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金色深核|以太坊2.0全面技術指南_ETH

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本文是《區塊鏈技術手冊》系列的第一篇,《區塊鏈技術手冊》系列是一個可以了解加密貨幣技術邏輯的文章系列,主要介紹比較特色的項目類別或者主流項目的技術架構。

第一篇選擇了介紹以太坊2.0,會盡力全面的把相關技術內容匯集此文中,如有偏頗請指正。

ETH2.0的階段0已經箭在弦上,一周內以太坊2.0存款合約質押了超過50萬枚ETH,我們對以太坊的期待更上了一層。但從技術來看,謎一樣的ETH2.0仍然是一個未來不可預測的形態,因為公鏈始終都在嘗試。

或許我們已經對ETH2.0期望太高了,所以從技術角度詳細了解下ETH2.0以及近期的變化,可以基于這些內容再去給予合理的期待。

ETH2.0這個詞是相對于ETH1.0或者ETH1.X說的,從共識上很容易區分,ETH2.0是PoS共識,而ETH1.0是PoW共識。

以太坊在創世的時候,是先利用基金會的poa節點啟動的,隨后運行穩定后加入PoW節點,開始了挖礦進程,這么多年來,ETH1.0的PoW節點已經發展出龐大的數字,因為PoW挖礦的收益力量,以太坊礦工也是加密貨幣礦業里不可或缺的一部分,其挖礦算法是ETHhash,使用GPU挖礦,也出現了ASIC挖礦,但ASIC算力并沒有像比特幣挖礦里ASIC和GPU對比那么懸殊。

PoW的ETH1.0網絡像比特幣網絡一樣,并發量很低,并且以太坊還是一個具備可編程能力的網絡,在以太坊上運行的各種智能合約,會增加很多鏈上確認消息的數量,比只做轉賬的比特幣網絡多了很多調用類消息,所以,以太坊太堵了。

金色午報 | 7月25日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞:以太坊、Robinhood、Upgrade Inc、比特幣轉賬量

1.以太坊上穩定幣發行量突破760億美元;

2.Robinhood CEO:公司全力投入加密,拓展加密產品;

3.比特幣轉賬量現已超過15.8萬億美元;

4.虛擬貨幣上半年發生1375起重大安全事件 損失142.4億美元;

5.Upgrade Inc.向普通公眾提供加密獎勵信用卡;

6.USDC市值擊穿260億美元創歷史新高;

7.芝加哥公牛隊首個系列NFT將于7月26日開始發售。[2021/7/25 1:14:03]

當年的加密貓讓以太坊堵的一塌糊涂,2020年Defi流動性挖礦熱潮的時候,以太坊依舊堵的一塌糊涂,Gas費居高不下。當以太坊從PoW轉向PoS后,這樣的問題會解決一部分,可以從每秒處理7筆交易的的處理能力提升到上千筆交易,這已經是質的飛躍。

在以太坊2.0的路線圖里,最終目標是PoS,PoW鏈會在歷史的發展中被留存至不適合挖礦,ETH1.0網絡徹底不適合再工作為止,當然這不知道會是多少年后,在我們可預測的時間內,ETH2.0啟動Phase0后,PoW和PoS會是混合存在的,在ETH2.0的分片架構里,ETH1.0的PoW鏈就是一個分片,與ETH2.0信標鏈中的分片承擔一樣的任務。

金色晨訊 | 9月12日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞:歐洲五國、美國、SushiSwap、Compound

1. 歐洲五國財長呼吁歐盟委員會監管穩定幣;

2. 法國財長勒梅爾:在當前情況下歐洲不會接受加密貨幣Libra;

3. 美國國會聽取區塊鏈和加密貨幣的法案報告 或將從消費者保護方面入手立法;

4. SushiSwap創始人Chef Nomi返還3.8萬枚ETH;

5. ETC有關將Pow證明算法改為Sha-3的提案被拒絕;

6. Sushiswap社區發起有關使用Chef Nomi返還資金回購SUSHI的提案;

7. Compound已預留77.5萬枚COMP供社區推進治理;

8. Digital Assets Data首席執行官:主流金融仍然不信任比特幣;

9. 比特幣礦工8月收入達3.68億美元。[2020/9/12]

那ETH2.0究竟代表了什么?ETH2.0是代表了基于PoS共識建立以太坊的開始,信標鏈會開始逐漸承擔以太坊主要的確認出塊過程。

與現在的PoW鏈相比,ETH2.0實現的是PoS共識、分片結構以及帶來新的虛擬機eWASM,實現這三種設定后,以太坊可以更加分散化(目標和實踐也許會有差異),因為用筆記本小型設備就可以成為一個驗證節點。網絡更有彈性,即使有節點脫機,也會因為分片的布置而保持穩定。當然最重要的就是前文所說,網絡的處理能力和ETH1.0的處理能力完全不同。

金色財經行情播報 | BTC震蕩反彈,整體保持箱體:據火幣行情顯示,今日BTC行情在下跌9278.19USDT后小幅上揚,下午最高探至9451.90USDT,局部行情在9420USDT附近震蕩。從日線圖看,近期行情持續震蕩,保持箱體格局,震蕩區間在9500-9200USDT范圍。并且長期的震蕩使得均線聚攏,局部對多頭略有優勢。4小時圖在上午上漲穿三線后多頭反攻,連續收漲三根K線后有調整需求,后市或繼續保持震蕩,局部行情以左側交易為主。截至18:30,火幣平臺的主流幣的具體表現如下。[2020/6/22]

ETH2.0把前期實施分為了3個階段,Phase0、1、2(是主要變化)。

Phase0是啟動信標鏈的開始,啟動信標鏈前需要用戶抵押32個ETH成為節點,并且需要足夠量的ETH(超過50萬枚)才能啟動。為了保證信標鏈的穩定性,用戶存入32ETH后,暫時不能取出,等到Phase1才會有退出的設定。Phase0啟動后,ETH2.0信標鏈會成為以太坊龐大網絡中的一個部分,雖然已經開始出塊,但并不承擔轉賬、合約執行等。這個時候相比信標鏈,其實ETH1.0的PoW鏈會更健壯,Phase0開始后ETH2.0和1.0鏈會面臨一個混合成為一體的過程。

ETH2.0和1.0鏈因為是不同共識的鏈,而網絡要有一致性,這個過程也是形成網絡總帳本的實驗過程。根據官方說明,在Phase1階段會部署64個分片進行試運行。

金色午報 | 6月15日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞:工信部、哈爾濱、Bitisis、CFTC

1. 工信部部長苗圩:運用區塊鏈等技術推動城市管理創新;

2. 哈爾濱啟動防范非法集資宣傳活動,聚焦民間虛擬貨幣等重點領域;

3. 詹克團:比特大陸與海南大陸方舟的合作是正常業務往來;

4. 自媒體:Bitisis交易所遭立案,平臺緊急凍結資產;

5. 泉州市處非辦:理性看待區塊鏈,不要盲目相信天花亂墜的承諾;

6. 比特幣核心前開發者: BTC 擴容只需 3 個簡單步驟;

7. 彭博社:活躍地址數量達到兩年來的最高水平有利于比特幣價格上漲;

8. 美國CFTC要求涉及虛擬貨幣欺詐的Q3及其創始人支付逾期違約金;

9. 韓國弘益大學教授:風險管理是加密貨幣市場一大擔憂。[2020/6/15]

分片的試運行,多個以太坊開發者透露過重要的是測試分片間的信息確認過程,因為不同分片是不同的鏈,跨分片互通是必要的,跨分片互通之后才能狀態統一。

ETH2.0Phase0讓信標鏈運行穩定,ETH1和ETH2鏈并行運行,Phase1開始后,分片開始測試,進展合格后,Phase2階段就是網絡正常運行開始eWASM虛擬機的建設等,Phase2后代表著可以在ETH2.0鏈上部署智能合約、開發dapp。

但經過11月20左右以太坊開發團隊進行的AMA,Vitalik和開發者們重點指出,可能會暫緩Phase2階段里的關于分片的技術設計,因為在rollup技術成為以太坊2.0的中心技術后,Phase1階段里運用rollup已經可以提升足夠的處理量。

金色午報 | 12月28日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞:最高法、四大行、肖風、安徽省立醫院

1. 最高法:區塊鏈適用于「微博短信」作為民事訴訟電子證據規則。

2. 四大行或將參與央行法定數字貨幣試點 具體形式尚未定。

3. 萬向區塊鏈肖風:區塊鏈追求的是生態效應。

4. 國家稅務總局原副局長:區塊鏈智能合約可將稅收法律代碼化。

5. 安徽省立醫院首推“電子健康卡+區塊鏈”解決方案。

6. 歐洲刑警組織官員表示目前仍無法追蹤或分析門羅幣。

7. 比特幣的豪威測試結果完善了美國SEC的ICO監管協議。

8. 涉嫌參與加密龐氏騙局BitClub的Jobadiah Weeks被實施審前拘留。[2019/12/28]

這里提到的Phase1階段的rollup。是把信標鏈的數據層進行一個數據分片,然后數據再經由rollup處理后提交到信標鏈,這樣信標鏈會有足夠的處理能力。(如果再加上layer2的方案,處理能力會更好。)

此外,開發者還提及將會提前推出ETH2.0、1.0混合測試網,這意味著ETH2.0、1.0兩條鏈的狀態融合可能會提前。這是目前以太坊2.0會出現的一些變化,總結來看,就是加快推進。

其他的以太坊2.0出現的特殊情況還有幾點需要注意:

1.在階段0、1和2中,ETH2.0和1.0鏈都在出塊,所以塊獎勵也會是給兩個鏈,ETH的增發量會增加,官方預測,兩條鏈的總通貨膨脹可能最初會飆升,但隨后隨著PoW鏈的逐漸淡化而開始趨向0-1%范圍。

2.官方期望在階段2之前將客戶端等工具移植為支持eWASM的。

3.dApp未來需要選擇分片。因為跨分片通信的問題,分片之間可能會失去了一些組合可能。

4.可能未來一段時間內會面臨ETH1.0鏈賬戶和合約遷移到2.0的升級問題。

以上是基于技術結構和技術目標,以太坊將面臨的變化。而這些都是網絡底層或者后端的變化,作為一個用戶或者投資者,這些變化帶來的實際影響并不明顯。與用戶和投資者最為密切的還是擁有哪些參與過程?接下來我們總結一下和用戶最密切的部分:參與指南的技術項。

首先是以太坊2.0最重要的存款質押,在階段0啟動的時候,信標鏈正式啟動,屆時從創世區塊開始有信標鏈的BETH獎勵。

以太坊2.0的存款頁面是https://launchpad.ETHereum.org/,在頁面介紹會有詳細的參與指引,主要過程包括注意事項、選擇客戶端、保存密鑰、上傳密鑰文件、選擇錢包支付、成交。

從技術上看,其實是把以太坊1.0鏈上的ETH鎖到合約里,啟動節點的權限,但節點的獎勵并不是ETH,因為舊鏈和信標鏈還沒有同步,節點獎勵是信標鏈上的ETH,即BETH。

用戶需要先安裝一個ETH1.0鏈客戶端、再安裝ETH2.0鏈客戶端,然后再使用ETH1鏈的錢包支付。兩個客戶端也需要同步運行,其中ETH1節點服務也可以使用infrua等第三方服務。

此處提示,安裝節點需要根據各個客戶端的文檔提示安裝和部署。例如gETH?hyperledger?besu?parity或者直接使用infura第三方服務。

以太坊2.0存款的運行操作界面是從ETHereum/ETH2.0-dePoSit-cli頁面下載該文件,然后在終端窗口中運行./dePoSit命令。另一個選項是用Python源代碼構建工具。需要按照說明操作,以確保安裝了所有必需的開發庫和dePoSit-CLI工具。

更多內容請查看上文中的網頁,請不要忽略其中的超鏈接的文檔敘述。

此外,更嚴格的要求是客戶端的運營,因為節點的驗證是要一直持續的,如果節點掉線,用戶質押的錢很可能會損失掉,所以為了防止節點掉線的話,需要保證運行客戶端的硬件隨時開機運轉,并且網絡也需要穩定,例如使用筆記本電腦或者臺式機運行,保持電源在線不斷電、客戶端在線、以及聯網狀態良好都是需要的。

如果使用服務器或者一些定制硬件運行,也是如此,大部分服務器可能運營在IDC,其穩定性會更高,但部署成本和運維成本也會很高。例如可能在筆記本運行可能每月需要幾十美元,但穩定性并不高,服務器或者一些樹莓派、迷你電腦、定制主板的設備會更合適,另外還推薦使用Linux,穩定性更高,輕巧、安全,但成本可能會更高一些。

除了自己建節點,然后抵押進去之外,其實很多用戶可以用更小的資金參加,因為32個ETH現在已經是一個較大的資產數目。所以那些只持有少量ETH的用戶想要投資會有其他方法。

這里面會涉及一個第三方的問題,也就是用戶把ETH給第三方,第三方再建立節點去抵押。用戶存入的錢有固定的數量,這樣32個ETH可以由幾十個用戶一起組合而成。滿足32個之后就可以做一個節點抵押。

第三方在做這件事的時候,是需要把ETH拿到手,然后再抵押進去,但如果只是拿到ETH然后抵押到合約里,只是一個遷移過程,只是遷移過程的話整個業務里的ETH資產流動性會很堪憂,并且資金利用率不高。

對于以太坊2.0的staking業務,最好的形式仍是把存款過程做成合約執行,用戶把ETH轉進固定的合約之后拿到憑證。抵押之后的憑證是比較重要的,慣用的方式,是用戶存入之后可以生成合成資產憑證,然后合成資產也有自己的交易市場,這樣既可以解決流動性問題,又可以多增加一種資產市場。同時合成資產的協議也會成為未來和以太坊2.0合約調用的關鍵部分。

這里可以舉例的是例如項目stafi在以太坊2.0staking業務協議里生成的rETH、項目stkr在以太坊2.0staking業務協議的aETH。這些都是用戶可以用定量小資金參與以太坊2.0質押的技術過程。

除了這一點外,如果說以太坊2.0的32ETH的限制是一個證明,那使用多方簽名的方式也可以把ETH的證明形式切分成更多的小參與方,這里會設計多方計算MPC等,不過這些實現還沒有實例。

上文把以太坊技術發展的前因后果、網絡架構、用戶參與方式等介紹完畢。但以太坊還有很多有趣的東西沒有寫出來。例如你知道以太坊路線圖里還有以太坊3.0嗎?

在以太坊wiki的介紹里,除了以太坊2.0的階段0、1、2。還有3、4、5、6。其中階段3是輕客戶端狀態協議,階段4是跨分片交易,階段5是與主鏈安全性的緊密耦合,階段6的超二次分片或指數分片,也就是分片中的分片。

當然現在這些部分有些已經有變化,不過這也代表未來更多可能性,例如基于零知識證明的starkware,還有異構分片、Casper?CBC,這三項是被成為以太坊3.0的代表。

以太坊的進展是值得充滿期待的,2年前的在布拉格的以太坊開發者大會上,2.0還是一個宏大的遠景,現在近在咫尺,站在這個高度上,我們似乎可以看到更遠了,但對于每個參與或者經歷的人來說,公鏈的發展就是充滿了不確定性的。成功和失敗可能就在一兩件小事上,不過參與者需要引頸高歌,因為這本身就是一場新的教育過程,為行業加油的是行業發展的不確定性給予的興奮和成就感,enjoy。

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