变得更成问题。

对于ETH2，目标是无状态，这意味着light（无状态）节点将能够验证所有事务并验证状态的所有部分，而不实际持有任何状态。无状态允许轻型客户端存在于一个有状态/无状态的频谱中，每个都需要不同的规范，使得节点通常更容易访问。如果您拥有的资源超过了无状态节点所需的资源，但不足以支持完全有状态节点，则可以运行中间半状态节点。

分片非常重要！由于每个分片都有自己独特的状态，ETH2中的验证器将被期望对其验证的分片的状态执行状态更改任务。无状态协议使得验证器在分片之间切换时不必下载分片的整个状态，只需下载表示数据的二进制merkle树（小得多）。分片越多，状态增长就越无止境，而且总会有诸如交易或者区块链开发者之类的服务来激励来保持所有分片链状态/数据，并准确地交付它，而不考虑成本。

这为服务“状态提供者”的软件打开了大门，这些“状态提供者”将事务更改的状态部分提供给验证器，以便验证器可以轻松地执行状态更改。状态继电器有助于将磁盘I/O和存储密集型验证部分完全转移到不同的实体。这为有趣的激励方案打开了大门（对于状态，这一直是以太坊的一个问题），并使验证器受益匪浅，因为它们不再需要保持整个分片状态。但是，他们仍然可以验证中继服务器接收到的状态是否正确，因为他们可以将接收到的信息与同步的状态树进行比较。

目前在以太坊协议中有两种类型的帐户，即外部帐户（用户）和合同帐户。只有外部帐户才能启动事务，只有使用自己的名称进行事务的用户才允许修改其帐户的状态。目前，有元交易，但这些依赖于中继网络支付Gas，如GSN。

对于以太坊2.0，目标是将这两种帐户类型抽象为1，从而使用户帐户和合同帐户与网络不可区分。当然，合约仍将存在，但这将为以太坊（Ethereum）充当元交易的中继者打开大门。你为自己签了一笔交易，然后广播它并不是与网络互动的唯一方式。

你也可以让你的正常账户像智能合约那样运作，比如直接把你的主账户收到的ETH发送到你的冷钱包。

功能可以内置到帐户中，这为dapp设计和功能打开了更多的窗口！用户管理帐户的处理将不再是一组清晰定义的操作，就像它们当前在以太坊中一样。

账户提取可能性是一个有趣的协议，能够自己支付Gas费用，或者是发送交易的原始地址。这是一个复杂的问题，所以有很多工作要做。

对于在以太坊上开发的任何人来说，他们的主要语言选择是Solidity或Vyper，它们有自己的特点，但它们很好地满足了开发生态系统的需要。目前，这些语言被编译成更通用、更低级的操作，以便以太坊虚拟机（EVM）理解。

EVM使用这些操作码来帮助以太坊节点生成相同的计算结果，而不管运行它的计算机是什么（因此是“虚拟机”部分）。它还使复杂操作（如验证签名或获取帐户余额）变得简单，只需一行代码即可完成。如果没有EVM正确的读取和分配状态变化，这些特性通常是不可能的。

虽然EVM已经成为整个智能契约生态系统的一个重要基础，甚至在其他链上，如果以太坊上的任何应用程序都有能力使用它想要的任何运行时间，那就太好了。链不应该将自己的状态转换规则（如EVM）强加于其他人，执行应该更加开放。这就是执行环境的来源。

执行环境（EEs）允许将任何类型的状态转换直接构建到协议中（使用WASM），这允许我们从系统的其他部分完全抽象事务的处理方式。可能有一个专门用于处理ZK汇总或私有事务的EE，也可能有一个用于UTXO建模事务（如BTC）的EE。甚至可能有一个特定于令牌的EE可用于所有token，而不必为现有的每个token上载相同的代码。当然，现有的EVM将被复制到一个称为eWASM的EE中，以保持对当前生态系统的支持。

ETH1上的每个dapp都需要在充分考虑EVM的情况下进行设计，Ethereum的状态转移函数（EVM）的所有限制限制了整个系统。有了EEs，这个瓶颈将不再存在，可以构建完全新型的dapp，充分利用它们对协议的开放式依赖。

蹩脚的翻译完毕，感谢您的阅读。