-DannyRyan-
十月底于臺北矽谷會議中心舉行的?Crosslink2019Taiwan,吸引了來自世界各地的區塊鏈愛好者們齊聚一堂。第一天的議程,邀請到了以太坊基金會的核心研究員DannyRyan,會中分享了以太坊2.0目前的研究方向以及遇到的挑戰,演講的內容主要包含了以太坊2.0的架構,新的分片提案,執行環境以及雙向橋接等議題。
一、以太坊2.0的架構
-以太坊2.0架構-
第零階段
在
以太坊1.0中,使用
工作證明作為
共識機制,并借此產生新的區塊。為了要減少工作證明產生新區塊時,所需要的大量算力,以及所花時間過長的問題,以太坊2.0將改為
權益證明作為產生新區塊的共識機制。
第零階段會建立信標鏈,信標鏈就是以太坊2.0系統層級的鏈,當從以太坊1.0移轉到以太坊2.0時,信標鏈扮演著非常重要的角色,它是整個系統的基礎。
一旦第零階段完成,將會有兩個使用中的以太坊鏈。以太坊1.0鏈以及以太坊2.0鏈。在這個階段,使用者在1.0鏈把以太幣鎖到合約里以注冊公鑰,2.0鏈會承認合約內注冊的公鑰。但是,他們無法將該以太幣遷移回去以太坊1.0鏈上面,為了要執行信標鏈,你會需要一個信標鏈的客戶端。目前,許多團隊正在開發這些客戶端。
第一階段
第一階段會加入
分片鏈,在這個階段主要專注于分片鏈的數據結構,以及其有效性和共識性,分片鏈在這階段只當作數據鏈,并不會指定分片鏈狀態執行或帳戶余額。這比較像是對分片結構進行測試,而不是嘗試利用分片來對信標鏈進行擴展。在這階段,信標鏈會把分片鏈的區塊,當作沒有結構或意義的位元集合。以太坊1.0和以太坊2.0仍將同時存在,并且在以太坊2.0鏈上進行測試和遷移。
歐科云鏈集團正式啟動區塊鏈科普行動“星途計劃”:歐科云鏈集團于4月26日,正式宣布啟動了區塊鏈科普行動——“星途計劃”,行動包括將在全國范圍展開系列沙龍,加大力度推進區塊鏈科普進機關、進國企、進校園等,聯合政府部門、行業協會等共同構建起更加完善和有效的區塊鏈科普教育生態,與此同時,直擊區塊鏈科普現存痛點,推出簡單易懂的“秒懂區塊鏈”公益短視頻課。
該計劃旨在全維度推動社會建立對產業更清晰的認知,與“鯤鵬計劃”一道助力數字經濟及區塊鏈產業本身健康發展夯實“人才”和“產業認知”兩大基礎。[2021/4/26 20:59:37]
這個階段分片鏈會與信標鏈交聯,每個分片的當前狀態—“結合數據根”,會定期記錄在“信標鏈”區塊中,作為交聯。信標鏈區塊完成后,相應的分片區塊將被視為已完成,其他分片知道它們可以依靠這些區塊進行跨分片交易。
交聯是委員會的一組簽名,證明了分片鏈中的某個區塊,可以包含在信標鏈中。交聯是信標鏈“理解”分片鏈更新狀態的主要方式。交聯還用作異步跨分片通信的基礎結構。
信標鏈在每個時段中的每個分片,隨機選擇分片驗證者,分片驗證者只是用來在每個區塊的內容上達成一致,他們通過交聯證明分片的內容和狀態,分片中包含什么內容都沒有關系,只要所有委員會都達成共識,并定期更新分片上的信標鏈即可。
第二階段
第二階段會將所有功能開始結合在一起,在第二階段,會完成分片化,分片鏈從簡單的數據容器過渡到結構化鏈狀態,并將重新引入智能合約。每個分片將管理基于?
eWASM的虛擬機。它會支援帳戶、合約、狀態,以及Solidity中我們熟悉的其他抽象化,預計在第二階段之前或第二階段開發時,大家熟悉的工具需要轉換成支持eWASM的版本,以太坊1.0及以太坊2.0可借由雙向橋接來互通,會有可擴展的Layer1執行,借由無狀態執行,來提高執行速度。
二、新的分片提案
-新的分片提案-
現場 | 火幣中國推出數字經濟及區塊鏈產業科普新書:金色財經現場報道,12月6日,由海南省工業和信息化廳主辦,南南合作金融中心協辦,海南生態軟件園、火幣中國承辦的“海南自貿港數字經濟和區塊鏈國際合作論壇”在海口舉行,這是全球首次區塊鏈部長級論壇。
在本次論壇上,火幣中國舉行了“數字經濟及區塊鏈產業科普系列新書發布”儀式,希望通過教材、專業教育、培訓等多種方式,幫助從業者、高校、研究機構深入了解區塊鏈,從而建立起區塊鏈全局性知識模型,真正推動區塊鏈應用落地。火幣中國CEO袁煜明介紹,將聯合機械工業出版社面向普通高等教育推出《區塊鏈導論》、《區塊鏈系統設計與應用》和《區塊鏈新商業模式分析》系列教材,這是國內最早推動的區塊鏈教材之一;火幣中國還積極參與數字經濟的研究,由中信出版社出版的新書《讀懂Libra》已經上市;由火幣中國負責編寫的區塊鏈技術科普讀物《區塊鏈技術進階指南》將于12月面世;首本行業內最全的區塊鏈應用案例集《區塊鏈產業應用100例》在本次論壇進行了首次刊印。[2019/12/6]
以太坊2.0原提案所運作的機制,是以每個時期為單位,來進行交聯的動作,每個鏈上有1024個片,當需要跨分鏈交易時,由于是每個時期進行交聯,會有較大的延遲時間;新提案更新為每個時段都進行交聯的動作,并減少片的數量為32個,來降低跨分片交易時的延遲時間,每個時段都進行跨分片交易。
新提案的優點
對于以太坊2.0新提案的優點,首先新提案的片數量由1024個降至32個,降低了運算的復雜度,因為跨分片時間,從一個epoch降到一個slot,時間縮短的好處,是給DApp開發者及使用者更好的體驗。在原本以太坊2.0的設計中,需要復雜的手續費市場模型與樂觀解決方案,來實現跨分片交易手續費。但新提案改變了執行環境的設計,使得原本的復雜模型可以被大幅簡化。
新提案的交易
新提案只需要比之前的提案更少的
片,就可以啟動交易,可能會有更長的分片時段,更大的
分片區塊,目前更新到第零階段,第零階段測試網的測試,可能會有所延遲,新提案減少了第零階段發布所需的時間。
目前的想法
聲音 | 浪潮集團云南分公司總經理:云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化:據昆明日報消息,浪潮集團云南分公司總經理鄭昕表示,云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化。下一步,浪潮將繼續加大云南農業產業高質量發展體系建設力度,重點以普洱茶等云南優勢產業為切入點,打造云南“綠色、有機農產品高地”的品牌形象,并在此基礎上,開展基于區塊鏈的供應鏈金融服務,解決中小企業貸款難、貸款貴問題。[2019/11/11]
希望能給開發者及使用者更好的體驗,使用較大的分片區塊,來改進數據可用性,以及要降低開發延遲和第零階段發布所需花費的時間。
三、執行環境
-以太坊1.0簡易架構圖-
在之前設計的以太坊2.0和以太坊1.0中,狀態在共識機制里,扮演著非常重要的角色,共識機制會隨時去讀寫所有的狀態,不管是執行的概念、交易的概念、帳戶的概念、樹狀結構的概念、以及所有在數據結構中的概念,都深深地融入共識中。
上圖是以太坊1.0的簡易架構圖,在圖中我們可以看到共識機制及一條鏈,共識機制里包含了狀態及一個執行引擎,狀態里包含了狀態樹,在這里的執行引擎使用硬編碼規則,里面包含了執行交易、帳戶模型和帳戶結構,我們可以看到圖的右邊有一條鏈,鏈上面有交易數據,在以太坊1.0中,我們會在交易數據上執行共識機制,去修改和更新狀態。
執行環境是一個單獨的虛擬機器,在以太坊1.0中,會有一個特定的帳戶模型,以及事先定義好的操作碼,礦工機制和狀態根,以太坊虛擬機就是一種特定的執行環境。
如果遵循?EIP的建議,開發者總是在要求新的操作碼,或著是更改礦工成本來支援他們的應用,像是Plasma和Zkrollup這樣的例子有很多,這樣就會需要修改EVM1.0的執行環境,才能支援到他們的應用程式。
但是在以太坊2.0的第二階段中,我們可以支持多個執行環境。也可以有多個狀態根,不同的帳戶模型等。舉個例子,你可以定義一個臉書幣執行環境,以便在以太坊2.0上運行Libra。或者,您可以定義一個比特幣執行環境,這樣就可以在以太坊2.0上運行比特幣。
聲音 | CNBC主持人:加密貨幣最大的缺點之一就是難以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期發推稱,加密貨幣最大的缺點之一就是很難向外行快速解釋。當人們要求我向他們解釋比特幣時,我知道他們至少需要一個小時才能真正理解。[2019/9/10]
-以太坊2.0簡易架構圖-
在以太坊2.0簡易架構圖中我們可以看到狀態根,它可能是32Bytes的Blob,上面有WASM的執行碼,可以在使用者層級中去做細部設定。圖片右邊有一個鏈,鏈上有一般的交易數據以及見證,見證實際上顯示在數據庫的區塊中,你需要針對該狀態而不是數據庫執行該筆交易,而且還需要證明數據對于當前狀態根是有效的。舉個例子,如果我們要在帳戶A和帳戶B之間傳遞數值,假設從帳戶A移動5以太幣到帳戶B,我們不能直接說帳戶和余額是確實可用的,在過程中,我們需要加入見證數據,來證明兩個帳戶當前的狀態,當執行碼正在執行交易數據時,狀態根可以修改和更新狀態樹。
執行環境并不是共識機制預先定義好的,他可以在使用者層級上去做新增,我們也可以把以太坊1.0復制一份到以太坊2.0的執行環境中,將現有的狀態根放入EVM直譯器,用默克爾見證驗證器來當作他的執行碼。
在原先的提案中,狀態和共識息息相關,且執行帳戶和共識中包含了狀態樹結構;而在新的提案中,執行環境為無狀態模型,高度抽象化的,并且它的可擴展性,相較原先的提案高出非常多。
執行環境的優點
執行環境有許多優點,相較于舊系統,它也許可以更快地將產品推向市場,因為我們不必等到核心共識推出之后,才研究并發展這個概念,在Layer1會有更少的阻礙,它可以在各種應用上,使用具高擴展性及數據可用性的執行引擎,所以未來會長期使用這個核心基礎層。
執行環境的設計完成,讓以太坊1.0到以太坊2.0的遷移,有了更清楚的方向,使用執行環境比較不會有技術隨時間遷移而過時的問題產生。
執行環境交易
聲音 | 火星人朋友圈科普RAM:火星人在朋友圈發文稱,“什么是RAM?簡單來說就是EOS這個國家的土地,所有的經濟行為都離不開土地。只要EOS的BP們能投票形成一個穩定的供給預期,并且不改變目前的Bancor算法,那么RAM后續的價格有可能會像北上廣深的房價走勢。房價下跌不行,房價過快上漲也不行,EOS的生態越來越像某國了,真有意思。”[2018/7/6]
對于執行環境交易,開發者及使用者可能會覺得太抽象,對什么是執行環境感到困惑,像是這一層加了什么?應該在這一層做什么?誰應該寫執行環境?而且相關的開發規范會趨向更嚴格的形式。
虛擬機可能會有潛在的碎片化問題,進而影響到交易速度。
目前的想法
目前所有的研究都是正向發展的,還有充裕的時間,嘗試并更好地了解設計空間,未來會多花一些時間,在建立更好的執行環境通訊機制上面。整體來說,現階段的進度,對于未來是重要的里程碑。
四、雙向橋接
最后一個主題,主要討論開發雙向橋接是否是值得的?團隊可能可以在什么時間點,來去做雙向橋接?
-單向橋接示意圖-
講者先前提過的提案中,以太坊2.0最初有一個單向橋接,所以你可以從以太坊1.0轉換到以太坊2.0,但是最初的架構不允許回傳,這主要是出于幾個原因,這需要我們將以太坊1.0的發展與以太坊1.0和以太坊2.0的硬分叉緊密結合,并把兩個系統置于互相影響的風險之中,因此團隊認為以太坊2.0在發布且穩定之前,將兩邊緊密耦合是不明智的。
單向橋接的問題
月初在日本大阪舉行的Devcon5上,橋接的問題受到了廣泛的討論,原提案的
單向橋接模式,會有驗證者流動性的問題,而且更重要的是,它可能會引發以太坊1.0和以太坊2.0之間的可替代性問題,如果我們允許以太坊2.0上的流動性,那么某種形式的轉移機制,就會在將以太坊1.0分叉到以太坊2.0之前,或著是在雙向橋接之前產生,交易所中很可能會同時有兩個幣,團隊和整個驗證者社區都很擔心這個問題,目前正在找尋減輕這個問題的方法。
另外也希望鼓勵大家,在這些早期階段進行驗證,但是在早期階段進行驗證,肯定會有很高的風險,因為存在未知的鎖定期,因此也希望找到方法減輕這種風險。
雙向橋接
-雙向橋接示意圖-
雙向橋接目前可能的路線有兩條,一種是在以太坊1.0上面,建立以太坊2.0的輕節點;另一種是在以太坊1.0上運作以太坊2.0的全節點。
路線A:在以太坊1.0上,建立以太坊2.0輕節點
-路徑A示意圖-
這個路線需要在實際的EVM中支援?BLS-12–381,會花費很多開發時間,而且它只提供輕量客戶端層級的安全性。當驗證者在2.0鏈上產生提款交易的收據時,我們會拿到以太坊2.0的輕量客戶端證明,一但收收據的區塊在以太坊2.0上敲定了,你就可以在以太坊1.0的合約上提款。不過,這可能不是團隊最終選擇的路線。
路線B:在以太坊1.0上,運行以太坊2.0的全節點
-路徑B示意圖-
第二種路線,會在以太坊1.0的節點上,運行以太坊2.0的全節點,這個路線允許我們使用敲定性機制,因此,我們不僅可以使用這種機制,來促進以太坊1.0和以太坊2.0之間的轉移,我們也可以利用驗證者的安全性,來保護以太坊1.0鏈,我認為大家對此感到非常興奮,這通常被稱為“敲定性小工具提案”。
但是還是需要一種機制,去輸出以太坊2.0狀態根在以太坊1.0上,所以有一些以太坊2.0社群的討論,在研究如何實作它,可能會包含礦工機制。
輸出以太坊2.0狀態根的另一個優勢,是以太坊1.0有穩固的機制可以實現它,以及同時擁有以太坊2.0的高擴展性及數據可用性,可以做一些有趣的應用,像是ZKRollup和OptimisticRollup。
雙向橋接的優點
如果你在交易所中,列出以太坊1.0以太幣和以太坊2.0以太幣,它們的價格應該一樣。如果不一樣,你可以用較低的價格買一個以太幣,把他發送到橋上,然后以較高的價格獲得另一種以太幣,并把它出售。這種套利會使它們的價格保持不變,這樣會讓用戶,驗證者和開發人員感到困惑,雙向橋接可以防止兩邊的貨幣借由套利的形式,來互相轉換。
雙向橋接的交易
但是還是有一些權衡在這里,盡管對以太坊2.0的設計非常有信心,團隊還是希望在影響到以太坊1.0的安全性和風險狀況之前,先在生產環境中得到驗證。
雙向橋接是一種緊密耦合的共識機制,對于兩邊鏈的攻擊及產生的問題,都會影響到另一邊的鏈,協定的開發勢必會非常煩瑣,我們需要考慮到每個協定的安全性,如果我們越早開發協議,那么我們實際上的進度就越少,當每個障礙隨著時間發展,它們就會相互阻礙,這讓以太坊1.0在這一點上的開發速度比以太坊2.0慢得多,因為實際用戶群存在很多擔憂,并且需要大量的協調,才能在我們的生產網絡上獲得硬分叉。
所以,如果我們越早將這些東西連在一起,就可能會減慢以太坊2.0的開發和分叉周期,并且這增加了一些額外的開銷,換句話說,驗證我們可以鏈接客戶端的開銷是相對的。
目前的想法
我們應該會在加入驗證者流動性之前啟用橋梁,但是會等到第一階段的產品穩定之后再開放;同樣的,有很多相關的研究都在同時進行,這可能會影響到,何時完成這個操作。
名詞解釋:
EIP:EIP是以太坊平臺的標準,其內容包含了核心協議的規范,客戶端API以及合約標準。
epoch:在以太坊2.0中,epoch指的是時長6.4分鐘的時間單位,每個epoch包含32個slots。
Slot:每個時段為12秒,不一定每個時段都能產生區塊,而epoch中最后一個slot稱為邊界時段,或稱為檢查點?。
Solidity:Solidity是一種合約導向的語言,主要用來開發智能合約。
Consensus:共識機制是區塊鏈為了在各節點間達成共識,所開發的演算法。
Validator驗證者:驗證區塊的節點,由信標鏈在每個時段為每個片隨機產生。
Gas:交易所需的費用,當Gas消耗完時,智能合約會終止并進行Rollback。
EVM:EVM中文為以太坊虛擬機,是一種輕量級的虛擬機環境,Eth1.0中智能合約的運行環境為EVM。
Dapp:在以太坊中,基于智能合約的應用都稱為去中心化的應用程序,即Dapp。
ether:以太坊的貨幣名稱。
Finality:「敲定性」是Casper中的概念,是一種透過驗證者投票,在鏈上產生不可回朔的檢查點的機制。
Libra:臉書提出的加密貨幣,預計于2020年發行。
MerkleTree:?MerkleTree由計算機科學家RalphMerkle所提出,中譯為默克爾樹,因為是由哈希函數形成的樹。
參考:?
EthereumImprovementProposals
參考:?Two-waybridgesbetweeneth1andeth2
參考:?Ethereum2.0Phases
參考:?ethfans
參考:?eth2quickupdate
感謝DannyRyan、ChihChengLiang、JuinChiu、Hsiao-WeiWang、YahsinHuang、和JerryHo。
原文鏈接:?https://medium.com/taipei-ethereum-meetup/eth2-0-roadmap-70e1c23f139f作者:?FrankLee
本文首發于TaipeiEthereumMeetup的Medium站,EthFans經授權轉載,為符合大陸讀者的習慣,進行了簡繁轉換并將部分術語改為習慣用法。
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