以太坊2.0：如何變身“世界的超級計算機”_以太坊

早在2013年，比特幣程序員和比特幣雜志的發行人VitalikButerin就發布了以太坊白皮書，旨在將區塊鏈技術應用到支付領域之外。

以太坊是“通用區塊鏈”，像許多其他區塊鏈一樣，它是開源的，公開的，并擁有自己的代幣：以太幣。

通用區塊鏈意味著有一個去中心化平臺，提供開發人員可創建智能合約的編程語言。智能合約運行在網絡的每個節點中，從而可以開發稱為DApp的分散式應用程序。這些DApp保留了區塊鏈技術的顯著特征，這意味著它們具有防篡改，透明，可信賴和安全的特性。

以太坊編程語言

Solidity是GavinWood在以太坊上開發多應用編程語言的名稱。它是用于開發智能合約的高級編程語言，并且受到Python和JavaScript語言的極大影響。這是有意的，因此開發人員會發現直接進入開發智能合約就很容易。

Solidity是圖靈完備的，意味著它具有開發復雜用例的所有功能。相比之下，比特幣編程語言Scrypt是圖靈不完備的，因此開發人員僅限于可以實現的用例。如今，Solidity是智能合約上最流行的編程語言，每個開發人員都應該考慮使用這種語言來開始開發智能合約。

Vyper是由以太坊團隊創建的另一種編程語言，它在以太坊虛擬機上運行。它旨在簡化編寫智能合約的過程，同時使其更易于閱讀。與Solidity的關鍵區別之一是Vyper不包含某些面向對象的功能，這使得Vyper更加安全，因為開發人員沒有更多的空間來犯錯或故意引入錯誤。

Gas和ETH

Gas是衡量在以太坊網絡上執行交易成本的度量單位。每次智能合約運行交易時，都會消耗一定量的Gas。交易運行時，需要將Gas打入到智能合約中。購買Gas的支付方式是使用ETH。

以太坊完成升級后凈提款數量已超1萬枚ETH:金色財經報道，據TokenUnlock數據顯示，自以太坊完成上海升級后，凈提款數量（解除質押）已超1萬枚ETH，暫無新存款存入質押。此外，當前有30.8萬枚ETH處于待提款狀態，價值約合5.6億美元；網絡共計24.5萬名驗證者，其中有348個驗證者全額提款，其余為部分提款。[2023/4/13 14:00:44]

問題與挑戰

以太坊面臨的主要問題是可擴展性。該網絡面向的是世界級的，但是目前它每秒只能處理大約15筆交易，而Visa這樣的公司則可以進行每秒45,000筆的交易。如果以太坊想要進行超大量交易，那這是一個需要解決的問題，這將允許在以太坊之上構建更好的項目。

安全一直也是以太坊的頭疼問題。主要是因為在某些項目上，不良的開發活動導致黑客入侵和資金損失。以太坊需要為開發人員提供工具，以在不影響Solidity功能的情況下提高智能合約的安全性。

ETH的價格和Gas成本使交易的過程變得異常脆弱。特別是對于以太坊驗證器，當沒有得到太多報償的時候，他們目前就需要花費大量電力來使用工作量證明共識算法來運行節點。

公眾缺乏通用知識以及DApp用戶的體驗是將來需要解決的其他問題，因為這是DApp被大規模采用的關鍵。

以太坊現狀

以太坊生態系統在過去幾年中一直在穩定增長，盡管它仍然存在很多問題。以太坊代幣ETH是市值第二大的加密貨幣。Solidity是最流行的開放式區塊鏈編程語言，并且擁有最杰出的開發者社區。

以太坊擁有最多的開發人員，可以在此平臺上開發更多有用和有價值的項目。盡管這些年來，我們看到了眾多在以太坊構建的優秀的、平庸的以及騙人的項目。

以太坊L2網絡總鎖倉量為66.8億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至3月28日，以太坊Layer2上總鎖倉量為66.8億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約35.5億美元，占比53.15%；其次是dYdX，鎖倉量為9.72億美元，占比14.55%；第三為MetisAndromeda，鎖倉量為6.55億美元，占比9.81%。[2022/3/28 14:21:14]

2017年，我們看到項目數量顯著增加，這主要是“ICO熱潮”和看漲市場情緒所致。現實情況是，只有少數項目得以幸存，而在接下來的幾年中，幸存的項目更少。公眾尚未廣泛采用DApp，主要是因為該平臺缺乏成熟度，并且總體上缺乏對該技術的了解。然而，在去年，有很多與游戲，賭博和金融相關的項目得到了很大發展并獲得了良好的用戶基礎。

以太坊“四步走”

以太坊開發計劃在四個不同階段進行，每個階段都旨在引入更多功能并解決問題。每個步驟還包括“子發行版”，稱為“硬分叉”，以不向后兼容的方式更改功能。以下是以太坊開發階段和中間硬分叉的原始時間表：

＃創世塊—前沿階段這是從2015年7月30日到2016年3月的以太坊的初始開發階段。

＃200,000塊—IceAge冰河世紀是一次“硬分叉”，引入了指數級的難度增加，為以太坊日后的PoW向PoS的轉型做準備。

Santiment：以太坊最新活躍地址增長約48%:11月12日消息，據Santiment鏈上分析顯示，由于唯一ETH地址數量在9月底觸底，目前的以太坊的最新活躍地址增長了約48%。[2021/11/12 21:45:34]

＃1,150,000塊—Homestead家園階段是以太坊的第二階段，于2016年3月啟動。

＃1,192,000塊—DAO轟動一時的DAO事件，導致以太坊和以太坊經典分成兩個相對的區塊鏈網絡。

＃2,463,00塊—TangerineWhistle另一個艱難的任務是改變某些“輸入/輸出”操作繁重的Gas計算，并對此前因低Gas費用而發動的DoS攻擊進行狀態清除。

＃2,675,000塊—SpuriousDragon此次硬分叉解決了DoS攻擊的惡意向量和又一次狀態清除。此外，還提供了重放攻擊保護機制。

＃4,370,000塊—MetropolisByzantium，開啟大都會階段大都會階段是2017年10月啟動的以太坊開發的第三階段。其中拜占庭硬分叉升級是以太坊大都會階段兩個硬分叉中的第一個。

＃7,280,000塊—Constantinople君士坦丁堡升級是大都會階段的第二個硬分叉，于2019年2月完成。此硬分叉還包括其他更改，這些更改解決了代號為Petersburg的安全問題。

＃9,056,000塊—Istanbul伊斯坦布爾升級是另一個計劃于2019年12月4日激活的硬分叉，它將包括更多的安全修復程序和激勵措施，以從工作量證明轉向權益證明算法，從而開啟以太坊寧靜階段。

行情 | 以太坊網絡擁堵嚴重:據Etherscan.io數據顯示，以太坊未確認交易筆數為82660。近期以太坊未確認筆數由42118快速上升至82660，上升幅度約為96.26%，當前以太坊網絡擁堵嚴重。[2018/9/1]

以太坊2.0路線及設計目標

寧靜階段是以太坊發展的最后階段，它將引入以太坊2.0——新的以太坊區塊鏈，最終將集成權益證明、新的以太坊虛擬機等。關于Serenity何時推出，已經有很多討論。這個龐大的階段將分為不同的子階段，以下為Serenity階段的路線圖：

階段0：信標鏈

階段1：分片鏈

階段2：eWASM

階段3：持續改進

其實以太坊2.0是描述Serenity所有更新的術語，它將使以太坊更具可擴展性、更快和更好。正如以太坊研究員DannyRyan所說，以太坊2.0的主要設計目標是：

彈性：即使許多節點脫機，網絡仍保持活動狀態。

安全性：利用加密技術和設計技術，允許驗證者在總時間內和每單位時間內大量參與。

簡便性：即使以犧牲效率為代價的情況下，也可以最大程度地減少復雜性。

周期長：使組件具有量子安全性，或者在可用時可以容易地替換為量子安全對應物。這將意味著為將來可以完全訪問量子計算的網絡做準備。

去中心化：允許具有O資源的典型消費類筆記本電腦處理O分片。這將允許更多的低端設備作為驗證者參與網絡。

要了解如何實現所有這些，請詳細了解每個Serenity階段。

行情 | 目前以太坊網絡較為擁堵:根據公開數據顯示，目前以太坊的網絡未確認交易筆數為55872筆，相對之前80615筆，有所改善，但整體而言，網絡仍較為擁堵。[2018/8/11]

以太坊2.0分階段詳情

階段0：信標鏈

信標鏈將是與以太坊主區塊鏈分開的獨立區塊鏈。該新鏈將具有權益證明共識算法，并將與主要PoW以太坊區塊鏈并行運行。最初，簡單起見創建區塊鏈，并且將不支持智能合約或賬戶。

在撰寫本文時，以太坊正在使用“工作量證明”共識算法，與比特幣使用的算法非常相似。以太坊中該算法的名稱稱為Ethash。在信標鏈上，我們將看到稱為Casper的新PoS算法。在過去的幾年中，卡斯珀取代Ethash已被推遲了好幾次，因此必須采取干預措施來緩解難易程度的炸彈并延遲其被迫廢棄PoW。現在，我們終于有了信標鏈。

PoS簡短說明

在PoS共識下，區塊鏈會跟蹤一組驗證者，任何持有區塊鏈基礎加密貨幣的人都可以通過發送特定類型的交易將其以太幣鎖定為存款來成為驗證者。驗證者輪流對下一個有效塊提出建議并投票。驗證人的投票權重取決于他們的保證金大小。如果大多數驗證者拒絕他們押金的區塊，那么驗證者就有可能失去其押金。相反，對于大多數人接受的每個區塊，驗證者都會獲得與他們所存股份成比例的少量獎勵。因此，PoS強制驗證者誠實行事，并通過獎勵和懲罰制度遵守共識規則。

ETH2：新以太幣

第1階段的另一個功能是ETH2的引入。新信標鏈上用于驗證者的新資產。這個新的ETH2將作為在信標鏈上驗證交易的獎勵而創建，也可以用ETH1購買。最初，沒有辦法從信標鏈中提取ETH2。如果有人想成為新鏈的驗證者，他們將需要至少32ETH來抵押原始鏈。

階段1：分片鏈

分片是一種可伸縮性技術，它始終允許進行并行事務。這旨在通過將網絡劃分為多個碎片來幫助擴展事務，從而允許網絡同時處理事務。

正如VitalikButerin自己對分片的解釋：

“想象一下以太坊已經分裂成數千個島嶼。每個島嶼都可以做自己的事。每個島嶼都有其獨特的功能，該島嶼上的每個人都可以彼此交互，并且可以自由地享受其所有功能。如果他們想與其他島嶼接觸，則必須使用某種協議。”

分片將在信標鏈中引入，最初將具有100個分片。驗證者將通過自己的分片驗證交易，并且在第一階段，他們不會批準任何智能合約，帳戶或資產。

盡管分片將帶來更多的可伸縮性，但要考慮一些問題。驗證器需要驗證的交易池很小，這使51％的攻擊變得更容易，因為他們只需要它們所在分片的51％計算能力，而不是整個網絡。

該技術還可以導致更高的集中度，因為可以使用一小組驗證程序來驗證每個分片。如何執行此階段將非常有趣，因為它仍然需要進行全面的測試，以確保隨機選擇所有驗證者，以避免集中化和任何風險攻擊。

階段2：eWASM

什么是EVM？

以太坊是一個分散的網絡，充當“超級計算機”。系統上的所有節點都需要運行智能合約來執行最終在區塊鏈上的交易。以太坊虛擬機允許執行這些智能合約。

EVM是以太坊網絡的心臟，是處理智能合約部署和執行的地方。可以將其視為全球分散的計算機，其中包含數百萬個可執行對象，每個對象都有自己的永久數據存儲。

從技術上講，它是一個基于堆棧的虛擬機，它執行字節碼。智能合約以諸如Solidity之類的“高級”語言編寫，并編譯為字節碼以在EVM上執行。

當前EVM的問題

當前EVM的主要問題之一是它按順序處理事務。隨著PoS和Sharding的更改，需要并行處理事務，而當前的EVM并不適合此類操作。

新的EVM

名為eWASM的新EVM代表以太坊WebAssembly。這種用于EVM的新架構將提供更好的性能，并將有可能在新的區塊鏈上支持智能合約，賬戶，狀態等。eWASM開發的當前狀態尚處于初期階段，計劃于2021年發布。

階段3：持續改進

持續改進是代號，它包含了先前各個階段的所有未來更改方式，修復和改進，以及隨之而來的所有內容。不幸的是，此階段的信息不多，因為最初計劃于2022年開始。后續升級或將包括：輕客戶端狀態協議、主鏈安全性耦合以及超二次或指數性分片等等。若以太坊2.0進展順利，“以太坊3.0”或將成為下一片新大陸。

以太坊2.0對加密貨幣意味著？

了解以太坊2.0的最重要的事情之一是，這不會在一夜之間發生變化。最初的發布計劃分四個階段進行，但沒有人說開發到此結束，否則一路走來不會有延誤和變化。與所有軟件一樣，沒有最終版本；總會有需要改進和修正的地方。

以太坊是加密領域最重要的項目之一，也是許多其他項目所依賴的項目。它得到了開發社區和企業的大力支持。以太坊的未來有很多各方投入的大量資金，因此的壓力很大。如果團隊設法完成預定目標，我們將擁有一個完全可擴展的通用區塊鏈，該區塊鏈將更接近最初的以太坊市場目標——“世界的超級計算機”。并且還有可能將向世界展示“區塊鏈夢想”。這將吸引更多的開發人員和投資者繼續在通用區塊鏈之上創建出色的項目。

這么長時間來關注以太坊2.0的人其實都是在關注以太坊1.0如何遷移到2.0上，而這最終又會對加密貨幣領域產生什么影響。只有時間能帶領我們見證一切。

本文來源Medium，原作者Sheinix，翻譯由頭等倉(First.VIP)_Maggie提供，轉載請保留文末信息，感謝閱讀。

原文：https://medium.com/swlh/a-comprehensive-view-of-ethereum-2-0-serenity-5865ad8b7c62??

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