什么是以太坊2.0？及以太坊“共识层”和“合并”等重点解释

Posted 2023-04-02 Crypoe酷宇宙

5月20日Vitalik Buterin在ETH Shanghai峰会上表示，目前以太坊2.0正在进行最后的网络测试，合并工作将最早于在今年8月开始。

各种证据表明大家期待已久的以太坊2.0升级版即将推出。

多阶段升级旨在通过对网络基础设施的多项改革来解决以太坊网络的可扩展性和安全性问题，最显著的改变是其将从工作量证明(PoW)转换到权益证明(PoS)模型。

什么是以太坊2.0？

以太坊2.0，也称为Eth2或Serenity，也就是现有以太坊区块链的升级版本。此次升级旨在提高以太坊网络的速度、效率和可扩展性，使其能够处理更多交易并缓解瓶颈。

但Eth2也并不完全是“存在”的。2022年1月，以太坊基金会表示将不再把ETH的升级称之为“以太坊2.0”。此次更名旨在反映这样一个事实，即之前被称为“以太坊2.0”只是一次升级，而不会诞生一个新的网络。因此，现在的Eth1被称为“执行层”，智能合约和网络规则驻留在其中，而Eth2被称为Consensus Layer“共识层”，它确保参与网络的设备按照其规则行事。但业界一直还是延续“以太坊2.0”的叫法。

以太坊2.0何时开始更新？

据了解，以太坊2.0将按照几个不同的阶段陆续推出：

首阶段被称为Beacon Chain（信标链），它已于2020年12月1日完成上线。信标链将原生质押引入以太坊区块链，这是区块链网络向PoS共识机制转变的一个关键特征，而且它是一个独立于以太坊主网的区块链。

第二阶段称为Merge（合并），预计上线将于2022年第一或第二季度进行，它将把之前上线的信标链和以太坊主链进行合并。

最后一个为shard chains（分片链），它将在扩展以太坊网络中发挥关键作用。分片链不是将所有操作集中到一个区块链上，而是将操作分散到64个新链上。

从硬件角度来看，意味着运行以太坊节点将会变得更容易，因为需要存储在单个设备上数据将少得多。

根据以太坊基金会的说法：以太坊2.0的全面升级预计将在2023年进行。

以太坊2.0与老以太坊有何不同？

老以太坊采用一种被称为工作量证明(PoW)的共识机制，而以太坊2.0将权益证明(PoS)机制。

PoW（工作量证明）与PoS（权益证明）有何不同？

对于以太坊这样的区块链，需要采用去中心化的方式来验证交易。以太坊和比特币等其他加密货币一样，目前使用的都是工作证明共识机制。

在这个系统中，矿工通过终端设备的处理能力来解决复杂的数学难题并验证新的交易。第一个解出难题的矿工将新交易添加到构成区块链的所有交易记录中。然后，他们会获得区块链的原生代币作为奖励。然而，这个过程会非常耗能。

PoS（权益证明）不同之处在于，用户可以将网络上的本地加密货币抵押并成为验证者。验证者类似于矿工，他们验证交易并确保网络不处理欺诈交易。然后其他验证者可以证明他们看到了一个块。当有足够的证明时，可将一个新块添加到区块链中。然后，验证者会因成功的区块提议而获得奖励。这个过程被称为“锻造”或“铸造”。

PoS的主要优势在于它比PoW更节能，因为它将高能耗的计算机处理从共识算法中分离出来。这也意味着你不需要耗费大量算力来保护区块链。

Lubin在2022年3月的Camp Ethereal演讲中表示，即将到来的升级将“解决以太坊的碳足迹或能源足迹问题”，并将以太坊2.0描述为：能源方面的便宜0个数量级。

以太坊2.0将能比以太坊1.0更好地扩展？

这次升级的主要原因就是可扩展性。

目前的以太坊网络每秒只能支持大约30笔交易，因此会导致延迟和拥塞。以太坊2.0承诺通过shard chains（分片链）的方式每秒最多100,000 笔交易。

以太坊 2.0 将如何更安全？

以太坊2.0的设计考虑到了安全性。大多数PoS网络都有一组小型验证器，这使得系统更加集中并降低了网络安全性。以太坊2.0至少需要16384个验证器，使其更加去中心化，因此也更加安全。

以太坊 2.0如何影响ETH的价格？

更高的可扩展性意味着具有更多的使用，反过来可以意味着更多的需求。至少在理论上，这应该会将以太坊的价格推至新的高度。

“到ETH2.0和rollups一起工作时，每秒将有100,000次交易的能力。这将意味着下一个10亿人将获得完全无缝的体验，”Nifty Orchard的创始人和以太坊London组织者Jamie Anson表示。

Blocknative的首席执行官马特·卡特勒(Matt Cutler)也同样保持乐观态度，特别是随着以太坊2.0的推出，gas费有望下降。“我们的客户群将降低交易费用和增加网络吞吐量视为向前发展的巨大机遇，”他表示说。

此外，关注重要里程碑式的生态系统将增强以太坊开发者们的动力。“这将对ETH的价格产生长期的利好影响，虽然说短期内波动是加密资产估值重要组成部分，”Cutler补充道。

以太坊2.0的未来

至今还很难清楚地看到它的未来，因为在发展过程中会发生很多变化。

比如路线图之前的迭代将Merge置于分片链启动之后。据以太坊基金会的说法，在“L2扩展解决方案热潮”之后，这种情况发生了变化。因此，它说，“优先事项已经转移到通过Merge将PoW（工作量证明）转换为PoS（权益证明）。”

早在2020年以太坊的Vitalik Buterin（V神）就制定了未来五至十年如何实现以太坊2.0的路线图。

Vitalik Buterin表示：大部分的挑战现在越来越多地围绕着发展这个话题，而且随着时间的推移，发展所占的份额只会继续增加。”

2020年6月Vitalik Buterin指出，在实现分片链之前，以太坊2.0至少需要依赖当前的ZK-rollups扩容方法至少两年。

2021年8月以太坊部署了London hard fork（伦敦硬分叉）和改进提案1559 (EIP-1559)，它们改变了交易费用在网络上的运作方式。EIP-1559让在网络上进行交易的用户在支付小费给矿工的同时，基本费 (Base Fee) 将被销毁并从以太坊流通中移除，而不会需要去以太坊矿工那里处理，通过此办法减少了以太坊的供应，给以太坊网络带来了通缩压力。

London hard fork（伦敦硬分叉）作为以太坊2.0下阶段的测试，Vitalik Buterin表达了自己对以太坊网络信心，它表示：伦敦硬分叉的成功推出证明了以太坊生态系统“能够做出重大改变”，并且可以肯定的说让我对Merge合并更有信心”

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合并后的以太坊变成什么样了？

作为区块链行业中当之无愧的龙头和标杆，以太坊的一举一动都可以说牵动着整个行业的动态，在9月15日，以太坊顺利完成合并，在它合并之后，以太坊发生了许多变化，区块链的生态也迎来了新的变化。

在此，我们从多个角度来了解新的以太坊。

信标链

信标链是以太坊新结构中共识层的一部分，也是这一结构，向以太坊引入了权益证明（PoS）。

在以太坊中，信标链可以灵活地分配验证者的职责，确认相关的检查点，能执行协议级别的随机数字生成，还可通过投票来决定分叉链头。

验证者

这是以太坊中验证节点所有人的身份，他们在以太坊验证者存款合约中质押一定的数字资产才能运行一个验证节点，并通过完成提议区块、签署证明等职责来获取报酬。

唯一索引

为了识别验证者的身份，每一位以太坊中的验证者都会接受属于自己唯一的索引。

账户余额

用户在以太坊中的数字资产账户余额被分为了两个不同的内容，分别是当前余额和有效余额。

当前余额顾名思义，就是指用户当前的数字资产；而有效余额是根据当前余额而计算的值，主要是用于确定验证者获得的奖励或惩罚的大小。以太坊也对有效余额设定了一个上限，即永远不会超过32 ETH。

举报人

这是以太坊中的一个监督验证者是否作恶的机制，举报人在以太坊中是一个独立的实体，它通过信标节点接收到的证明，并遍历这些证明来查询罚没攻击，被发现之后就会广播到网络中。值得注意的是，在以太坊中的举报人本身并不会获得奖励。

可罚没的行为

以太坊中会对作恶的验证者进行一定的处罚，所谓罚没，就是指通过没收作恶验证者质押的数字资产的惩罚方式。整体上包含两个方面的内容，即证明者违规和提议者违规。前者的行为主要有双重投票、环绕投票等，而后者主要是双重区块提议。

区块状态

在不同的时期和场合，区块也会存在不同的状态。主要有以下几种状态：

提议中区块：此时的状态是验证者正在提交相关的数据；

已提议区块：区块成功通过了验证后被提议；

漏块：由于各种原因导致提议区块的验证者未能及时完成职责，从而导致区块被漏掉；

孤块：这是由于验证者出现离线等情况，导致提议被漏掉，且后续的验证者提议出一个新的区块时，下一个验证者没有成功接收到这个新区块，而从出现漏块的前一个区块中接收到的信息提议区块，此时，就会出现一个区块链分叉，形成孤块，在分叉选择规则中会决定哪一条分叉的链是规范链。

小结

以太坊合并之后有很多内容值得我们去探索，它是否能够继续带动区块链生态快速成长，让我们拭目以待吧。