以太坊:一文說透以太坊2.0基本框架與參與機會_THE

以太坊2.0的上線將成為加密社區的重大里程碑事件，一定程度上會決定區塊鏈行業的發展走向，其中也將誕生許多參與機會，對整個加密生態的影響非常巨大。

本文將試圖從參與者的角度理解以太坊2.0的一些基本框架，以及展望一下隨之而來的市場機會。

以太坊的發展階段概要

以太坊的發展階段分成四個部分，分別是：

Frontier前沿-2015年7月上線；

Homestead家園-2016年3月上線；

Metropolis大都會-第一階段拜占庭2017年10月上線，第二階段君士坦丁堡2019年2月；

Serenity寧靜–預計2020年底上線。

以太坊的主網第一階段上線時，各方面功能都不完備，所以每一個階段的發展都試圖解決某一些問題，如可用性、性能提升，圖形界面優化等。前三個階段均使用PoW型共識，而到了Serenity寧靜階段，將轉為PoS型共識。Serenity寧靜階段近兩年來被業內稱為以太坊2.0，代表了一次非常重大的升級。

以太坊2.0的升級和前幾次的升級最大的不同，是在于這次升級不是一次傳統意義上的硬分叉，而是從Ether從1.0鏈向2.0鏈的遷移開始。用戶遷移是自愿的，所以會同時存在兩條鏈，一個是PoS的Beacon鏈，一個就是現在這條ETH1.0鏈。根據路線圖，兩條鏈將分別繼續開發，然后會最終合二為一，是一種巧妙也是比較現實的方法。

Beacon鏈主要的是完成PoS和分片的實現，解決擴展問題，1.0鏈要繼續進化到1.x,到完成無狀態以太坊的實現，解決狀態爆炸問題。最終，是為了以太坊實現擴展性，如Vitalik所說，ETH2.0isallaboutscaling。

Consensys描述的ETH2.0的三個階段：

以太坊1.0到1.X

2.1以太坊1.0的歸宿-以1.x狀態成為2.0的分片鏈

ETH1.0的留存目的之一繼續作為當前以太坊生態的基礎鏈繼續存在。2.0的升級過程中首要考慮的因素是，目前還有大量的Dapp在1.0鏈上，還有大量的開發者圍繞著1.0進行各類產品/優化/底層/擴容的研究和開發。

而2.0的Beacon鏈在一開始是沒有辦法進行Ether轉賬的，轉賬只能發生在分片鏈上，而分片在2.0的Phase1才可以實現，在Phase2上才會重啟智能合約，所以這些智能合約只能在Phase2階段遷移過來。因此1.0也是保證以太坊目前的生態發展不受影響。

BTC全網未確認交易筆數為227251筆:金色財經報道，根據btc.com顯示，BTC目前全網未確認交易筆數為227251筆，自07月22日00:00起至今筆數已減少約0%。[2023/7/24 15:54:00]

另一方面，1.0將會繼續進化到1.x，這樣以太坊的兩條鏈在分別完成自己的任務之后，將開始合并。所以完整的ETH2.0，既包括了寧靜階段的三個Phase，也包括了當前ETH1.x的研發結果，直至合二為一。

目前的方案是，ETH1.x作為2.0的一個分片鏈而被合并，狀態則完全遷移到2.0上，這樣現在的生態可以不受影響的直接遷移。

2.2?以太坊1.x肩負無狀態以太坊的研發

以太坊使用的是MPT數據結構，但是隨著區塊的增加，其次存儲數據量也在不斷增加，以后勢必造成狀態爆炸的狀態。

每一筆新的交易，都需要去遍歷一遍MPT樹，這對于擴展性來講負擔較重。所以無狀態的概念被提了出來，就是當客戶端節點可以不保存狀態，但是仍然可以驗證交易。而之前的狀態通過狀態見證者就可以得到實現。

所以在1.x，將會出現有兩類重要角色，一類是區塊見證者，包含了交易信息，和之前交易需要訪問的所有狀態和見證信息。另一類是狀態見證者，保存了所有之前狀態的信息，用以提供交易的驗證。

新的角色需要新的激勵，以太坊基金會研究員SamWilson及AnsgarDietrichs一起探討了狀態見證者的三種激勵模型，還比較早期，這里把三類模式的探討列在此處：

除了無狀態以太坊，開發者也討論過狀態租金的模式，以限制過于龐大的狀態增長，但是開發者也討論過狀態租金的模式，但可能對現有的智能合約和Dapp影響較大，需要硬分叉實現，會引發較大爭議，所以目前對狀態租金的研究已經擱置，資源導向了還是無狀態或者半無狀態的開發。

簡要而言，無狀態以太坊的研究不僅是1.x的問題，最后也會變成以太坊2.0的的通用模式，以太坊基金會就認為未來以太坊2.0的分片鏈一定是無狀態的。

以太坊2.0要解決的問題

以太坊2.0有四個需要解決的問題：分叉選擇、最終性、分片、驗證者責任。并分別用不同的技術和制度手段去實現。

3.1分叉選擇-保證安全性

以太坊2.0使用LMDGHOST(“LatestMessageDrivenGreedyHeaviest-ObservedSub-Tree”)作為分叉選擇。這里面包含了兩個協議：LMD和Ghost：

歐盟或將在數字身份框架中包含零知識證明:金色財經報道，根據一份新聞稿，歐盟新的eID將允許公民通過歐洲數字身份錢包在線識別和驗證自己，而無需求助于商業提供商。此舉解決了當前實踐中產生的對信任、安全和隱私的擔憂。

Circle 歐盟政府事務高級主管Jonas Fredriksen強調該提案將如何促進數字經濟中的新商業模式和機遇。公司可以開發依賴于零知識證明和eID解決方案的創新產品和服務。[2023/2/16 12:11:30]

Ghost是一個在PoW鏈上就非常應用成熟的協議，是一種最長鏈的原則，和BTC上的最長鏈原則相比，Ghost選擇子樹最多的協議，所以最長的鏈未必是Ghost所選的鏈。相比最長鏈原則，Ghost原則可以做到：1收斂；2抗51%攻擊；3TPS和最長鏈差不多，但是安全性沒有下降。Ghost協議也是目前以太坊1.0所使用的協議。

LMD是在2.0新加入的分叉原則，和Ghost一起構成了LMDGHOST。LMD就是指最新的消息。由于在2.0中采用PoS加入了驗證者的角色，最新的消息就是指更多驗證者的證明，就是在Ghost原則里，再加入更多驗證者的證明(attestation)，這就使得最長的鏈變成權威鏈，根據Casper協議擁有最終確定性。

3.2最終性問題-不會被逆轉，解決長程攻擊

以太坊2.0的最終性由Casper協議來解決。

PoS類型的共識有三類：中本聰類型的共識、PBFT基礎的共識和以鏈為基礎的共識(CasperCBC)。但是只有后兩種可以達到最終性。

所謂最終性就是當一個區塊被確認過以后，就基本不會被逆轉。而中本聰類的共識，是依靠概率去“確定”最終性的，就是還可以被小概率事件所推翻。而PBFT類或者CBC類的最終性，即是100%概率的最終性，除非1/4或者1/3以上的驗證者站出來去反對，才可以翻轉這個結果。

CasperFFG對PBFT進行了改良，繼承了PBFT的優點，并針對PBFT不可抵抗共謀進行了設計，并加入了抽象的共識機制、抗長程攻擊、災難性崩潰等機制的設計，并開始整合分片方案，成為ETH2.0phase0階段的共識機制。

Phase0會開始采用一個修改后的FFG，最終在Phase2或以后部分完成CBC的轉換，CBC擁有更高的安全性和理論性質，但復雜度和效率較低，實現起來難度大。

3.3?分片是2.0實現擴展的基本設計

為什么要分片？共識協議改變成PoS是對擴展性是沒有提升的，擴展性依靠的是分片。分片是計算機術語，數據庫的分片已經久已存在。分片的難點在于維護安全性，因為一旦分片，每個分片的安全性就要自己維護。

The Graph將Gnosis鏈添加到其去中心化區塊鏈索引協議中:金色財經報道，?The Graph的組織Graph基金會周四表示，Gnosis 鏈（GNO）將是以太坊以外第一個在The Graph Network上得到支持的鏈，其代幣是GRT。該基金會還宣布了一項900萬美元的激勵基金，以幫助引導該網絡。[2022/8/26 12:50:21]

2.0的主要做法是，通過洗牌Shuffle，通過偽隨機來選擇一批驗證者，隨機給分片鏈進行投票。如果沒有隨機，那可能大量的惡意驗證者被分配的到一個隨機驗證委員會，這樣通過洗牌，可以確定的是即便有1/3惡意攻擊者存在的情況下，對分片鏈的攻擊成功概率仍然很低。

除了分片以外，Layer2一直也是擴展的主要途徑。2.0下Layer2仍然必要。目前來看2.0下若分片可以順利實施，則Layer2的必要性可能不大。但關鍵在于分片實現的時間和穩定性。

Vitalik自己都對以rollup為代表的Layer2的方案都很積極，分片的實現還需要好幾年，目前Layer2就可以直接在1.0上使用，那擴容在今后幾年都需要依靠Layer2，所以這是非常必要的一個方向。即便2.0分片實現，Layer2變得可能沒有那么必須，但仍是可選方案，彼時其相比分片將非常成熟。

3.4?驗證者責任

驗證者validator在Phase0階段有三項任務：

在每一個epoch驗證attesting信標鏈；

收集同一委員會驗證者證言attestations；

被隨機選入驗證者隊伍后，對信標鏈上出塊。

以太坊里的時間間隔有兩個單位：一個slot為12秒，一個epoch為32個slot=6.4分鐘。1個epoch中，驗證者以驗證者委員會的方式去進行出塊，每一個驗證者委員會將以委任一個slot。

委員會里面的驗證者驗證信標鏈的鏈頭并進行廣播。出塊者proposer將從委員會中隨機選出。被隨機選上的驗證者將負責出塊并獲得獎勵，若是違反了出塊規則，或者不在線，則會被罰沒slashing。

關于slashing的討論我們放在下一部分。

以太坊2.0的staking問題

以太坊2.0對于參與者來說最重要的特性就是可以進行staking了，而且可以從Phase0就開始，這其中涉及質押回報、長期鎖倉、經濟獎懲等諸多問題，本部分嘗試就重要方面進行討論和解答。

4.1?Beaconchain質押參與率

CryptoDickbutts系列NFT24小時交易額漲幅達429.54%:金色財經消息，據NFTGo.io數據顯示，CryptoDickbutts系列NFT總市值達3707.46萬美元，在所有NFT項目總市值排名中位列第78；其24小時交易額為1,596,835.09美元，增幅達429.54%。截止發稿時，該系列NFT當前地板價為3.85ETH，增幅達33.22%。[2022/8/9 12:11:15]

就32個Ether就可以遷移到Beaconchain這個限制，目前已經有接近11.7萬個超過32個Ether的地址。雖然數量一直在增加，但是從斜率上看，增加的速度已經維持了2年沒有什么變化，而不是因為近期以太坊2.0上線的消息。

因為轉移是自愿的，用戶無非就是考慮幾個事情：

鎖倉收益率；

操作難度；

流動性風險；

機會風險；

鎖倉收益率并不完全確定，而是根據參與人數量最終確定，Vitalik給過一個鎖倉收益率的測算，大概如下：

如果是最低限度的人參與質押，即剛剛好524,288個Ether參與抵押，那收益率將非常高。但這似乎很難做到的，如上所示超過32Ether的地址已經多達11.7萬個，僅這樣計算，就高達3,740,000個ether要進行抵押。

當然采取觀望態度的人會很多，但單地址中多于32ether的用戶也會很多，很多大戶持有的Ether量非常大，用戶可以進行多賬戶分配參與抵押，所以我們預計質押Ether突破300萬個并不困難，收益率很有可能下降到10%以下。

另外就是那些不足32個的想參與質押服務的，可以通過staking服務商的類似“合并賬戶”的服務進行質押，所以最終的質押率不會太低。Consensys做了份調查，那些愿意自己做validator的用戶，預期自己跑的節點數量，可見一個用戶跑多節點的情況會很常見。

4.2操作難度-獎懲機制

以太坊2.0引入了懲罰機制，還細分成slashing和inactivityleak兩類。

Inactivityleak要求驗證者持續在線，不然會導致不作為懲罰。如果驗證者出現了雙重投票或者循環投票，那可能被罰沒，如果罰到低于16eth，會被踢出驗證者隊伍。

所以懲罰機制是抵押最關心的問題，這也使得很多用戶退而求其次，選擇stakingprovider，但即便如此，還是對slashing最為關心。

Magic Eden與Tomorrowland 合作發行NFT 系列:金色財經報道，Magic Eden 今天宣布與全球音樂節 Tomorrowland 建立新的合作伙伴關系。此次合作將發行2種Tomorrowland Belgium 2022 NFT，Magic Eden 將成為兩個NFT二級交易的首選市場。

從7月15日開始，Tomorrowland 將NFT 合集The Reflection of Love 。該系列的持有者將獲得 Tomorrowland NFT 社區、音樂節創作者和藝術家的獨家訪問權，以及涵蓋時尚、后臺參觀和秘密表演的贈品。該系列將在 Tomorrowland 上鑄造，并由 Magic Eden 提供支持。（prnewswire）[2022/7/7 1:56:16]

用戶最關心的三大功能：1）非托管錢包；2）罰沒機制；3）復合收益率

因為懲罰和罰沒機制存在，ETH2.0也提供對應的正向獎勵，下面進行一下介紹：

4.2.1?反向懲罰

不在線罰沒inactiveleak：

不在線罰沒主要是針對驗證人不在線的情況，基本是兩種模式：

1）單純的錯過了一些出塊的驗證，這樣只是失去應得的出塊獎勵，正常的比如線下維護是可以接受的；

2）還有就是以太坊2.0需要全體2/3驗證者在線的需求，是為了保證整個網絡的安全性。所以當有大規模的驗證者在線下的時候，這樣系統就會自動減少不在線驗證者的資金余額，直到線上驗證者的資金余額超過全網2/3，這種情況可能發生，但是概率不大，比如出現世界災難的情況；

3）還有一種極端情況，是不在線和退出-加入的情況，可能會引發類似Cosmos第一次slashing一樣的懲罰，即兩個驗證者分別驗證不同的交易或塊，雖然并非故意，還是遭遇到了系統的slashing。

懲罰slashing：

重復投票doubletargetvote。重復投票的極端情況可以變成PoW型公鏈的雙花問題。主要是指驗證者在一個epoch中分別投票給了不同的區塊，會造成一下出兩個塊的的情況。如果是一個驗證者用一個Ether分別交易兩次，然后分別投票給兩個區塊，這就會變成雙花問題。但是防止二次投票主要不是為了雙花問題，而是防止被攻擊。

重復提議doubleproposal。重復提議是指提議者proposer在一個slot里提出了兩個不同的區塊。

循環投票surroundvoting。循環投票有一些類似，但是可以是不在一個epoch，比如一個投票者在一個epoch投給了一個鏈，但是在之后epoch投給了另外一個鏈，表示他同時認同幾個鏈的事實。循環投票將導致長程攻擊的出現。這兩類懲罰在Phase0就會出現，之后會根據分片出現更多的獎懲機制。

4.2.2?正向激勵

正向獎勵也分成三種，前兩種和slashing相關，第三種分成五類，為一般驗證者獎勵：

舉報者獎勵：

當一個驗證者可以提供其他驗證者違規行為

出塊者獎勵：

那些驗證者會被隨機選為proposer，以獲得出塊獎勵。可以優良中獲取獎勵的方式：

加入有效舉報的證明；

加入其他驗證者的新的驗證attestations。舉報的獎勵會按照7/8和1/8分別分配給舉報者和出塊者，但是在Phase0階段，全部獎勵只會分配給出塊者。

舉報的獎勵

證明者獎勵：

證明者獎勵是指一個驗證者同意一個2.0中的決議，這類獎勵也分成五類：

包含所有驗證；

指定正確的檢查點驗證；

制定正確的區塊鏈頭驗證；

鏈上迅速驗證；

在指定分片中指向正確的區塊。

這五類獎勵都和基礎獎勵basereward掛鉤,?基礎獎勵的計算方法如下：

其中有效余額為每個驗證者有效抵押余額，基礎獎勵因子為一常數，總余額為所有驗證者有效余額之和，單epoch基礎獎勵也為一常數并反映了一個epoch內的獎勵之和。每種獎勵具體計算可參加CodeFi報告。

為什么需要懲罰和罰沒？

Slashing是ETH2.0中爭議比較大的一個設置，但是以太坊基金會在闡述CBCCapser時也明確提到，啟用Slashing的意義在于以下兩點：

抵御攻擊。Slashing讓51%的攻擊要消耗大量成本，而且攻擊后可以迅速恢復。這樣讓攻擊者的成本提升到比獲得更多，讓攻擊者選擇去做驗證者。

客服驗證者困境。驗證者的不作為是是驗證者困境中的最大的問題，對錯誤事項進行簽名進行懲罰可以有效緩解。

4.3?長期鎖倉的風險和解決辦法

長期且時間不確定的Ether鎖倉是妨礙用戶質押ether的一個比較重要的原因。在2.0的Phase0階段，Beacon鏈的質押是一種單向不可逆的過程，用戶質押的32個Ether將無法交易，雖然可以有staking的補償，但是用戶沒有辦法自由轉賬，所以這也會妨礙大眾轉入Beacon鏈的意愿，因為這關乎Beacon的啟動是否可以以最低限度開始16,324個驗證者或者524,288個ether的抵押。

Consensys的研究提到目前有像liquiditystakingworkinggroup這樣的組織在研究流動性質押的課題，將可以應用到Beaconchain質押上，但是會面臨價值的可分離性，質押/流動比率，和驗證者轉換風險等問題，這都是值得探索的方向。

Liquiditystaking，就是指用戶可以在staking的同時，可以獲得staking資產的流動性，并且可以把staking作為一種質押資產。將有兩類方式進行流動性的質押，一類是中心化的方式，包括礦池、錢包或者交易所等，通過大量質押完成流動性的切換，用戶可以直接在場內就完成流動性的管理和交易。另一類就是去中心化的方式，通過智能合約完成，也就是到Phase2才可以實現。所以目前來看中心化的方式先發優勢很大。

當然中心化礦池或者交易所如果做大，過于中心化也比較有問題，比如交易所利用質押Token去做一些合約用戶意愿相反的方向的投票，甚至大的礦池聯合賄選等。反倒是去中心化的方案基于Eth2.0，屬于生態內的一部分，有可能會受到社區的支持，只是看用戶到底選擇經濟利益還是治理權力罷了。目前大部分用戶更關心經濟，但是不代表以后治理層面的因素不重要。

我們了解到目前可以解決流動性鎖倉的方法基本上只有一種，就是在Ether鎖倉的時候，托管方(可以是驗證者也可以其他合作方)同時發一個流動性的Token，將以太坊挖礦的權益賦予到這個Token中，這個Token也可以流通。因為將有很長時間的BETH鎖定期，所以這個新發Token的活躍時間會很長，不僅具備期貨屬性，還具備一定的債券屬性，類似一種2年到期的國債期貨，將成為一個很大的市場。

從服務的全面性來講，中心化的服務仍然是最有可能跑出的。會涉及到發Token、流轉、回收、對付以及staking服務，所以中心化的交易所、錢包或者托管方，最有可能把這些服務集成起來，是相當大的一塊新增份額。

也有一些去中心的項目開始做2.0的相應的流動性服務，比如Rocketpool，通過智能合約，發行代表BETH的Token，連接用戶和nodeoperator。相當于基于智能合約的一個流動性的插件，用戶和stakingprovider都可以接過來，獲取Token獎勵。但由于只有到2.0才可以實現智能合約，所以市場節奏并不占優。

以太坊2.0的商業意義和機會

以太坊2.0的上線對于整個區塊鏈生態，都是一件積極的事情：

第一，以太坊2.0將實現更高的安全性和可用性，證明了區塊鏈可以作為世界計算機去承載應用。以太坊的商業模式一旦證明是成熟的，整個區塊鏈將進入主流商業社會，VC/PE的融資將加速。

第二，目前沒有看到以太坊達到2.0以后還有什么計劃，寧靜或許就是最終的階段。因為開發時間周期長，為整個區塊鏈提供了詳細的參照樣本，后起的新鏈可以持續吸取經驗。

第三，互操作性的鏈可以和以太坊直接交互，大規模的資產遷移和應用遷移成為可能。

第四，分片鏈有更大的包容性，各類鏈也可以選擇成為以太坊生態的一部分。

對于以太坊本身來講，可以實現更多商業層面的實現：

第一，DeFi將可以在用戶層面和CeFi競爭一下了。目前DeFi各個方面的表現，仍然不可能和CeFi相比，原因確實是底層太慢，導致應對極端事件不利，而且易用性還達不到互聯網產品的門檻。

第二，之前火過的Dapp可以重新登上舞臺了，甚至可以從分片鏈的角度重新建立專屬的應用鏈。

第三，以太坊2.0可以變成資產上鏈的最佳選擇，絕對安全、全球通用的平臺。預計以太坊上承載的鏈上資產將爆發，很大概率超過以太坊的市值本身。

第四，以太坊的狀態變得寶貴，可能會出現新的租賃業務模式。

雖然目前在這個階段還看不到具體的很有希望的方向，真正有想象力的是當多類別、高價值資產開始在鏈上運作時，生態系統會開始量變引起質變，比如AMM類型的交易市場可能會從中心化交易所那里拿到更多的份額。

另一個要思考的問題是，區塊鏈的互操作性會否造成造成虹吸效應，比如說鏈上的資產通過跨鏈都集中在以太坊上，這可能對一些二線的公鏈影響比較大。實際反映是市場更喜歡流動性更好的映射資產而不是實際資產本身，因為映射資產處于更安全，更去中心化，流動性更好的市場，以太坊2.0可能會變成了一個多資產類別的交易市場。

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