金色深核｜以太坊2.0全面技术指南

本文是《区块链技术手册》系列的第一篇，《区块链技术手册》系列是一个可以了解加密货币技术逻辑的文章系列，主要介绍比较特色的项目类别或者主流项目的技术架构。

第一篇选择了介绍以太坊2.0，会尽力全的把相关技术内容汇集此文中，如有偏颇请指正。

ETH2.0的阶段0已经箭在弦上，一周内以太坊2.0存款合约质押了超过50万枚ETH，我们对以太坊的期待更上了一层。但从技术来看，谜一样的ETH2.0仍然是一个未来不可预测的形态，因为公链始终都在尝试。

或许我们已经对ETH2.0期望太高了，所以从技术角度详细了解下ETH2.0以及近期的变化，可以基于这些内容再去给予合理的期待。

从ETH1.0出发？

ETH2.0这个词是相对于ETH1.0或者ETH1.X说的，从共识上很容易区分，ETH2.0是PoS共识，而ETH1.0是PoW共识。

以太坊在创世的时候，是先利用基金会的poa节点启动的，随后运行稳定后加入PoW节点，开始了挖矿进程，这么多年来，ETH1.0的PoW节点已经发展出庞大的数字，因为PoW挖矿的收益力量，以太坊矿工也是加密货币矿业里不可或缺的一部分，其挖矿算法是ETHhash，使用GPU挖矿，也出现了ASIC挖矿，但ASIC算力并没有像比特币挖矿里ASIC和GPU对比那么悬殊。

PoW的ETH1.0网络像比特币网络一样，并发量很低，并且以太坊还是一个具备可编程能力的网络，在以太坊上运行的各种智能合约，会增加很多链上确认消息的数量，比只做转账的比特币网络多了很多调用类消息，所以，以太坊太堵了。

金色晚报 | 5月31日晚间重要动态一览:12:00-21:00关键词：浙江、CSW、以太坊地址

1.浙江发布实施两条标准 以区块链技术破电商信任鸿沟。

2.CSW提交动议要求法院对其比特币地址清单保密。

3.以太坊排名前10000的地址拥有9170万枚ETH。

4.美国国家可再生能源实验室探索将区块链应用于可再生能源领域。

5.俄罗斯逮捕在工作中开采加密货币的前邮局局长。

6.瑞士InCore银行获FINMA批准为机构客户提供数字资产交易服务。

7.比特币持续上涨，日内最高报9738.89美元，最低报9402.14美元。[2020/5/31]

当年的加密猫让以太坊堵的一塌糊涂，2020年Defi流动性挖矿热潮的时候，以太坊依旧堵的一塌糊涂，Gas费居高不下。当以太坊从PoW转向PoS后，这样的问题会解决一部分，可以从每秒处理7笔交易的的处理能力提升到上千笔交易，这已经是质的飞跃。

ETH2.0的网络结构变化

在以太坊2.0的路线图里，最终目标是PoS，PoW链会在历史的发展中被留存至不适合挖矿，ETH1.0网络彻底不适合再工作为止，当然这不知道会是多少年后，在我们可预测的时间内，ETH2.0启动Phase0后，PoW和PoS会是混合存在的，在ETH2.0的分片架构里，ETH1.0的PoW链就是一个分片，与ETH2.0信标链中的分片承担一样的任务。

金色晨讯 | 深圳晚报：区块链让彩票行业自证清白；BM：在发布Voice之前仍有很多需要解决的问题:1.国税总局司长饶立新：运用区块链技术创新行政管理；

2.深圳晚报：区块链让彩票行业自证清白；

3.IMI副研究员：如果政策上允许可能近期就会推出数字货币 央行在技术上已经做好了储备；

4.诺贝尔经济学奖获得者：区块链是交易市场的里程碑；

5.近200名开发者正评估围绕Taproot和Schnorr的“比特币改进提案” 以增强隐私和可扩展性；

6.天津滨海新区将区块链作为核心技术自主创新的重要突破口；

7.重庆市医疗保障局提出了医疗保障与区块链技术深度融合的研究课题；

8.BM：在发布Voice之前仍有很多需要解决的问题；

9.外媒总结2019年5个接受比特币的商业领域行业；

10.澳大利亚区块链代表：澳大利亚希望成为中国在区块链领域的重要合作伙伴；

11.深圳高交会闭幕 展示区块链等高新技术项目逾万项；

12.浙江省副省长高兴夫：浙江将加快“区块链+实体经济”等方面的融合应用；

13.?BitMEX等交易所交易量骤减 或预示比特币价格将出现大幅波动；

14.江苏省司法厅探索区块链五大应用场景；

15.内蒙古司法厅厅长毕力夫：探索区块链技术推进执法监督和监狱计分考核公开公正。[2019/11/18]

那ETH2.0究竟代表了什么？ETH2.0是代表了基于PoS共识建立以太坊的开始，信标链会开始逐渐承担以太坊主要的确认出块过程。

金色财经现场报道Olympus Labs创始人：代币本身已经具有了一定的价值:金色财经6月3日现场报道，在今天的以太坊技术及应用大会上，Olympus Labs创始人&CEO Kai Chen在《Blockchain：A Community Revolution》主题演讲中说，谈到代币经济学，我们要考虑代币从经济学角度起到什么作用，我们到底需要不需要代币，代币的作用到底是什么，即便我们需要代币，但从价格的角度来说，项目的表现和价格的表现是不是有相互联系这些问题。我们已经看到了有些项目的表现跟绩效，但发现它跟代币的价值没有什么联系，这个项目可能做得非常好，又或者没有达成什么成就，但代币本身已经具有了一定的价值。这个行业仍然比较新，有非常多的价值和价格间的断值。[2018/6/3]

与现在的PoW链相比，ETH2.0实现的是PoS共识、分片结构以及带来新的虚拟机eWASM，实现这三种设定后，以太坊可以更加分散化，因为用笔记本小型设备就可以成为一个验证节点。网络更有弹性，即使有节点脱机，也会因为分片的布置而保持稳定。当然最重要的就是前文所说，网络的处理能力和ETH1.0的处理能力完全不同。

主要的3个阶段

ETH2.0把前期实施分为了3个阶段，Phase0、1、2。

Phase0是启动信标链的开始，启动信标链前需要用户抵押32个ETH成为节点，并且需要足够量的ETH才能启动。为了保证信标链的稳定性，用户存入32ETH后，暂时不能取出，等到Phase1才会有退出的设定。Phase0启动后，ETH2.0信标链会成为以太坊庞大网络中的一个部分，虽然已经开始出块，但并不承担转账、合约执行等。这个时候相比信标链，其实ETH1.0的PoW链会更健壮，Phase0开始后ETH2.0和1.0链会面临一个混合成为一体的过程。

金色财经数据播报 比特币价格下跌 算力也随之下跌7.91% :根据bitinfocharts数据显示，随着比特币价格的下跌，比特币算力也出现下跌，目前比特币的算力为24.548Ehash/s，24小时内算力下跌7.91%；以太坊算力有所上涨，目前为265.033Thash/s，24小时算力上涨1.06%；比特币现金的算力小幅上涨，目前为2.722Ehash/s，涨幅达到0.11%。[2018/3/26]

ETH2.0和1.0链因为是不同共识的链，而网络要有一致性，这个过程也是形成网络总帐本的实验过程。根据官方说明，在Phase1阶段会部署64个分片进行试运行。

分片的试运行，多个以太坊开发者透露过重要的是测试分片间的信息确认过程，因为不同分片是不同的链，跨分片互通是必要的，跨分片互通之后才能状态统一。

ETH2.0Phase0让信标链运行稳定，ETH1和ETH2链并行运行，Phase1开始后，分片开始测试，进展合格后，Phase2阶段就是网络正常运行开始eWASM虚拟机的建设等，Phase2后代表着可以在ETH2.0链上部署智能合约、开发dapp。

新路线图

但经过11月20左右以太坊开发团队进行的AMA，Vitalik和开发者们重点指出，可能会暂缓Phase2阶段里的关于分片的技术设计，因为在rollup技术成为以太坊2.0的中心技术后，Phase1阶段里运用rollup已经可以提升足够的处理量。

金色财经独家分析 蚂蚁区块链平台采用PBFT共识算法:今天，在全球区块链（杭州）高峰论坛上，蚂蚁区块链平台进行讲解时我们了解到，蚂蚁金服采用的是PBFT共识算法，金色财经对此进行分析。PBFT共识算法目前不只是蚂蚁区块链平台在使用，央行所推出的区块链数字票据交易平台也是使用的优化后的PBFT共识算法。据了解，PBFT的机制要求是一个封闭的集群，两两节点需要进行通信，通信量是O(n^2)（通过优化可以减少通信量），目前在实际应用中技术非常成熟，效果比较好，这种通过投票来达成共识的机制可以很好的解决包括分叉等问题的同时提升效率，其缺点是PBFT共识算法在网络不稳定的情况下有很高的延迟，蚂蚁区块链平台采用此共识算法目前算是较为稳妥的算法。[2018/3/26]

这里提到的Phase1阶段的rollup。是把信标链的数据层进行一个数据分片，然后数据再经由rollup处理后提交到信标链，这样信标链会有足够的处理能力。

此外，开发者还提及将会提前推出ETH2.0、1.0混合测试网，这意味着ETH2.0、1.0两条链的状态融合可能会提前。这是目前以太坊2.0会出现的一些变化，总结来看，就是加快推进。

需要特殊注意的事项

其他的以太坊2.0出现的特殊情况还有几点需要注意：

1.在阶段0、1和2中，ETH2.0和1.0链都在出块，所以块奖励也会是给两个链，ETH的增发量会增加，官方预测，两条链的总通货膨胀可能最初会飙升，但随后随着PoW链的逐渐淡化而开始趋向0-1％范围。

2.官方期望在阶段2之前将客户端等工具移植为支持eWASM的。

3.dApp未来需要选择分片。因为跨分片通信的问题，分片之间可能会失去了一些组合可能。

4.可能未来一段时间内会面临ETH1.0链账户和合约迁移到2.0的升级问题。

以太坊2.0与用户、投资者最密切的部分

以上是基于技术结构和技术目标，以太坊将面临的变化。而这些都是网络底层或者后端的变化，作为一个用户或者投资者，这些变化带来的实际影响并不明显。与用户和投资者最为密切的还是拥有哪些参与过程？接下来我们总结一下和用户最密切的部分：参与指南的技术项。

以太坊的质押合约

首先是以太坊2.0最重要的存款质押，在阶段0启动的时候，信标链正式启动，届时从创世区块开始有信标链的BETH奖励。

以太坊2.0的存款页面是https://launchpad.ETHereum.org/，在页面介绍会有详细的参与指引，主要过程包括注意事项、选择客户端、保存密钥、上传密钥文件、选择钱包支付、成交。

从技术上看，其实是把以太坊1.0链上的ETH锁到合约里，启动节点的权限，但节点的奖励并不是ETH，因为旧链和信标链还没有同步，节点奖励是信标链上的ETH，即BETH。

用户需要先安装一个ETH1.0链客户端、再安装ETH2.0链客户端，然后再使用ETH1链的钱包支付。两个客户端也需要同步运行，其中ETH1节点服务也可以使用infrua等第三方服务。

此处提示，安装节点需要根据各个客户端的文档提示安装和部署。例如gETH?hyperledger?besu?parity或者直接使用infura第三方服务。

以太坊2.0存款的运行操作界面是从ETHereum/ETH2.0-dePoSit-cli页面下载该文件，然后在终端窗口中运行./dePoSit命令。另一个选项是用Python源代码构建工具。需要按照说明操作，以确保安装了所有必需的开发库和dePoSit-CLI工具。

更多内容请查看上文中的网页，请不要忽略其中的超链接的文档叙述。

不能忽略节点运维

此外，更严格的要求是客户端的运营，因为节点的验证是要一直持续的，如果节点掉线，用户质押的钱很可能会损失掉，所以为了防止节点掉线的话，需要保证运行客户端的硬件随时开机运转，并且网络也需要稳定，例如使用笔记本电脑或者台式机运行，保持电源在线不断电、客户端在线、以及联网状态良好都是需要的。

如果使用服务器或者一些定制硬件运行，也是如此，大部分服务器可能运营在IDC，其稳定性会更高，但部署成本和运维成本也会很高。例如可能在笔记本运行可能每月需要几十美元，但稳定性并不高，服务器或者一些树莓派、迷你电脑、定制主板的设备会更合适，另外还推荐使用Linux，稳定性更高，轻巧、安全，但成本可能会更高一些。

小资金投资者的参与途径

除了自己建节点，然后抵押进去之外，其实很多用户可以用更小的资金参加，因为32个ETH现在已经是一个较大的资产数目。所以那些只持有少量ETH的用户想要投资会有其他方法。

这里面会涉及一个第三方的问题，也就是用户把ETH给第三方，第三方再建立节点去抵押。用户存入的钱有固定的数量，这样32个ETH可以由几十个用户一起组合而成。满足32个之后就可以做一个节点抵押。

第三方在做这件事的时候，是需要把ETH拿到手，然后再抵押进去，但如果只是拿到ETH然后抵押到合约里，只是一个迁移过程，只是迁移过程的话整个业务里的ETH资产流动性会很堪忧，并且资金利用率不高。

对于以太坊2.0的staking业务，最好的形式仍是把存款过程做成合约执行，用户把ETH转进固定的合约之后拿到凭证。抵押之后的凭证是比较重要的，惯用的方式，是用户存入之后可以生成合成资产凭证，然后合成资产也有自己的交易市场，这样既可以解决流动性问题，又可以多增加一种资产市场。同时合成资产的协议也会成为未来和以太坊2.0合约调用的关键部分。

这里可以举例的是例如项目stafi在以太坊2.0staking业务协议里生成的rETH、项目stkr在以太坊2.0staking业务协议的aETH。这些都是用户可以用定量小资金参与以太坊2.0质押的技术过程。

除了这一点外，如果说以太坊2.0的32ETH的限制是一个证明，那使用多方签名的方式也可以把ETH的证明形式切分成更多的小参与方，这里会设计多方计算MPC等，不过这些实现还没有实例。

一些有趣的部分

上文把以太坊技术发展的前因后果、网络架构、用户参与方式等介绍完毕。但以太坊还有很多有趣的东西没有写出来。例如你知道以太坊路线图里还有以太坊3.0吗？

在以太坊wiki的介绍里，除了以太坊2.0的阶段0、1、2。还有3、4、5、6。其中阶段3是轻客户端状态协议，阶段4是跨分片交易，阶段5是与主链安全性的紧密耦合，阶段6的超二次分片或指数分片，也就是分片中的分片。

当然现在这些部分有些已经有变化，不过这也代表未来更多可能性，例如基于零知识证明的starkware，还有异构分片、Casper?CBC，这三项是被成为以太坊3.0的代表。

写在最后

以太坊的进展是值得充满期待的，2年前的在布拉格的以太坊开发者大会上，2.0还是一个宏大的远景，现在近在咫尺，站在这个高度上，我们似乎可以看到更远了，但对于每个参与或者经历的人来说，公链的发展就是充满了不确定性的。成功和失败可能就在一两件小事上，不过参与者需要引颈高歌，因为这本身就是一场新的教育过程，为行业加油的是行业发展的不确定性给予的兴奋和成就感，enjoy。

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