以太坊2.0将加速落地，简化分片方案新鲜出炉

昨天在日本大阪举办的Devcon5大会上，ConsenSys创始人透露称以太坊2.0的phase1-2阶段将大大提前，可能在2020年底就可以推出，而这比原计划要提前近两年的时间。

那这究竟是怎么一回事呢？是开发者们实在太给力，以至于团队能超前完成任务了？

当然不是这个原因，真正的原因是：以太坊2.0原分片方案实施难度太高，为了加快落地，研发团队对其进行了简化。

为此，以太坊创始人Vitalik刚发布了还热乎的“减少分片数量，加快跨分片通信”的提议。

那这个新提议的具体内容有哪些呢？

原文在这里：https://notes.ethereum.org//img/20230516002359489667/1.jpg "/>

注意一个关键的细节：现在有一条路径，任何分片的slot-N+1区块都可以知道所有分片的所有slot-N区块。因此，我们现在有一类的单slot跨分片通信。

以太坊混合器Tornado Cash推出重大升级:金色财经报道，作为向备受期待的v3过渡的一部分，基于以太坊的隐私混合器Tornado Cash刚刚进行了重大升级。本周三，Tornado Cash宣布推出升级Nova，将协议带到xDai侧链，允许可变存款和取款，并支持保护隐私的“屏蔽”资金转移到协议池中。该协议目前在其池中拥有超过150,000枚ETH，价值5.8亿美元。[2021/12/16 7:42:16]

现状

新提议

我们改变了证明链接的结构：它不再包含“crosslink”，而只包含单个区块内容的数据根，其内容完全由“提议者”决定。分片区块还将包括来自提议者的签名。提议者的计算方法与以前相同，都是基于persistent-committee的算法，而这是为了鼓励p2p网络的稳定性。如果没有可用的提案，交联委员会成员可投票赞成一个空的“零提案”。

在该状态下，我们像以前一样存储一个maplatest_shard_blocks:shard->(block,slot)，不同之处在于存储的周期变成了epoch，而不是之前的slot。在“乐观情况下”，我们希望这个map能够更新每个slot。

将online_validators定义为活跃验证者的子集。如果2/3的online_validators同意给定分片的同一新区块，则map会进行更新。

以太坊2.0存款合约积累近5.05万ETH，完成度约9.6%:据以太坊基金会数据显示，以太坊2.0存款合约目前已积累50497 ETH，相比需要52.4万ETH才能启动以太坊2.0网络，目前的完成度约9.63%。根据之前公开的上线规则，如果在12月1日的7天之前可以满足启动的最低ETH存款量，ETH2.0网络将在该日启动，否则将在满足最低质押量的7天后启动。[2020/11/10 12:13:41]

如果当前slot是n，但对于给定分片i，latest_shard_blocks.slot<n-1区块），我们需要该分片的证明，以提供范围.slot+1....min(latest_shard_blocks.slot+8,n-1)]内所有slot的数据根。分片区块仍需指向“先前分片区块”，并且我们仍要强制一致性，因此该协议要求这样的多slot证明是一致的。我们希望委员会使用以下“分叉选择规则”：

对于每个有效+可用的分片区块B，计算最近消息支持B或B后代的验证者的总权重，我们称之为B的“得分”，空分片区块也可以有得分。

为latest_shard_blocks.slot+1选择拥有最高得分的分片区块；

为

latest_shard_blocks.slot+k选择拥有最高得分的分片区块；

概述

发布信标区块N和信标区块N+1之间的过程如下：

信标区块N被发布；

对于任何给定的分片i，分片i的提议者提出一个分片区块。此区块的执行可看到信标区块N和旧区块的根；

映射到分片i的证明者进行证明，其中包括对分片i上的slotN信标区块和slotN分片区块的意见；

动态 | 以太坊未确认交易1088笔:Etherscan.io数据显示，当前以太坊未确认交易数为1088笔，以太坊未确认笔数相较此前大幅下降，网络拥堵程度得到缓解。[2019/4/13]

信标区块N+1发布，其中包括所有分片的证明，区块N+1的状态转换函数会处理这些证明，并更新所有分片的“最新状态”；

开销分析

注意，不需要有参与者不断积极地下载分片区块区块数据，相反，提议者在发布提案时，只需在小于3秒的时间内上传最高512kB的数据，然后委员会只需在小于3秒的时间内下载最高512kB的数据，即可验证提案。

请注意，这低于当前每个验证者的平均负载。但是，“突发性”负载会是更高的：之前为3秒内最高64KB，现在改为3秒内最高512KB。

从证明加载的信标链数据更改如下：每个证明大约300字节的固定数据，外加一个位字段，即每个epoch周期400万bit，或每个slot8192byte。因此，当前方案的最大负载为128*300+8192=46592，尽管平均负载可能更像32*300+8192=17792，甚至可通过压缩来降低。

而在该提议中，我们会看到两种负载：

最大负载为128*300+128*200+8192=72192，平均负载也许为80*300+10*200+8192=34192。

还要注意，证明聚合在每个分片中每个slot的开销为65536*300/64=307200字节。这为运行节点的系统提供了一个需求基础，因此使区块数据变得比这小得多也没有什么价值。

从计算上讲，唯一显著增加的开销，是更多的配对，而具体数据是从每个区块最多128增加到最多192，而这将增加大约200ms的区块处理时间。

分片“基本操作系统”

每个分片都有一个状态，即映射ExecEnvID->(state_hash,balance)。一个分片区块被分成一组块，其中每个块指定一个执行环境。块的执行以状态根和块的内容作为输入，并输出一个元组列表，每个分片最多只能有一个EE_id。我们还从EE余额中减去value的和。

在分片区块头中，我们放置了一个“receiptroot”，其中包含一个映射shard->...]。

分片i上的分片区块，需包含彼此分片的分片j收据的Merkle分支，该分支位于其它分片的“receiptroot”。接受的值被分配给它的EE，并且EE执行可访问msg_hash。

这允许在分片间的EE之间即时传输ETH，每个区块的开销为(32*log(64)+48)*64=15360字节。msg_hash可用于减少传递跨分片信息所需验证内容的大小，因此在一个高度活跃的系统中，15360字节通常是必不可少的。

主要的好处：更简单的费用市场

我们可按下面的方式修改执行环境：每个分片都有一个状态，其中包含状态根以及执行环境的余额。执行环境将能够发送收据，因而将币直接发送给其它分片上的相同执行环境。这将使用一个Merkle分支处理机制来完成，每个分片EE状态为其它分片存储一个nonce，以此作为重放保护。EE也可以直接向区块提议者支付费用。

而这种方式，除了提供了足够的功能之外，还消除了对中继市场的迫切需求，也消除了执行环境承担乐观实施跨分片状态的负担。

优化证明

为了提高效率，我们还进行了以下优化：如前所述，查阅slotn的证明可完整地包含在slotn+1中。然而，如果这样的证明包含在后面的slot中，则必须以“简化形式”包含它，该“简化形式”仅包含信标区块，而不包含任何交联数据。

这种方法不仅减少了数据，而且重要的是，通过强制“旧证明”保存了相同的数据，它减少了验证证明所需的配对数量：在大多数情况下，来自同一slot的所有旧证明都可通过单个配对进行验证。如果链不分叉，则在最坏情况下，验证旧证明所需的配对数限制为epoch长度的两倍。如果链确实发生了分叉，那么包含所有证明的能力，将取决于更高百分比的提议者是诚实的条件，并且还需要包含更早的证明。

保留对轻客户端的支持

每天，我们随机选择一个由256个验证者组成的委员会，这些验证者可以在每个区块上签名，其签名可包含在区块n+1中以获得奖励。这样做是为了让低权利的轻客户端也能够工作。

其它可能的扩展

slotn的分片区块须查询slotn-1的信标链区块。这将允许每个slot并行而非串联发生，从而减少slot时间，而其代价是将跨分片通信时间从1个slot时间增加到2个slot时间；

如果区块提议者希望让区块大于64KB，则其首先要生成64KB的数据，然后让交联委员会对其进行签名，然后，他们可以添加另一部分引用第一个签名的64kB，依此类推。这将鼓励区块生产者每隔几秒发布其区块的部分完成版本，从而创建预确认；

加快秘密leader选举的发展；

而对于这一新的分片方案，也有社区成员发出了自己的疑问，比如RaymondDurk写道：

“如果现在这样做，那以后分片数量要扩展到1024，它的实现会复杂吗？”

对此，Vitalik的回复是“并不复杂”。

你的看法是什么呢？

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