以太坊:深度解析波卡與以太坊2.0有哪些特別之處？

“波卡知識圖譜”是我們針對波卡從零到一的入門級文章，我們嘗試從波卡最基礎的部分講起，為大家提供全方位了解波卡的內容，當然這是一項巨大的工程，也充滿了挑戰，然而我們希望通過這樣的努力讓大家能夠正確認知波卡，也讓不了解波卡的人方便快速掌握波卡相關知識，今天是該欄目的第41期，為大家全方位介紹波卡與以太坊2.0所具備的特點都有哪些。

自2016年波卡白皮書正式發布，經歷了幾年低調的測試與開發，波卡的核心功能開發以及生態發展都取得了顯著的進展，平行鏈插槽Auction也成為了常態化。

而2014年問世的以太坊，可以說是公鏈的龍頭代表，在8年的發展歷程中，以太坊正在發生快速的變化。

目前以太坊正在致力于完成以太坊2.0的升級，在上個月中用一周的時間就做好了升級準備，而以太坊也將從工作量證明共識機制過渡到權益證明。

一直以來公鏈的競爭常常受到諸多關注，在過去，由于Gavin博士曾是以太坊的聯合創始人，后來又創建了波卡，因此波卡與以太坊被看作是彼此強勁的對手。

那么目前的波卡與以太坊2.0分別有怎樣的特點呢？

波卡和Ethereum2.0都是分片區塊鏈協議。因此，它們通過在單獨的分片中執行事務和提供在分片之間發送消息的協議來提供可擴展性。

獨家丨褚康：本輪深度回調的主要原因是礦工拋售、美元走強及DeFi投機降溫:犇睿資本創始人、ForTube聯席CEO褚康在接受金色財經獨家采訪時指出，本輪深度回調的主要原因是礦工拋售、美元走強及DeFi投機降溫。近兩個月來，BTC的價格雖然達到新高，并數次測試了12,000美元的阻力位，但遲遲未能突破12,500的歷史強阻力位。數據表明，大型礦池向交易所發送的BTC數量超出了正常水平。礦工選擇在相對高位出售其持有的比特幣，給市場增加了拋售壓力。此外，美元開始反彈，宏觀經濟的好轉預期加強。作為避險資產的黃金和比特幣價格，雙雙大幅下跌。另外，?DeFi快速發展，從1.0的基礎業務（借貸、預言機、DEX、穩定幣、保險等）快速演進化到DeFi 2.0階段，即流動性激勵。流動性激勵促進了DeFi的飛速繁榮，DeFi聚合器YFI和YFII又進一步加深了市場的FOMO行情，同時形成了“N級次貸”。流動性激勵讓資金同時從中心化交易所流出到DeFi平臺，產生擠兌，引發嚴重的流動性危機。而建設者更加關注DeFi的本質功能，大幅度回調過后，市場會從短暫浮華繁榮的2.0回歸到DeFi 1.0，即優質的剛需的符合市場發展的DeFi 項目迎來了長期建倉的紅利期。[2020/9/8]

模型

以太坊2.0中的分片都具有相同的狀態轉換函數，就像管理區塊鏈如何隨每個塊改變狀態的規則一樣。

上海市經信委主任：在線新經濟是借助區塊鏈等技術與現代生產制造和流通出行等深度融合:在首屆上海創新創業青年50人論壇主題論壇上，上海市經信委主任吳金城向創新創業青年解讀了“在線新經濟”。吳金城介紹說，“在線新經濟是借助人工智能、5G、大數據、區塊鏈等智能交互技術，與現代生產制造、商務金融、文娛消費、教育健康和流通出行等深度融合，具有在線、智能、交互特征的新的業態新模式。現在我們比較流行的宅經濟、后揚經濟、非接觸式經濟，甚至云購物、云展覽、云走秀、云簽約等等，大都是包含在內的。（青年報）[2020/4/28]

這個STF為智能合約的執行提供了一個接口。合約存在于單個分片上，并且可以在分片之間發送異步消息。

同樣，在波卡中，每個分片都承載核心邏輯，分片并行執行，波卡可以發送跨分片異步消息。

但是，每個波卡分片都有一個獨特的STF。應用程序既可以存在于單個分片中，也可以通過組合邏輯存在于多個分片中。

波卡使用WebAssembly作為“元協議”。只要波卡上的驗證者可以在Wasm環境中執行，分片的STF就可以是抽象的。波卡將通過平行鏈支持智能合約。

從某種角度來看，在以太坊上，智能合約可以在同一個分片中同步調用對方，也可以在分片之間異步調用對方。

在波卡上，智能合約將能夠在同一個平行鏈中同步調用對方，并在平行鏈之間異步調用對方。

聲音 | 人民日報：著力推動區塊鏈等現代科技與社會治理深度融合:2月19日，人民日報刊文《為社會治理提供有力科技支撐（有的放矢）》。文章表示，在新一輪科技革命和產業變革加速演進、新技術新產業新業態層出不窮的當今時代，加強和創新社會治理，必須敏銳把握世情國情變化和科技發展動態，主動識變應變求變，依托建設科技強國、網絡強國、數字中國、智慧社會，做好運用科技支撐社會治理的頂層設計。做好頂層設計，關鍵是在社會治理體制改革中著力推動大數據、人工智能、區塊鏈等現代科技與社會治理深度融合，打造數據驅動、人機協同、跨界融合、共創分享的智能化治理新模式，實現對社會運行的精確感知、對公共資源的高效配置、對異常情形的及時預警、對突發事件的快速處置，提升社會治理的科學化精細化智能化水平。[2020/2/19]

架構

以太坊2.0

以太坊2.0的主鏈稱為BeaconChain。信標鏈上的主要負載是證明，即對分片數據可用性和信標鏈有效性的投票。

以太坊2.0中的每個分片只是一個帶有以太坊Wasm(eWasm)接口的區塊鏈。

以太坊2.0于2020年12月啟動了多階段部署的第0階段，與傳統的以太坊1.0鏈并行運行：

階段0提供了信標鏈，接受驗證者的存款并實現了權益證明共識，最終在許多分片之間實現。

動態 | 無錫市委宣傳部：促進區塊鏈等與傳統產業的深度融合:1月3日，無錫市委宣傳部發布文章《無錫產業強市“復興號”駛向新征程》。文章指出，做優存量主要是加快工業企業的智能化改造，以智能制造為主攻方向，促進大數據、云計算、區塊鏈、人工智能與傳統產業的深度融合，加快現有設備智能化改造，推動制造業向更多依靠數據、信息、知識等新型生產要素的增長模式轉變。[2020/1/3]

第一階段以簡單鏈的形式啟動64個分片，以測試信標鏈的最終確定性。每個分片向信標鏈提交“交聯”，信標鏈包含最終確定分片數據的信息。

階段1.5將Eth1集成為一個分片，最終完成工作量證明鏈的塊。

階段2實現eWasm接口，逐步淘汰工作量證明，最終使系統對最終用戶。

在階段0啟動信標鏈后，路線圖發生了變化，優先考慮將傳統的以太坊1.0鏈從工作量證明過渡到以太坊2.0的權益證明共識，然后在網絡上推出分片。

該網絡還將有“側鏈”，與不屬于以太坊2.0最終協議的鏈進行交互。

Polkadot

與以太坊2.0一樣，Polkadot也有一條主鏈，稱為中繼鏈，帶有多個分片，稱為平行鏈。平行鏈并不局限于像eWasm這樣的單一接口。

相反，他們可以定義自己的邏輯和接口，只要他們向中繼鏈驗證器提供STF，以便執行它。

動態 | 菜鳥專注于區塊鏈等關鍵技術的深度研究及應用:證券時報今日發文稱，智慧物流布局提速，菜鳥獨家牽頭物流機器人研發，多家公司漲停。文中援引業內人士分析稱，本質上菜鳥是一家科技公司，目前菜鳥有涉及自動駕駛車輛、智能倉儲、各類物流要素調度AI引擎等產品的研發，并專注于物聯網、人工智能和區塊鏈等關鍵技術的深度研究以及應用。[2019/4/4]

Polkadot現在以中繼鏈的形式存在，只計劃推出每個區塊驗證20個分片的能力，逐漸擴展到每個塊100個分片。

除了計劃在每個區塊執行的平行鏈之外，Polkadot還有計劃在動態基礎上執行的平行線程。

這允許各條鏈共享分片的插槽，就像多家小型航空公司能在機場共享一個登機口一樣。

為了與想要使用自己的最終確定過程的鏈進行交互，波卡具有提供雙向兼容性的橋鏈。

共識

以太坊2.0和波卡都使用混合共識模型，其中區塊生產和最終確定性都有自己的協議。

最終性協議——以太坊2.0的CasperFFG和波卡的GRANDPA——都是基于GHOST的，并且都可以在一輪中完成批量的塊。

對于區塊生產，兩種協議都使用基于插槽的協議，隨機分配驗證者到插槽，并為未最終確定的區塊提供分叉選擇規則——以太坊2.0的RandDAO/LMD和波卡的BABE。

以太坊2.0和波卡共識有兩個主要區別：

以太坊2.0根據被稱為“epoch”的時間周期完成批量塊。目前的計劃是每個epoch有32個區塊，并在一輪中完成所有區塊。由于預計出塊時間為12秒，這意味著預計完成時間為6分鐘。

波卡的終結性協議GRANDPA根據可用性和有效性檢查來最終確定一批塊，這些檢查是隨著提議鏈的增長而發生的。

最終確定的時間因需要執行的檢查數量而異。預計完成時間為12-60秒。

以太坊2.0要求每個分片有大量驗證者來提供強大的有效性保證。波卡可以通過每個分片使用更少的驗證者來提供更強的保證。

波卡通過讓驗證者向系統中的所有驗證者分發擦除代碼來實現這一點，這樣任何人——不僅是分片的驗證者——都可以重構平行鏈的塊并測試其有效性。

隨機選擇的驗證者分配和由隨機選擇的驗證者執行的二次檢查使得每個平行鏈上的小組驗證者不可能相互勾結。

Staking機制

以太坊2.0是一個權益證明網絡，每個驗證者實例需要32個ETH進行權益證明。驗證者運行一個主信標鏈節點和多個驗證者客戶端——每32個ETH對應一個驗證者。

這些驗證者被分配到“委員會”中，它們是隨機選擇的組，用于驗證網絡中的分片。

以太坊2.0依賴于大型驗證者池來提供可用性和有效性保證：每個分片至少需要111個驗證者來運行網絡，每個分片需要256個驗證者在一個epoch內完成所有分片。對于64個分片，即16384個驗證者。

波卡可以用更少的驗證者提供強大的確定性和可用性保證。波卡使用提名權益證明從較小的集合中選擇驗證者，讓較小的持有者提名驗證者來運行基礎設施，同時還能獲得系統的獎勵，而無需運行自己的節點。

波卡計劃在其第一年運營結束時擁有1000個驗證者，并且網絡中每個平行鏈需要大約10個驗證者。

分片

以太坊2.0中的每個分片都具有相同的STF。每個分片將提交“交聯”到信標鏈，并實現一個eWasm執行環境。

EWasm是Wasm用于以太坊合約的一個受限子集。eWasm接口提供了一種可用于合約的方法。應該有一套類似的開發工具，比如Truffle和Ganache來為eWasm開發。

波卡中的每個分片都有一個基于Wasm的抽象STF。每個分片都可以公開一個自定義接口，只要邏輯編譯為Wasm并且分片為波卡驗證者提供“執行塊”函數。

波卡擁有Substrate開發框架，該框架允許使用一套模塊進行全譜可配置、組合和擴展這些模塊來開發鏈的STF。

消息傳遞

以太坊2.0中的分片可以通過它們的交聯和狀態證明訪問彼此的狀態。

在有64個分片的以太坊2.0模型中，每個分片在信標鏈中為每個區塊發布一個交聯，這意味著分片可以包含基于另一個分片上的一些輕客戶端交易證明執行的邏輯。以太坊2.0尚未發布節點在分片之間傳遞消息的規范。

波卡使用跨共識消息傳遞格式讓平行鏈相互發送任意消息。平行鏈彼此打開連接，并可以通過其已建立的通道發送消息。

鑒于收集者也需要成為中繼鏈的完整節點，他們將被連接并能夠將消息從平行鏈A中繼到平行鏈B。

消息不通過中繼鏈傳遞，只有發帖和通道操作的證明進入中繼鏈。這通過將數據保留在系統邊緣來增強可擴展性。

波卡將添加一個名為SPREE的協議，該協議為跨鏈消息提供共享邏輯。通過SPREE發送的消息攜帶了關于來源和接收鏈解釋的額外保證。

治理

以太坊2.0治理仍未解決。以太坊目前使用GitHub討論、所有核心開發者調用和EthereumMagicians等鏈下治理程序來決定協議。

波卡使用鏈上治理和多機構系統。有多種途徑可以發布提案，例如鏈上理事會、技術委員會或公眾。所有提案最終都會通過公投，其中大多數通證始終可以控制結果。

對于低投票率的公投，波卡使用自適應法定人數偏差來設置通過門檻。全民公投可以涵蓋各種主題，包括從鏈上國庫的資金分配或修改鏈的底層Runtime代碼。

決策在鏈上制定，具有約束力和自主性。

升級

以太坊2.0的升級將遵循正常的硬分叉過程，要求驗證者升級其節點以實施協議更改。

使用Wasm元協議，波卡可以在沒有硬分叉的情況下制定鏈升級和成功的提案。STF、交易隊列或鏈下工作機中的任何內容都可以在不分叉鏈的情況下進行升級。

結論

以太坊2.0和波卡都使用分片模型，其中分片鏈由主鏈保護。通過將分片狀態連接到主鏈的區塊中。這兩個協議在幾個主要領域有所不同。

首先，以太坊2.0中的所有分片都具有相同的STF，而Polkadot讓分片具有抽象的STF。

其次，以太坊2.0中的治理過程計劃在鏈下進行，因此需要協調硬分叉來制定治理決策，而在波卡中，決策是在鏈上并自主制定的。

第三，驗證者選擇機制不同，因為波卡可以通過每個分片較少數量的驗證者來提供強大的可用性和有效性保證。

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