以太坊2.0，将是真正的“EOS杀手”？

  任何关注过Ethereum一段时间的人都知道，它的开发历史充满了不兑现的承诺、错过的最后期限以及关于未来计划的沟通不畅，这导致许多人将以太坊视为失败的实验，他们的悲观情绪是可以理解的。以太坊今天(ETH1)很慢;整个网络被限制在每秒15个交易(TPS)的速度，用这些交易处理任何复杂的事情都是非常昂贵的。相比之下，Visa（一家位于美国的单一付款处理商）每秒处理数千笔交易。

  为什么以太坊的使用速度如此之慢，价格如此之高?简单地说，就是去中心化所带来的难以置信的高价值和(当前的)高成本。

  去中心化是昂贵的，因为像今天的大多数区块链一样，Ethereum上的每个节点(定义为连接到网络的计算机，就像运行Ethereum软件的笔记本电脑)必须运行网络上的每一块计算，以确保所有参与者都遵守规则。这需要消耗真正的能源和资源。在时间成本方面，运行Ethereum的节点分布在世界各地——毕竟，它是一个对参与者有无数激励的公共网络——不同节点之间有很高的通信延迟和不同的计算能力。网络需要保持足够的延迟，以便较慢的节点能够“跟上”，并能够为网络的分散投票做出贡献。  

   如果以目前的架构设计的以太坊网络开始在太短的时间内处理太多的数据，那么诸如笔记本电脑或个人服务器之类的消费类硬件将无法跟上步伐，而网络上唯一的功能节点将是大型数据中心。这将严重损害Ethereum的去中心化，因为这些数据中心节点很容易形成垄断并接管网络或对其进行审查控制。在撰写本文时，许多加密货币网络(如EOS)实际上都遇到了这个问题。

  在公共区块链中保持足够的去中心化非常重要的。如果没有去中心化，使用区块链就没有什么意义，因为一个集中的区块链可以很容易审查人们的交易，而且使用它比使用常规的分布式数据库效率要低得多。如果您是区块链的新手，让我们回想一下，中本聪（Satoshi Nakamoto）在比特币中发明了这种新形式的去中心化治理之前，实际上，任何系统都不可能拥有去信任的治理——所有参与者都对决策施加某种控制，但没有一个拥有全部（或多数）控制权。Vitalik Buterin(以太坊的发明者)在回答观众关于去中心化和性能之间权衡的问题时做出了著名的回答，他说任何人都可以通过将其变成“一堆热气腾腾的集中垃圾”来构建一个高TPS系统。

  如果有可能构建一个区块链，其中每个节点不必处理其他节点的交易，您可以通过只处理整个网络交易的一小部分来降低通信成本，那会怎么样呢？

  进入ETH 2.0

  ETH 2.0是下一代以太坊，甚至称它为以太坊都有点用词不当——这是一个完全不同的项目，它为区块链的规模化运作提供了一个全新的零对一的范例。ETH 2.0的目标是提高Ethereum的可伸缩性、安全性和可编程性。ETH 2.0不会在单个链上处理15个TPS，而是每秒处理数千到数万个交易(甚至更多)，而不会影响去中心化。

  事实上，与目前在比特币和ETH 1.0中使用的PoW系统相比，ETH 2.0将引入一种更经济安全的共识机制，称为POS。在传统的PoW区块链(如比特币)中，新的货币被铸造出来，交易由矿工、个人和机构处理，他们使用昂贵的硬件来解决非常困难的数学难题。矿商为网络提供安全，以换取通胀和交易费用。相比之下，在PoS区块链中，生成新的货币并由验证器处理交易，验证器通过锁定代币来为网络提供安全性。实际上，验证器提供的安全性是由网络本身的价值引导的。如果验证器行为不当(例如，通过批准一个恶意的交易)，它们的代币就会被扣留。这种苛刻的机制为验证者提供了遵循协议规则的巨大动机。

  PoS的卓越安全性的一个重要原因是PoW系统容易受到的所谓的“派生露营”攻击。PoW系统很容易受到这种攻击。如果一个对手能够积累足够的挖掘硬件来攻击比特币或另一个PoW链，那么比特币将无力阻止进一步的攻击，因为网络将不断地重启/硬分叉，只会被相同的挖掘硬件无限地再次攻击。相比之下，以太坊在产生野营攻击方面更具韧性—以太坊可以硬分叉并削减攻击者的抵押，这类似于烧毁攻击者的比特币采矿场。

  此外，ETH 2.0将使开发人员能够创建自己的称为执行环境的交易处理方法，以便他们可以在以太坊内使用不同区块链的规则。为了极大地简化执行环境，ETH 2.0将使人们能够使用比特币的交易规则，ZCash的规则，ETH 1.0的规则以及许多其他可能的规则集，其规模比今天可能高出多个数量级，而所有这些都受到了安全性的保护。ETH 2.0将通过分片来实现这一点:ETH 2.0中的每个分片都类似于区块链，具有自己独特的块生成器和验证器，但是它将与其他分片紧密连接，并且能够与其他分片通信，从而形成一个由分片链组成的大型网络。因此，矿工不必处理整个网络中的每个交易，ETH 2.0上的一个给定验证器只需要处理和验证单个分片的交易。这是一项创新技术，它将使使用消费类硬件的人们能够有意义地参与ETH 2.0网络。

  需要注意的是，ETH 2.0中的每个分片将与其他分片共享相同的安全性。为了破坏单个分片，您必须破坏整个系统。与Cosmos这样的平台相比，此安全模型提供了更好的安全保证，因为Cosmos这样的每个链条都负责其自身的安全性，从而形成了一个去中心化且易于攻击的网络。因此，为了攻击ETH 2.0，攻击者将不得不购买价值数十亿美元的ETH(如果ETH的价格上涨，这个数字将会增长得更多)。

  这是一张传统的区块链网络的图片——它是一个单一的数据块“链”。不要担心理解块标头或交易列表，因为这个图形只是为了说明目的:

  这是ETH 2.0的外观图像，除了有两个分片链以外，共有64个，全部使用信标链相互协调。同样，不必担心技术细节：

  ETH 2.0是由9个不同的工程团队建造的，他们得到了以太坊基金会的资助和更广泛的以太坊社区的支持。这些团队正在开发一种名为“客户端”的应用程序——你可以把客户端想象成类似于Chrome或Firefox之类的web浏览器，只不过它访问的不是网站，而是Ethereum网络。客户端多样性是以太坊的一项核心原则，即前提是，如果一个或两个客户端中断或存在错误，则整个网络都不会瘫痪。每个客户都针对不同的利基用例，但是他们都将能够完全参与网络。例如，一个客户端正在针对智能手机进行优化，而另一客户端正在为企业使用而构建。工程团队正在根据以太坊基金会，ConsenSys和更广泛的学术界的才华横溢的研究人员（主要是计算机科学博士学位或同等学历）创建的规范构建ETH 2.0。

  很多研究都是在一个叫做ethresear.ch的网站上以开源的方式进行的。在这里，世界上任何一个有有效技术想法、建议或批评的人都可以发帖。经过数年的反复开发，规范才达到了目前的状态——有时，研究人员认为他们已经创建了一个合理的设计，但随后会发现需要重新设计部分甚至整个系统的缺陷。可以毫不夸张地说，ETH 2.0研究团队是整个区块链领域中最有经验和才华的协议设计团队。

  以下是构建ETH 2.0的团队列表(没有特定的顺序):

ChainSafe系统

  30人以上的公司总部设在多伦多，有5位开发人员为其ETH 2.0客户工作

  在多伦多以太坊开发者大会上相遇的基层开发者

  建立一个用JavaScript编写的名为Lodestar的客户端

PegaSys

  在以太坊生态系统中最大的公司ConsenSys上分布了50人的团队

  建立了名为Pantheon的企业友好型ETH1客户端

  拥有一支致力于ETH2规范的研究人员团队

  构建一个针对企业使用而优化的基于Java的客户端，称为Artemis

Harmony

  4人团队，总部设在俄罗斯

  构建Java以太坊客户端

  尚未公开有关它们的太多信息

  潜在与PegaSys / Artemis合并

Parity

  总部位于柏林的60多人的公司，拥有大量远程劳动力

  从Ethereum基金会获得500万美元，用于构建一个名为Substrate Shasper的ETH 2.0客户端

  Parity也是雄心勃勃的互操作性区块链项目Polkadot背后的团队，有人认为该项目是以太坊的竞争对手

  建立并维护了ETH1中第二受欢迎的客户端，也称为Parity

Prysmatic实验室

  6人小组，分布在美国各地

  积极地在他们的博客上更新，这是一个学习和更广泛地关注ETH 2.0的好方法

  建立了一个名为Prysm的客户端，该客户端可用于多种主流用途，类似于ETH 1.0中的Geth

Sigma Prime

  4人团队，总部设在澳大利亚悉尼

  具有很强学术/软件开发背景的网络安全专家

  构建一个称为Lighthouse的客户端，适合于主流用例

Status

  全欧洲8人团队

  在名为Nimbus的轻型客户端上工作，该客户端可使用智能手机和其他“轻型设备

Nethermind

  在.NET中为ETH 2.0构建Windows客户端

  ETH 2.0的启动分为多个阶段，但最重要的是前三个阶段。这些阶段正在以交错的方式推出ETH 2.0的各种组件，这既是因为它们需要很长时间才能正确构建，也是因为以渐进的方式引入更改大大降低了技术风险。对于一个价值数十亿美元的加密货币网络来说，“快速行动并打破常规”的理念是不明智的。与可以迅速推出修复程序的集中式技术公司不同，具有严重客户端错误的加密网络可能会长时间遭受破坏，因为网络的参与者都必须手动更新到新的客户端版本，在最坏的情况下如果出现这种情况（例如，攻击者设法凭空打印出新的ETH）。许多交易将回滚以保护网络的可靠性。这将对项目的声誉产生非常负面的影响，正如2016年DAO遭到黑客攻击所显示的那样，那次攻击导致一群以太坊的开发人员和用户分裂成他们自己的“以太坊经典”(Ethereum Classic)。

  0阶段，可能在2020年第二季度末或第三季度初交付，引入信标链，它将作为整个ETH 2.0网络的“命令和控制”中心。信标链将组织验证器并将它们分配到不同的分片链，在那里它们将在一段时间内处理交易，然后随机地重新洗牌到另一个分片中。这种改组是ETH 2.0安全性的关键组成部分，因为如果没有它，信标链还将验证不同分片产生的块的准确性，以便ETH、代币和数据可以在分片之间交换。用20世纪70年代加州的术语来说:信标链是管理其他区块链的区块链。

  如果信标链是命令和控制，验证器运行现场操作。验证者是PoS网络上的参与者，负责处理和订购网络的交易，并将它们之间以及其他参与者之间进行中继。为此，他们将获得交易费和新创建的代币（通货膨胀）的奖励。验证器可以说是加密网络中最重要的角色，设计激励机制使其以亲社会方式行事是ETH 2.0试图解决的核心挑战之一。信标链也将负责惩罚行为不端的验证者。

  预计在2021年发布的ETH 2.0的第1阶段，将会启动分片链，但是不能处理或构造分片上的数据。数据将以原始形式(称为“数据blob”)存在于分片链上，主要是为了确保分片链能够彼此以及与信标链进行适当的通信。分片不能对数据进行任何计算。乍一看，这听起来像是第1阶段是一个美化了的测试网，它的用处有限，但这并不完全正确。新的或现有的数据应用程序可以利用这种数据存储来增加它们的可伸缩性。例如，一个去中心化的Twitter DApp可以将其数据存储在分片链上，并执行它的大部分计算，而ETH 1.0提供了高级安全保证。在第1阶段，ETH 1.0仍将正常运行，并且1.0和2.0链将并行运行。

  在2019年12月下旬，Vitalik提出加速将ETH 1.0加入信标链，这样Ethereum就可以实现PoS的好处，并更快地与ETH 2.0合并。ETH 1.0最初将作为它自己的特殊分片(而不是执行环境)存在，但最终将在阶段2中转换为执行环境。目前还没有提出何时会发生这种情况的时间表，但似乎有可能在第一阶段发生。

  第二阶段预计于2021年或2022年启动，将实现ETH 2.0的真正愿景。分片将能够处理交易，而ETH 2.0网络将可用于实际的业务应用程序。分片上的智能合约将在阶段2中引入，同时引入的还有运行这些智能合约的执行环境。如前所述，执行环境将使开发人员能够为如何处理他们的交易创建任意规则集。这意味着协议开发人员将能够创建模拟比特币、Zcash、ETH 1.0规则的执行环境，或几乎任何其他可以想到的计算区块链交易的方法。就像ETH 1.0将比特币抽象为区块链上的智能合约一样，ETH 2.0将抽象ETH 1.0来重新定义区块链计算本身的本质。

  围绕ETH 2.0的某些组件仍然存在许多未完成的研究问题，例如如何以保持去中心化的方式提供和存储数据（因此，一小部分数据提供者无法垄断网络），如何交叉分片交易将起作用，执行环境治理等等。但是，关于这些问题的研究正在迅速进行。

重申ETH 2.0的前三个阶段：

阶段0

   2020年第二季度末或第三季度初发货

   启动信标链和信标链上的PoS验证

   ETH 1.0将继续正常工作

  2021年发布

 启动分片链并允许将数据存储在这些分片链上，但不处理分片上的交易

ETH 1.0可以继续正常运行，也可以作为特殊分片合并到ETH 2.0中

  阶段2

  2021/2022年初发布

  在分片上启用交易处理

  一段时间后，ETH 1.0作为执行环境过渡到ETH 2.0

  以太坊将在第二阶段之后继续发展，但从那时起情况就不那么明朗了。一些可能的方向包括使用ZK-SNARK进行可伸缩性，轻客户端的进一步开发，二次分片（基本上是分片内的分片），以及在不久的将来，使用称为CBC Casper的协商一致机制抽象分片本身的概念。

  从我的角度来看，以太坊的未来是光明的。没有比Ethereum拥有的研究人员、开发人员、用户和项目的临界质量更好的智能合约区块链了，现在是参与的最佳时机。以太坊正处在它可能经历的最大、最重要的升级的风口浪尖上，如果升级成功，将为世界创造巨大的价值。