充分理解以太坊2.0的关键技术：可扩展性

扩展对以太坊来说至关重要，因为以太坊的愿景是成为一个全球性的、去中心化的公共开放源代码平台，任何人都可以参与其中。要成为下一代互联网的基础设施，满足互联网主流的需求，扩张是必然的选择。

以太坊2.0是维塔利克心中真正的以太坊

Vitalik buterin对以太坊的期望是成为世界计算机，但以太坊1.0采用POW共识机制，其TPS只有15左右，根本无法承担世界计算机的重任。

V神曾经说过：“以太坊1.0是几个人为打造一台世界计算机而做出的不懈尝试；以太坊2.0最终将成为一台世界计算机。”

回顾以太坊的历史，vitalik于2014年1月发布了以太坊白皮书，并于2015年7月创建了以太坊1.0主网。

但就在vitalik发布以太坊白皮书的同一个月，他发表了一篇关于slasher的博客，slasher是POS的共识算法，它认真讨论了以太坊未来从POW向POS的转变。

2015年3月，在以太坊主网上线前，以太坊社区规划了太坊未来的技术路径，分为前沿、家园、大都市、宁静三个阶段，并达成了宁静阶段从POW向POS转变的共识。为了推动矿工从POW向POS转，以太坊1.0区块链网络特意设置了“难度**”。

2015年，vitalik和以太坊开发社区开始尝试随机抽样，这是碎片化技术在链中应用的突破。2017年完成数据可用性证明的突破，证明碎片化是可行的扩展方案。

可以说以太坊2.0是维塔利克心中真正的以太坊。

尽管vitalik在特定的技术路线上不断改进。例如，vitalik最近表示，以太坊（1.0和2.0）的近期和中期扩张战略以汇总为中心。

以太坊2.0路线图

让我们回顾一下以太坊2.0的路线图。

如上所述，以太坊自成立以来规划了四个发展阶段：边境、家园、大都市和宁静。

Serenity是以太坊2.0的一个阶段，它**的变化是从POW到POS的完全过渡。对于这个变化，以太坊2.0至少应该分为三个阶段：阶段0：信标链；阶段1：碎片链；阶段2：跨片传输、合同调用、ewa替换以太坊虚拟机（EVM）；每个阶段都将以不同的方式提高以太坊的性能。

第0阶段：在以太坊2.0的第一阶段，将实现信标链。信标链存储和管理验证节点的注册，实现以太坊2.0的兴趣证明（POS）共识机制。以太坊1.0的pow链将与新的以太坊POS链一起运行，以确保数据的连续性。以太坊2.0的第0阶段将于2020年开始，预计7月开始

第一阶段：以太坊2.0的第二阶段可能在2021年推出。第一阶段的主要改进是碎片链。碎片链是一种扩容机制，以太坊区块链被“拆分”为64条不同的链，以允许并行交易、存储和信息处理。根据最保守的估计，它的吞吐量将达到以太坊1.0的64倍。

第二阶段：以太坊2.0的第三阶段可能在2021年或2022年开始。与第0阶段和第1阶段相比，第2阶段的定义并不明确，但需要增加以太坊账户并启用转账和取款，实现跨片转账和合同调用，构建执行环境，以便在以太坊2.0上构建可扩展的应用程序，将以太坊1.0链引入以太坊2.0，**完成工作量验证。

以太坊2.0信标链主网上线，标志着以太坊2.0正式上线。

了解以太坊2.0的10个问题

什么是以太坊2.0？以太坊2.0，也称为ETH2或“宁静”，是以太坊区块链计划的第四阶段，也是一次彻底的重新设计。共识机制将从pow（工作量证明）转变为POS（公平证明）。以太坊规划的四个阶段是：边境，家园，大都市和宁静。

以太坊1.0和以太坊2.0有什么区别？以太坊2.0将引入两个在以太坊1.0中不存在的主要改进：兴趣证明（POS）和碎片链。以太坊1.0的共识机制是工作证明（POW）。POW依靠矿工用电来驱动物理矿工计算来生成以太坊区块链。POS不依赖矿工和电力，而是依赖验证节点（虚拟矿工）和ETH生成区块。分片链是一种扩容机制，可以大大提高以太坊区块链的吞吐量。碎片链将“分割”以太坊区块链，并将数据处理职责分配给许多节点。这允许并行处理事务。每个碎片链就像添加一条车道，将以太坊从一条车道升级为一条多车道高速公路。碎片链预计将在以太坊2.0的第一阶段推出。

以太坊1.0会怎么样？根据计划，当以太坊2.0的第一阶段开始时，以太坊1.0将成为以太坊2.0的第一部分。在此之前，以太坊1.0将保持原样。

会有以太坊2.0代币吗？没有新的ETH代币。

如何参与以太坊2.0的搭建？ETH持有者可以通过两种方式参与以太坊2.0的搭建并获得奖励。1ETH持有者可以抵押32个ETH来运行自己的验证节点。他们需要在以太坊1.0的存款合同中存入32以太坊。这个过程是不可逆转的。运行自己的验证节点意味着您有责任验证和组织块。如果你不这样做，ETH可能会赔钱。2ETH持有人可以通过STARKING服务提供商抵押ETH或加入STARKING池，任何人都可以按比例获得STARKING奖励。

成为以太坊2.0验证节点有哪些风险？作为一个验证节点的好处是你可以得到ETH奖励。但是以太坊2.0有一个“惩罚”机制，所以有可能丢失以太坊。验证节点可能丢失ETH的第一种方法是丢弃线路，并且无**确执行其职责。这会产生相对温和的惩罚，与可能给予的奖励大致相同。验证节点可能会赔钱的另一种方法是发布相互矛盾的信息。在这种情况下，验证节点将受到严厉惩罚并被逐出系统。罚款金额在1 ETH和全额抵押之间，具体罚款取决于具体因素

启动信标链需要多少ETH？为了启动信标链，至少需要16384个验证节点，相当于抵押了524288个以太坊。只有当信标链达到阈值时，才能分配奖励。

那么目前持有的ETH呢？你目前持有的ETH不需要做任何事情。它继续在以太坊1.0链上完全可用。在某个时刻，以太坊1.0链将成为以太坊2.0的一部分，以太坊将继续像现在一样运行，不需要任何操作。对于那些想要参与抵押的人，他们可以将自己的ETH存入以太坊1.0链上的存款合同中，并选择成为以太坊2.0信标链上的验证节点。然后，它成为以太坊2.0信标链上的验证节点。这个过程是不可逆转的。在第0阶段，这些eht不能使用，验证节点必须等到第2阶段才能将这些ETH提取到特定片段。然后，抵押的以太坊和生成的奖励可以在以太坊2.0中完全可用。

谁在开发以太坊2.0？ETHunm 2的开发主要是由ETHunm基金会的研究团队领导和协调的，有数百名开发人员。ETHum 2规范在ETHuuny基金会GITHUB页面上维护。目前，九个独立的团队正在为不同编程语言的不同用例构建以太坊2.0客户端。这九个团队是链安全系统、Pegasys、奇偶校验技术、prymatic实验室、sigma prime、status、Trinity、nETHermind和harmony。

为什么人们抵押ETH2.0来启动信标链的主网？其中一个最重要的原因是，它有望获得相对较低的风险和稳定的回报。如果只存524288 ETH，其APR收入可达到21.6%；如果涉及质押的ETH达到245000，其收益率也可达到10%；即使ETH锁定高达10000000，其APR收入也可达到4.9%，远高于其他DeFi协议的ETH存款收入。这里的APR是用ETH计算的。随着ETH价格的上涨，实际apy可能会更高，这将鼓励更多的人承诺ETH。

信标链详细说明

信标链使用POS共识算法，这是以太坊2.0的基础设施。在以太坊2.0的第二阶段，碎片链将在信标链的帮助下运行。

信标链的工作原理是，为每个片段随机分配不同的验证者来发布块，并为每个片段链分配一个委员会。委员会的职责是对片段链验证器生成的块进行投票。

超过半数的委员会成员需要就分裂链的各个部分达成一致意见。碎片链也可以使用信标链来完成交叉碎片操作。信标链启动后，它将与以太坊1.0链并行运行。在此期间，它将取决于以太坊1.0链的状态。

信标链采用POS算法。在POS算法中，每个矿工产生一个区块的概率与矿工的权益成正比。然而，信标链中的每个矿工实际上拥有相同的权利。

每个矿工只能抵押32 ETH到信标链。要成为信标链验证器，您需要将事务发送到以太坊1.0上的存款合同，这要求您拥有32个以太坊。以太坊1.0上存款合同的公共方法有两个参数：

Pubkey，信标链中验证器的签名公钥

取款凭证，用于将来取回抵押物的ETH

成功调用存款契约后，契约返回一个日志事件，并将以太坊1.0链上的事件自动通知信标链。

信标链将新添加的验证器标记为挂起的验证器。随着时间的推移，它们将成为活动验证器，这意味着它们可以参与块生成。

信标链将惩罚长期不活动或错误的验证器。当验证者权益减至16ETH时，将无法参与POS协议的操作。**，信标将排除权益低于16ETH的验证者。

信标链块需要维护以下信息：

注册验证者

等待验证者，这些帐户将被添加到验证者列表中

活动验证程序，这些帐户已添加到验证程序列表中

退出验证器，这些帐户离开验证器列表

轮询信息

验证者投票

随机选择投标人和委员会的随机数

投标人选择

在提交块之前，需要选择验证者作为提议者。提交以太坊1.0下一个区块的权力取决于矿工。如果矿工的加工能力大，那么矿工很可能被选为下一个区块的生产商。

在以太坊2.0中，生产节点的选择是基于随机数；在区块链系统中，很难生成高质量的随机数。然而，POS协议要求随机数的来源具有分布性、可验证性、不可预测性和不可替代性。

一个随机数被用来从一组验证者中选择提议者，这样验证者就不能知道谁被选中了。这样可以防止他们合谋攻击。

在信标链中，每6秒生成一个块。这6秒也称为时隙。在每个区间期间，所选择的提议者从信标链的前一块的验证器收集所有投票，并使用它们形成新的块。

委员会

在将提议者提议的块输入信标链的主链之前，需要对其进行表决。

委员会可对提案人提出的区块进行表决，表决通过的区块可获得最终确认。理想情况下，如果能够迅速收集选票，委员会成员**是系统中的积极核查者。

主链选择规则

在以太坊中，最长的链由算力决定，而以太坊2.0的信标链使用POS算法。因此，需要一组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LMD ghost（**消息驱动的ghost）解决了这个问题。此方法涉及一个基于消息的算法，或者换句话说，通过投票。一般来说，投票数**的分支链将被视为主链。

笑脸代表投票信息。每个区块中的数字代表投票总数，即区块的权重。

在上图中，虽然最上面的链是最长的链，但绿色链是主链。

碎片链

碎片链是以太坊2.0网络未来可扩展性的核心功能。

碎片化是指将数据库中多个节点（如去中心化数据库或其他类的数据库）的数据处理职责分离，以便同时进行事务、存储和信息处理。

碎片化的概念与当前的以太坊1.0模非常不同，后者要求所有节点处理和验证每个事务。

信标链将监视碎片链的操作。

抵押32 ETH后，验证者随机分配给碎片链进行验证（这里的随机性可以保证验证者的分配路径是不可预测的，否则会面临**纵的风险）。

埃沃斯

在第二阶段，随着新的虚拟机ewa（以太坊版本的web组装）的引入，碎片链将从一个相当基本的数据标记形式演变为一个完整的事务链，从而承担起扩展以太坊网络的责任。

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的虚拟机是EVM。在切换到以太坊2.0之后，以太坊网络的虚拟机将升级到基于webassemb的虚拟机ewa。根据W3C标准，webassemb是开源的。

由于wa支持多种编程语言，因此ewa支持以任何语言编写的智能合约在以太坊上运行。与以太坊1.0相比，EVM只允许在以太坊上运行以固态编程语言编写的智能合约。

以太坊旧链：以太1。十

ETH 1。X是以太坊1.0系列升级的代号，因为以太坊2.0需要2-3年才能完全启动，这意味着当前的以太坊将继续运行。第0阶段信标链和第1阶段碎片链将在1-2年内完成。将在第二阶段实施的Ewa将于2022年完成。

以太坊2.0将作为一个独立的区块链部署，因此不会取代以太坊1.0，这意味着以太坊1.0的区块链需要在未来5到10年内保持可持续发展。

以太坊1的开发者。X将继续优化以太坊的性能，特别是第2层协议的扩展。

例如，Optimi团队最近宣布启动Optimi测试网络的第一阶段，并在网上公布了走向主流网络的路线图。Optimi并不是实现**汇总的唯一团队。Fuel的汇总也在向测试网络移动，arbitrum也在进行汇总。基于loopring和zksync实现的ZK-rollup的rollup方案已经推出，基于starkware技术的subversifi也已经推出。推出了基于等离子的OMG主网测试版。