以太坊:觀點 | 以太坊 2.0 得自以太坊 1.0 升級的靈感_區塊鏈

對比以太坊1.0，以太坊2.0最顯著的變化就是權益證明共識和分片架構，但實際上，還有很多方面的創新，啟發自改進以太坊的過程。

自比特幣和以太坊創生以來，我們看到的事情

比特幣區塊鏈已經運行了11年了，其創生啟發了無數有志之士學習乃至研究區塊鏈的設計和密碼經濟學，以發現還有哪些可以改進的地方。

從PoW上，我們已經知道，對于密碼學貨幣來說協議的安全性永遠是最重要的。用昂貴的硬件來激勵人們更深入地與鏈綁定，效果出奇地好。雖然仍不免有鉆空子的空間，在保護比特幣的網絡安全上，PoW的表現已是超凡絕倫。

以太坊區塊鏈則是在2015年啟動的，它的誕生標志著“通用型”區塊鏈的出現：每個人都能在網絡上建立可以與ETH和其它token互動的應用了。這些應用為去中心化金融打開了大門，如今，人們為去中心化金融操作而存入的質押品價值已超過10億美元。我有另一篇文章講述了?DeFi如何一步步成長為以太坊上真實可用服務的過程。

限制Eth1.X拓展吞吐量的因素

現在以太坊已經野蠻生長5年了，其所經歷的現象級成長也為整個行業指明了瓶頸在哪、能夠改進的地方又在哪。

在2017年，以太坊的發展陷入困境的時候，多個“以太坊終結者”起來號稱要“打敗”以太坊。但這些“終結者”主要是犧牲安全性來換取更高的吞吐量，還在完全誤導性地宣傳說交易不需要支付手續費。實際上，沒有一種是以太坊所面臨問題的“解決方案”。

觀點：比特幣挖礦有可能將多余的能源貨幣化:金色財經報道，Satoshi Action Fund創始人Dennis Porter在社交媒體上表示，自2012年以來，負電價已呈爆炸式增長。隨著可再生能源并入電網，這一問題將繼續惡化。比特幣挖礦有可能將多余的能源貨幣化，從而為納稅人提供更便宜、更可靠的電力。[2023/8/13 16:23:27]

要想真正升級以太坊，所有人都必須跳脫出現有的系統、重新開始。我們可以取以太坊之精華、棄其許多糟粕。

注意：在下文中，我用“狀態”來指稱以太坊區塊鏈上保存上的全局永久數據，例如賬戶信息、交易數據和智能合約狀態。

以太坊2.0

以太坊2.0?是密碼貨幣領域迄今為止最大的開源項目，旨在開發出一個能實現以太坊初始目標乃至更高遠追求的新系統。你可能聽過?Casper和分片，但以太坊2.0的目標還不止于此。

因為很多改進對現有的以太坊區塊鏈來說過于激進，所以這些改進可能會做到以太坊2.0鏈上，然后現有的以太坊鏈會“接入”新系統。這樣的話以太坊2.0就不會因為要升級現有的網絡而變得過于復雜，而以太坊網絡能照常運行，然后收獲新系統帶來的所有好處。

本文想談談人們不甚了解的以太坊2.0變更，以及這些變更是如何從幫助以太坊朝向去中心化美麗世界的過程中取得靈感的。

觀點：比特幣市場迎來喘息之機:金色財經報道，據區塊鏈分析公司Glassnode最新分析，雖然美國整體CPI通脹率達到了9.1% 創 40年來的新高，但比特幣市場已迎來向上的喘息之機。目前比特幣實現價格為22092美元，與目前的現貨價格21060美元相比，比特幣投資者的平均未實現損失為-4.67%。不過，隨著市場價格穩定在1.76萬美元和2.18萬美元之間，未實現的損失總額在-1650億美元和-1980億美元之間，總體上證實了8-11月的反彈更類似于 \"熊市緩解 \"的反彈，而不是牛市的恢復。[2022/7/22 2:30:36]

貨幣政策

密碼學貨幣的貨幣政策不容小視。因為密碼學貨幣要用增發的貨幣吸引礦工和算力，在保證安全性的前提下，增發量越少越好。在市值排名前20的幣種，我們看到比特幣的區塊鏈是最安全的，同時其貨幣增發率也是最低的。現在的比特幣年增發率為3.8%，比起ETH的約4.5%低了不少。

雖然很多以太坊的囤幣黨都覺得，以太坊區塊鏈為安全付出的費用太高了；但是，如果這就降低增發率，可能會導致挖礦算力和安全性的大跌，因為礦工賺不到那么多錢了。因此，PoW下的增發率是難以降低的，因為降低了會對鏈的安全性有意料之外的副作用。比特幣沒有這個問題是因為其挖礦獎勵的變化在長期中基本上是可以預測的。

觀點：鏈上信號表明比特幣在確認突破2萬美元之前，可能會看到進一步的修正:12月8日，glassnode發布2020年第49周鏈上周報表示，在第49周，BTC在19000美元附近整理。鏈上信號表明，在比特幣確認突破2萬美元之前，可能會看到進一步的修正。[2020/12/9 14:42:04]

那么，以太坊2.0的最大目標之一就是轉換成權益證明共識機制，也就是要移除昂貴的挖礦硬件的作用，密集的計算和電力消耗，將被取而代之為便宜的普通電腦，僅處理Eth2節點的進程如區塊傳輸和同步便足矣。這樣保護網絡安全的成本就低了很多！不過用戶要鎖定32ETH才能加入。

降低了整體的安全成本，增發率就能降低到1%一下，具體來說還取決于有多少用戶參與網絡成為驗證者。如此一來，增發率就能隨其到底要為安全性支付多少費用而伸縮。

-增發數量隨實際需要為安全支付的費用而伸縮-

除了增發率上的縮減，以太坊2.0還旨在替換掉現在支付Gas費時用到的拍賣市場模式，換成稍有區別的模式，即“EIP1559”。你不需要知道它的工作原理，只需要知道，在此模式下，用戶所支付的手續費的大部分都會被銷毀掉。雖然說在該模式下，用戶會支付更少的手續費，但因為以太坊2.0有很多個分片，所以總的手續費規模會比現在的以太坊更大，因此銷毀掉的數量也會更多。

觀點：區塊鏈技術為深化反腐敗斗爭提供新助力:正義網7月14發表評論文章稱，方興未艾的區塊鏈技術為政府廉政建設提供了良好思路。區塊鏈本質上是一個去中心的分布式賬本數據庫,具有去中心化、不可偽造、不可撤銷、可驗證等特征,在促進信息共享、深化政務公開、保障舉報人信息安全和貪腐案件境外追逃追贓等方面具有不可替代的作用。文章提到，區塊鏈去中心化、分布儲存的特點有利于實現部門間信息的實時互通和資源共享,有利于有效強化廉政風險防控,對預防腐敗、加強廉政建設起到重要作用。區塊鏈技術可以為深化政務公開改革提供技術支持。區塊鏈基于開源的網絡系統,這意味著整個系統公開透明,該特質保障了數據庫中的信息不可偽造,不可撤銷。文章中還表示，區塊鏈開源的特性也解決了一些部門不愿信息公開、回避監督的問題,有利于降低腐敗發生風險,有助于社會參與和監督政府政務活動。[2020/7/14]

一方面是很低的增發率，另一方面是銷毀部分手續費，以太坊2.0的凈增發率可能為負，也就是燒掉的數量會比增發的數量還多！然后ETH就會變得更為稀缺，讓攻擊PoS系統的成本更為高昂。

共識算法的目標是保證區塊鏈的安全性和去中心化，保護網絡的激勵機制才是真正讓密碼學貨幣活起來而不僅是賬本數字的因素。激勵機制保證了礦工/質押者會給網絡提供安全性。而以太坊2.0在安全費用上所追求的是?最低必要增發率。最低必要增發率意味著鏈持續增發為保證安全性而必須發放的最低數量。低增發率及銷毀策略會逐漸讓攻擊者的攻擊成本變高，從而降低大規模攻擊的概率。

觀點：ETH一旦突破306美元，可能會大幅上漲:加密貨幣交易員Josh Rager在推特上表示，以太坊(ETH)價格一旦突破306美元，可能會大幅上漲。他還稱，現在購買以太坊與在2017年上漲之前購買以太坊一樣，當時以太坊和比特幣不僅分別達到了1,300美元和20,000美元的歷史高位，而且許多山寨幣價格也暴漲。（U.Today）[2020/7/7]

無狀態性

你可能聽說過“狀態爆炸”這個詞，人們在論及以太坊及其狀態數據規模的時候常常提到。這個問題的實質是，一次性支付Gas費就可以讓你的數據永遠留在以太坊區塊鏈上，這就導致了狀態數據不受限制地日漸增長，而很多數據可能再也沒有被使用過。狀態數據在存儲規模上的“爆炸”，意味著以太坊的節點的存儲空間和硬件條件必須隨著網絡的持續存活而線性增加。長期來看，這限制了能夠運行以太坊節點的人群規模，而狀態數據增長問題在每次區塊Gas上限提高時都會變得更為嚴重。

那么，以太坊2.0解決這個問題的辦法就是無狀態性，就是讓節點不保存任何狀態也能驗證所有交易和狀態的所有部分。實現了無狀態性之后，節點的模式就可以形成一條從有狀態到無狀態的光譜，每一種模式都有不同的規范。如果你硬件比較好，運行無狀態節點綽綽有余，但還是不能運行完全保存狀態的節點，那么你可以取其折中，運行一個“準-帶狀態”節點。想了解更多，請看?ETHDenver活動上的這個演講！

-無狀態范式下的網絡拓撲-

這對于分片來說至關重要！因為每個分片都有自己獨有的狀態，而Eth2驗證者需要在他們所驗證的分片上依據狀態來執行狀態變更。無狀態式的協議使得驗證者無需下載一個分片的完整狀態，只需下載表示數據的二進制默克爾樹即可。

分片越多，狀態數據的增長越是沒有止境，雖然到時候肯定會有比如交易所或者區塊瀏覽器這樣的服務，有動力保存所有的分片狀態數據/歷史數據，并不計成本地準確交付。然后就有可能出現?“狀態提供者”?軟件，為驗證者提供一筆交易所要改變的狀態部分，讓后者能夠執行狀態變更。狀態提供者可以徹底地消除驗證過程中的硬盤讀寫需要和密集存儲需要。這不僅為新的、針對狀態的激勵機制開啟了可能性，還能極大地幫助驗證者，因為后者不再需要保存完整的分片狀態了。當然，他們仍可以驗證從狀態中繼者處收到的狀態的正確性，因為可以拿這些數據與已完成同步的狀態樹相比較。

賬戶抽象

在當前的以太坊協議中，有兩種類型的賬戶，外部控制型賬戶和智能合約型賬戶。只有外部控制型賬戶能發起交易，而且只有控制私鑰的用戶自己發起的交易才能改變自己賬戶的狀態。現在雖然有了元交易，但它需要依賴一個中繼者網絡來支付Gas費。

對于以太坊2.0來說，目標是把這兩種賬戶抽象化成一種賬戶，讓網絡中的用戶賬戶和合約賬戶毫無區別。合約當然會繼續存在，但那時以太坊網絡自己就能充當元交易的中繼者了，自己簽名發起一筆交易并廣播出去將不再是你與網絡交互的唯一辦法。

到時候，你可以讓你的賬戶像一個智能合約，比如別人發給你ETH，你的主賬戶會自動將其轉發到你的冷錢包里，又或者，把所有發給你的ETH都自動賣成DAI來持有。

能把功能模塊直接做到賬戶里面，會產生很多很多有意思的dApp設計和功能！用戶管理賬戶的操作會變得五花八門，而不是像現在的以太坊協議一樣，允許的操作都是被定死的。

賬戶抽象化的一個有趣可能性就是合約能夠自己支付Gas費，能自己發起交易。但這是個很復雜的問題，迄今仍在開發中，不過一旦開發成功，帶來的可能性就極為豐茂了。

執行環境

做以太坊應用開發的開發者，首選的編程語言都是?Solidity?或者?Vyper，它們都各有奇怪的特性，但在實用性上，其開發生態還是很好的。在當前的用法中，用這些語言寫成的代碼都要編譯成更通用、更底層的操作，來方便以太坊虛擬機解讀。如果你想更深入地理解EVM，可以閱讀這篇文章。雖然也不是太必要啦。

EVM所用的操作碼讓以太坊節點能產生出同樣的計算結果，而不論運行節點的計算機是什么樣的。它也讓定制化的復雜操作比如驗證簽名和獲取賬戶余額變得更簡單，只需一行代碼就搞定。如果沒有EVM準確地讀取出狀態并執行狀態變更，各種功能都是不可能實現的。

雖然EVM作為整個智能合約生態的基礎表現得很好，如果以太坊上的應用可以使用任意的運行時語言，那會更好。鏈不應該把自己的狀態轉換規則強加在他人身上，執行本身應該要更加開放才對。這就是為什么大家想出了“執行環境”。

執行環境機制使得所有的狀態轉換規則都可以直接做進協議層，讓交易的處理方式能與系統的其它部分完全獨立開來。比如，可以有一個執行環境是專門用來處理?ZKrollup?和隱蔽交易的，而另有一個EE是用來處理UTXO模式交易的。甚至可以有一個?token專用型EE，專門用來承載所有token，而不用為每一種token都上傳相同的代碼。當然，現有的EVM也會被替換成一個叫做?eWASM?的EE，以保證對現有生態系統的支持。

Eth1上的每個dApp都必須在設計式充分考慮EVM的行為，因此以太坊狀態轉換函數的局限性就成了整個生態系統的瓶頸。有了EE機制，這個瓶頸就不復存在，利用對協議的開放式依賴的全新?dApp?也能出現。如果你想了解更多，EthHub這里有一個跟?WillVillanueva?一起做的絕佳播客。這里還有一篇敘述最新進展的文章。

原文鏈接:?https://medium.com/coinmonks/what-eth2-has-learned-from-eth1-d1f7e0830a98作者:?IvanMartinez翻譯:?阿劍

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