行业迫切需要以太坊2.0，但距离“可用”至少还有 2 年的时间吗？

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听你可能熟悉以太坊2.0这个名字。以太坊在区块链社区中占有重要地位，以太坊2.0直接影响着以太坊乃至区块链的未来。

然而，以太坊 2.0 到底是什么？老实说，要清楚地回答这个问题并不容易。尽管如此，在这篇文章中，我们还是想尝试一下。

以太坊社区如此热闹，几乎没有区块链社区能与之匹敌；绝大多数代币和智能合约都在以太坊上运行，这对于大多数区块链领域的开发者来说非常重要。对于企业和机构来说，以太坊也是他们的首选。然而，以太坊目前的状态还远未达到它的雄心壮志。也就是说，以太坊的预期生态还没有正式出现。最终阶段Serenity（宁静，意为智慧），以太坊将正式转换为PoS共识机制以太坊pos，展现其最终面貌。

然而，通往安宁的路还很长。

在实践中，从以太坊 1.0 到最终的 Serenity 阶段的过渡涉及一系列硬分叉计划。但由于复杂性超出预期，该过程既耗时又费力。社区描述了使用“以太坊2.0”实现的目标和路径。

以太坊2.0，或者ETH2.0，你应该在很多区块链媒体上看到过这个词。有数百篇文章提到了以太坊2.0。但令人满意的文章并不多：有些过于简单笼统，无法提供具体信息；其他的过于专业和详细，无法阅读。

我希望用这篇文章来描述以太坊2.0。值得提醒的是，本文包含目前对以太坊的理解2.0，此信息可能随时更新。

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一、为什么需要以太坊2.0？

第一个原因是：以太坊目前的速度太慢了。扩展许多复杂的应用程序可能非常昂贵。比较 Visa 的信用卡处理能力：Visa 每秒可以处理数千笔交易，而以太坊每秒只能处理 15 笔交易。以太坊很慢，因为它是一个去中心化的架构，它需要继续去中心化。

那么如何改进呢？

一种可能的思路是通过超级节点：用户可以依赖超级节点，即“共识节点”。共识节点拥有足够强大的服务器来处理所有交易。这个解决方案很简单，可以让区块链保持原样，只需要增加客户端机器的并发处理即可。

然而，以太坊的开发者拒绝了这个选项，主要是担心它会损害区块链的去中心化及其抵抗审查的能力。

我们早就熟悉区块链不可能三角的命题：去中心化、可扩展性和安全性，三者中只能选择二，不能兼顾三者。如何打破不可能三角，这是所有“二代区块链”项目都想尝试的。比如IOTA号称能够解决这个三难，包括以太坊2.0在内的大部分解决方案都在尝试用其他共识机制来代替PoW挖矿机制。

因此，以太坊的原始设计或多或少被视为失败。根据 Chromatic Capital 的说法，以太坊2.0 是“一个完全不同的项目，采用从 0 到 1 的范式，就像区块链的从链一样。”

以太坊2.0 不仅仅是对原始版本的升级，而是对以太坊区块链的彻底改造。以太坊 2.0 旨在使以太坊更安全，可扩展性足以处理数千笔交易，并且更具可编程性。更关键的是，这些改进不会损害以太坊的去中心化。

以太坊2.0打算如何解决这个问题？

对于经典的区块链不可能三角问题，以太坊2.0打算用三个改进来解决：

等等，这些术语是什么意思？

分片

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分片是一种跨多个服务器对数据库进行切片的技术，换句话说，就是对它们进行分区。就像一台计算机在同一个硬盘上有多个分区一样，在不影响数据一致性的情况下，也可以将区块链拆分为多个部分。分片具有与整个系统相同的安全性以太坊pos，没有分片的风险。

股权证明

在PoS共识机制下，不再需要矿工出块。在以太坊 2.0 中，质押验证者（Stakers）将承担出块的责任：这些节点需要质押一定数量的 ETH。与 PoW 共识机制相比，PoS 方式不仅节能，而且提高了交易速度，使得区块链上的质押验证人分布更加去中心化。

多年来，以太坊的区块链开发人员一直致力于实施一种独特的共识机制，以确保两笔交易都能快速完成，参与者遵守规则。通过 PoS 权益证明机制，以太坊交易可以在几秒钟内完成，并且可以抵抗 51% 的攻击。<​​/p>

新的虚拟机设计

借助新的虚拟机设计，开发人员可以创建自己的执行环境。这允许在分片上引入来自其他区块链的规则。例如，开发者可以将 BTC 或 Zcash 的规则带到以太坊。因此，以太坊可以成为不同区块链使用的通用架构。

不得不说，分片、PoS共识机制、新虚拟机这三个目标中的每一个都是一个非常雄心勃勃的愿景。到目前为止，区块链分片功能还没有实现，社区中很多智者也在争论PoS共识机制是否真的有效。

以太坊人正在解决区块链开发的多重挑战，努力创建一个合适的架构，突破现有区块链开发面临的限制和妥协，让这些问题成为过去。

二、以太坊2.0开发过程

接下来，我们梳理一下以太坊到以太坊2.0的演进过程，所以要经历几个阶段。

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阶段 0：信标链

信标链是以太坊的核心2.0，这个新的在区块链上线后的初始阶段，最多可以协调64条分片链的运行。信标链是整个以太坊2.0网络的“指挥和控制中心”。

信标链管理“Caspar Proof of Stake”协议，该协议记录了质押的见证人（Staker/Validator）和质押的代币数量，并通过随机分配随机选择质押的验证人。 ，将分片链分配给验证者。信标链将采用共识规则，制裁不诚实的质押验证者，并充当不同分片之间的链接枢纽。

以太坊 2.0 验证者通过权益证明投票，使用他们的代币对称为“证书”的结构进行投票。一旦分片链获得足够多的“证书”，它就会在信标链上获得交联关系。从这一刻起，区块获得最终的稳定性，不能再被撤销或篡改。在分片链上，区块获得与主链信标链上的区块相同的安全性。这个过程似乎让我们想起了 Ripple 的共识机制和 IOTA 的计划：让网络上的节点以某种方式对区块进行投票。

质押验证者的劳动将得到相应的奖励：他们将获得 ETH2，信标链的原生代币。从长远来看，ETH2 将取代 ETH 代币。没有 ETH2 代币的总量。通过这种方式，代币被分配给维护区块链运行的验证者，为区块链带来长期的安全性。

信标链计划于 2020 年第二季度或第三季度上线。这将启动向 ETH2 过渡的第 0 阶段。用户可以运行信标链客户端并向信标链支付 ETH（现在称为 ETH1），在信标链上，它将切换到 ETH2。这是一种单向兑换方式，ETH1会被销毁。

所以，如果阶段 0 成功，将会有两条以太坊区块链：以太坊1.0 和以太坊2.0，或 ETH1 和 ETH2。对于用户来说，以太坊 2.0 目前没有任何意义，因为还没有分片链可以链接到信标链。

在这个阶段，信标链仍然是一个没有身体的骨架，或者你可以把它想象成一艘大船的龙骨，一座房子的支撑。

第一阶段：分片链

第一条分片链将于 2021 年左右上线。

这些分片最初会以原始形式存储数据。它们不能按照一些共识规则处理数据，甚至不能显示用户或地址的账户余额，它们只是作为实验来测试分片的效果，但这些分片也可以用来存储数据，帮助 DApp 更好地扩展。

第一阶段的重点将围绕信标链展开。在这个阶段，信标链开始通过crossLinks引用分片的状态，从而实现状态终结。

我们可以把信标链想象成一个区块链：其他区块链会连接到这个信标链上，并围绕信标链旋转。在这个阶段，这些分片链还没有太多真正的功能。

构建和运行新的 PoS 共识机制并建立区块链作为各种数据链的控制中心是一个巨大的挑战。为了将以太坊 1.0 发展到这个阶段，仍然需要讨论数百个细节和实施无数大大小小的更新。但是关于第 1 阶段，这就是我们现在需要知道的全部内容。

现阶段，以太坊1.0和以太坊2.0区块链将继续并行运行。从第二阶段开始，事情变得非常令人兴奋和有趣。

第 2 阶段：实现愿景

根据路线图，下一阶段将是“实现以太坊的真正愿景2.0”：让分片链能够处理交易。

从这个阶段开始，以太坊 2.0 网络应该已经为实际应用做好了准备。在项目的后续过程中，智能合约也会在分片链上被激活。

那么上面提到的新虚拟机提供的执行环境也生效，允许在shard上激活自己的规则。例如模拟比特币、Zcash 或以太坊等其他区块链1.0.

正如以太坊1.0通过抽象比特币在区块链上实现智能合约一样，以太坊2.0也将在以太坊上实现智能合约1.0抽象和重新定义区块链的基本性质计算。

第 2 阶段结合了所有链的功能。在第一阶段，分片链只是纯粹的数据存储，现在正在成为一个结构化的链，还将智能合约的状态与共识过程联系起来。

开发者可以在一个分片上创建他们的 DApp，以太坊成为一个由信标链控制的多链系统。

第二阶段预计将于 2021 年底或 2022 年初完成。根据路线图，执行环境的概念化等许多部分“仍在深入研究和开发中”。

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第 3 - 6 阶段

按照计划，以太坊2.0将分6个阶段上线。但是，根据路线图，从第三阶段开始，任何类型的预测都是推测性的，因为可能会发生变化。在这些阶段的某个时间点，以太坊 1.0 可能会因无人看管而逐渐死亡。当然，如果按计划进行，或者当 Ethereum2.0 取代链上原来的 Ethereum1.0 区块链时，所有用户和 Ethereum 代币都可以迁移到新区块。但是，这还没有决定。

这些阶段在以太坊的 Github 存储库中以开放的方式进行了描述：

第三阶段：轻客户端状态协议实现轻客户端。这样做可以减少单个节点必须携带的以太坊状态的数据大小，但并不能完全消除该状态。阶段 4：交叉共享事务 事务可以在不同分片之间共享。第 5 阶段：与主链安全紧密耦合 第 6 阶段：更多分片、二级分片或指数分片

分片将继续包含分片，单个分片链或将来成为其子链的信标链。

但是，关于这些阶段的更具体信息仍然缺失，并且只有一些高度抽象的论文或在线研讨会的片段。

以太坊2.0的具体形式是什么？到目前为止，还没有明确的定义。因此，预计以太坊的安静阶段可能需要一些时间——比如4-5年，甚至更长的时间才能完成。