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以太坊2.0是什么?|币小宝区块链公开课29

 

千呼万唤始出来,以太坊2.0它来了!

近日,V神在推特上宣布,以太坊 2.0 的发布日期定在了 12 月 1 日(区块高度大于 1,606,824,000),主网的存款合约地址也正式生效。

标志着以太坊开始向2.0迈进。

那么,什么是以太坊2.0,和目前版本有什么不同?

据币小宝所知,以太坊2.0是当前版本的一次重大升级,将引入信标链、分片等多项关键技术,同时共识机制也将发生变化。

根据早期的战略规划,以太坊分为四个阶段进行:前沿(Frontier)、家园(Homestead)、大都会(Metropolis)、宁静(Serenity)。

前沿、家园、大都会均属于1.0阶段,宁静属于2.0阶段。

与以太坊1.0相比,以太坊2.0的性能将至少是其64倍,到时候再也不用担心网络拥堵的问题啦!

以太坊2.0的三个阶段

  • 阶段0:信标链
  • 阶段1:分片链
  • 阶段2:执行

阶段0:以太坊 2.0 的第0阶段,信标链(beacon chain)将会实施。信标链存储和管理验证人的登记信息,将为以太坊 2.0 实施 PoS 共识机制。为了防止数据中断,实现平滑过渡,这一阶段会同时存在以太坊1.0和2.0,这意味着以太坊会有两种共识机制,一种是采用POW的以太坊,另一种是采用POS共识机制的以太坊。

阶段 1:这是以太坊 2.0 的第二阶段,可能会在 2021 年推出。阶段 1 的主要提升是与分片链的整合。分片链是以太坊区块链的一种扩容机制,将之「拆分」成 64 条不同的链,允许并行交易、存储和处理信息。按最保守的估计,其吞吐量将是以太坊 1.0 的 64 倍,但其设计目标是让数据应对能力比以太坊 1.0 高出数百倍。

阶段 2:以太坊 2.0 的第三阶段,可能会在 2021 或 2022 年启动。与上述两个阶段相比,该阶段的定义不太明确,但会涉及添加 ether 帐户,启用转账和提款功能,实施跨片(cross-shard)的转账和合约调用,构建执行环境以便以太坊 2.0 上可构建可扩展的应用,还有将以太坊 1.0 整合进以太坊 2.0,让 PoW 机制最终可以关闭。

 

以太坊2.0的关键技术

1.信标链

信标链,英文名叫 Beacon Chain,Beacon ,意思就是灯塔,信号浮标。它其实是以太坊 2.0 系统的核心。

信标链是一种全新的权益证明 ( PoS ) 区块链,它是为了解决共识问题,而分片链 ( Shard Chains) 的目的是解决以太坊的扩展性问题。

分片链之所以能解决性能问题,它相当于是通过多片技术处理交易等,提高了系统的效率和性能,下图展示的是信标链和分片链的结构图,其中信标链处于协调层,负责协调和管理工作,而分片链处于数据层,负责数据部分的工作。

 

资料来源:www.bixiaobao.com

从上图可以看出,信标链是链接POW主链(以太坊1.0)和分片链的枢纽,信标链上管理着验证者的名单,以及分片验证者任务。

在以太坊2.0中,存在“验证者”和“提案者”两种角色。

验证人负责验证和组织新区块。一个节点如果想要成为“验证者”,就需要向以太坊的一个智能合约抵押至少32 枚ETH,抵押完成后,信标链通过检测自动将其加入验证者列表。

一旦某位验证人成功验证了一个区块,他将获得一笔 ETH 奖励。

成为验证者之后,信标链就会给你安排任务了

它会将你随机分配到一到两个分片中去做验证,验证人每 6.4 分钟要为信标链上的区块提交一次见证信息,并偶尔会被选出来提议区块。如果总共有 100,000 名验证人,那每位验证人平均每两周将被要求提议一次区块。上述流程是完全自动的,全部由软件处理。

我们知道,在工作量证明机制下,也就是我们现在的以太坊主链上,矿工通过挖矿生成下一个区块,但是在权益证明机制下,不存在挖矿,下一个区块的产生是由验证者们选择出来的。这个选择具有随机性,不是一个验证者所能掌控的,这也体现了去中心化的特点。

2.分片链

分片链机制具有可扩展性,可以极大地提升以太坊链的吞吐量。

当前由连续区块组成的单条区块链安全性高且易于验证,但是要求每一个全节点处理和验证连续区块内的每一笔交易。这会影响网络快速处理交易的能力,尤其是在主网交易量剧增的时候。

而分片链机制会将以太坊链 「拆分」成 64 条不同的链,拆分以后,将数据处理的任务分配给许多节点,这样就可以并行处理交易,而非串行。每增加一条分片链都像是加一条车道,将以太坊从单车道的小马路升级成多车道的高速公路,更多的车道和并行处理能力会带来更高的吞吐量。

分片链可以提升以太坊并行交易、存储、及信息处理的能力,保守估计可以将吞吐量提升 64 倍,它的设计足以处理数百倍于以太坊 1.0 的数据量。

3.PoS (权益证明)

币小宝曾在之前的文章中提到过权益证明,权益证明(POS)是以太坊 1.0 现有的工作量证明(PoW)共识模型的一次升级,可以带来更高的速度和可扩展性。

上文提到,用户参与验证需要质押至少32个ETH,之所以这样设计,是为了防止节点作恶,一旦节点恶意篡改数据,那么质押的以太坊将以罚金的形式被系统收取。因此,从这个角度来看,节点作恶对自己没有任何好处,而且由于验证人节点众多,即使部分节点作恶也不会影响整个系统的安全。

与 Pow 抽象的损失电力成本相比,这一机制带来了更具加密经济特性的安全性。PoW 挖矿需要巨额的硬件投资和大量电力,而以太坊 2.0 的质押只需要一台家用笔记本电脑(有些软件客户端的目标是更轻量化,甚至可以在手机上运行),这就降低了参与共识过程的门槛,从而增加了网络的去中心化程度,当网络中质押的以太坊数量达到1000万枚时,将会十分安全。

总之,POS机制降低了普通用户参与挖矿的门槛,这对于以太坊生态的发展有诸多好处,如果以太坊2.0运行良好,未来以太坊网络的拥堵情况或将大幅改善。

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