ETH 2.0 抽丝剥茧

以太坊2.0是对以太坊网络的升级，它提高了网络的速度、效率和可扩展性，同时保持了安全性和去中心化。升级对以太坊非常重要，而这将包括三个主要阶段：

阶段0—在信标链上部署和抵押。

第一阶段——分片框架

第2阶段——信标链和主网之间的合并。

ETH2.0给网络带来的关键变化是：

分片——以太坊将被分成18个同时运行的“分片”。这将大大提高效率。

Staking——从工作量证明到股权证明的共识协议的彻底改革。

以太坊的当前限制

以太坊目前采用工作量证明共识。以太坊2.0的动机源于当前网络的局限性。

运行成本高

工作证明的经济问题是进入门槛很高。实际上，除非用户加入矿池的电力成本，否则有利可图地开采以太坊所需的硬件的初始成本很高。

能源消耗大

据估计，以太坊每年使用57.01TWh，这相当于乌兹别克斯坦的电力消耗，使其在环境上不可持续。

中心化风险

更高的启动成本也会导致矿工加入大型矿工占主导地位的矿池或规模经济。这导致矿工的集中化，从而抵消了PoW系统提供的一些安全性。

EBitfly：希望减少L1的拥堵，Ethermine矿池正在考虑L2支出:Ethermine矿池母公司Bitfly表示，希望保持以太坊尽可能安全和去中心化，并鼓励小型家庭矿工留在以太坊。但是，交易费用已经超过了临时矿工的收入，并使其脱离了网络。Bitfly表示，希望以最安全的方式通往以太坊2.0，并减少L1上的拥堵。所以Ethermine正在考虑L2支出。需要钱包良好的用户体验，API以及交易所支持DeFi和CeFi。[2021/2/26 17:56:40]

扩展限制

此外，PoW更难扩展，因为处理能力受到每个块顺序挖掘的限制，并且块大小有限。如果待处理事务的数量超过块大小限制，则任何剩余事务都会排队等待下一个块。以太坊网络目前每秒只能处理大约15笔交易，考虑到网络不断增长的需求，这太少了。

用户成本高

由可扩展性问题引起的网络拥塞，使得用户在网络上交易的成本大大增加。

以太坊2.0上的权益证明流程

权益证明用验证者和权益替代了矿工和电力。验证者取代矿工成为维护网络状态的个人。在以太坊2.0上，验证者需要将32ETH作为其意图的合法性提交到官方存款合约中。

以太坊客户端Geth在最新版本中加入了减少抢先交易的逻辑:以太坊官方客户端Geth在最新的双周维护版本1.9.19中加入了减少抢先交易（front-running）的机制。变更记录中表示，该版本将会在挖矿过程中，按交易收到时间对同价交易进行排序，以减少抢先交易的情况。[2020/8/17]

PoS如何在以太坊上运作

1.可以在每个时隙创建区块，持续12秒。

2.网络随机选择一个验证者作为每个时隙的提议者。

3.如果指定的验证者错过了提出区块的机会，则网络将没有该时隙的区块并进入下一个时隙。

4.在每个时隙期间，验证者将轮流提交证明。

5.投票决定每个时期的区块。

6.每个验证者在每个epoch提交一次他们的证明。

7.最终确定至少需要2个epoch。

8.验证者还将相互监视恶意行为。

9.如果他们观察到另一个验证者在同一个时隙中提出两个区块或提交与自身相矛盾的证明投票，他们可以提醒网络。

10.网络将奖励告密者并惩罚违规者。

期权市场数据显示BTC第三季度价格波动将大于ETH:金色财经报道，根据加密衍生品研究公司Skew的数据，ETH及BTC的三个月隐含波动率之差在周日跌至-2.4%的历史低点。Skew首席执行官Emmanuel Goh表示，这一数字呈现负值表明，期权市场预计未来三个月BTC的波动性将大于ETH。该指标在2月份创下33%的历史新高，此后一直呈下降趋势。

注：隐含波动率是用期权价格、标的资产价格和其他关键指标计算出来的，反映了投资者对某项资产在特定时期内波动或风险程度的预期。[2020/6/30]

11.每个时期都会处理奖励，惩罚和削减。通货膨胀奖励是指验证者因开展工作而获得ETH。正确提交证明并在提议区块时包括其他验证者证明会产生2%到22%的质押奖励，具体取决于整个网络的质押量。

12.如果验证者未能保持在线并执行他们的计算责任份额，他们的区块奖励将适度减少，以激励验证者尽可能保持在线。惩罚金额被故意设置得较低，以便具有低连接性的诚实验证者仍然可以获得积极的质押奖励。

相对于PoW的优势

更经济可行

与PoW机制需要的电力硬件和昂贵的显卡的投资不同，矿工通过燃烧电力或其他能源来消耗物理能量来确认。而用于质押的成本更低，并且寻求赎回投资的验证者可以撤回他们的质押的ETH流动性资源。

动态 | BCH价格不断下跌 首次被ETH反超:自BCH硬分叉以来，其价格不断下跌，近几周内下降81%。根据CoinMarketCap的数据，ETH价格为85.51美元，而BCH价格为82美元，ETH价格首次超过BCH。[2018/12/17]

网络更安全

在PoS网络上，对恶意行为者的经济惩罚更强。在PoW中，攻击失败的经济风险等于电力成本和借用的算力，而在PoS中，发起攻击的成本等于质押的ETH数量。如果验证者试图发起攻击以破坏网络，那么他们质押的32个ETH将被削减。可惩罚的罪行包括在同一位置提出两个区块或提交相互矛盾的证明投票。在成功攻击大量ETH被盗的情况下，网络会受到损害，ETH的价值可能会下降，从而导致攻击在财务上不那么成功。一旦验证者被削减，该验证者将在8,192个时期后自动强制退出活动验证者集。该验证者还将在每个时期减少其ETH余额，直到他们退出活动集。被削减的验证者将看到他们的ETH余额从3%减少到10%，这取决于抵押率以及在相似的时间范围内被削减的验证者数量。

通过要求至少16,384个活动验证器节点，更高级别的去中心化也提高了安全性。

参与门槛低

动态 | 韩国交易所Upbit下架ETH市场中LRC和GTO:韩国虚拟货币交易所Upbit称8月31日从ETH市场中下架LRC和GTO。Upbit虽然在ETH市场中下架，但在BTC市场和法币交易市场中仍可以进行交易。[2018/8/31]

公司还为选择不运行自己的验证器节点的客户提供质押服务。与矿池一样，希望质押少于32ETH的个人可以加入质押池，在那里他们的资金与其他人的资金汇集在一起以达到所需的32ETH。他们的奖励与总贡献成正比。

降低能耗

股权证明中需要的密码复杂度较低，因为它不依赖于电力和计算设备的成本来阻止潜在的攻击，而是依赖于直接的经济激励。因此，在权益证明网络中，每笔交易的能耗显着降低。根据ETH研发团队的研究，耗能降低了近99.9%

分片

增加的可扩展性来自称为分片的横向处理技术。分片是将数据库水平拆分以分散负载的过程，并试图解决区块链系统面临的三难困境：

在当前的区块链中，整个网络在每次交易后都必须经过所有参与节点的验证，因此处理速度受限于其最慢参与者的速度。这会造成瓶颈，增加交易成本并需要更多的计算能力和存储。

通过分片，网络会将状态和历史的验证分解为更小的部分，节点专注于验证接收到的数据的子集而不是整个区块链，从而无需存储整个以太坊区块链。这种并行处理的过程优化了网络的整体处理和存储容量，大大增加了它。任何人都可以运行一个能够分片的节点，并且硬件要求低于运行一个完整节点的要求，从而增加了网络参与度。分片将继续保持网络去中心化。

与当前系统一样，验证者的严格程度仍然存在差异。

ETH2.0的阶段

Eth2将分阶段推出，第0阶段已于2020年12月1日推出。

阶段0

第0阶段是启动信标链，它将实施PoS共识机制。

信标链协调验证者的注册。

随着阶段0的推出，出现了一个新的代币ETH2。

以太坊的用户将能够通过燃烧当前钱包中的ETH的注册合约以1:1的比例转换为ETH2。

用户将获得一个提款密钥和一个验证器密钥。

需要抵押32个ETH2才能成为信标链上的验证者。

ETH2.0有一个期限，用户在第一阶段之前将无法提取它。

信标链目前不处理账户、交易、存储或智能合约。

目前是一个独立的网络，与当前的以太坊系统并行运行，确保数据连续性不会中断。

最终，信标链将与传统的以太坊链合并，成为以太坊网络的主要结算层，并协调分片链。

那么信标链共识如何形成？

至少需要128个验证器来证明每个分片块，这称为委员会。每个分片块都将在称为slot的时间范围内提出和验证。该委员会每次提议并验证32个时隙——统称为一个纪元——之后委员会被解散，并将选择一组新的验证者。这样做是为了使恶意验证者无法控制新提议块的最终结果。

当分片区块提案获得委员会足够的证明时，就会与信标链共享一个交联。此交联是分片状态的摘要，其中包括新区块及其交易。

阶段1

第一阶段将实施由信标链控制的分片链。

在第2阶段之前，将不支持帐户或智能合约。

预计第1阶段将首先从64个分片开始。

最终，侧链将发挥全部功能。

阶段2

在信标链和传统以太坊这两种环境之间架起了一座桥梁。

以太坊1.0区块链将成为64个分片链之一，所有这些都将使用新的以太坊PoS协议运行。

以太坊1.0主网分片将向信标链提供以太坊的历史和当前状态。

在此期间，dApp将希望开始在BeaconChain上构建。

eWASM来取代EVM。

eWASM将允许程序员从多种语言中选择编写代码以在区块链上运行，从而增加生态系统潜在程序员的数量，而无需学习原生的以太坊专用语言。

结论

一旦ETH2.0启动，你将以同样的方式使用以太坊网络，但它会更快、更便宜，并允许在区块链上提供更多可能性。任何人都可以成为验证者，并通过抵押他们的ETH来赚钱，同时通过保持网络的稳定和安全来支持网络。这是朝着更好的以太坊迈出的一大步，也将会是区块链/加密货币历史上的一大步。

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