ETH:金色深核｜以太坊2.0全面技術指南

本文是《區塊鏈技術手冊》系列的第一篇，《區塊鏈技術手冊》系列是一個可以了解加密貨幣技術邏輯的文章系列，主要介紹比較特色的項目類別或者主流項目的技術架構。

第一篇選擇了介紹以太坊2.0，會盡力全面的把相關技術內容匯集此文中，如有偏頗請指正。

ETH2.0的階段0已經箭在弦上，一周內以太坊2.0存款合約質押了超過50萬枚ETH，我們對以太坊的期待更上了一層。但從技術來看，謎一樣的ETH2.0仍然是一個未來不可預測的形態，因為公鏈始終都在嘗試。

或許我們已經對ETH2.0期望太高了，所以從技術角度詳細了解下ETH2.0以及近期的變化，可以基于這些內容再去給予合理的期待。

ETH2.0這個詞是相對于ETH1.0或者ETH1.X說的，從共識上很容易區分，ETH2.0是PoS共識，而ETH1.0是PoW共識。

以太坊在創世的時候，是先利用基金會的poa節點啟動的，隨后運行穩定后加入PoW節點，開始了挖礦進程，這么多年來，ETH1.0的PoW節點已經發展出龐大的數字，因為PoW挖礦的收益力量，以太坊礦工也是加密貨幣礦業里不可或缺的一部分，其挖礦算法是ETHhash，使用GPU挖礦，也出現了ASIC挖礦，但ASIC算力并沒有像比特幣挖礦里ASIC和GPU對比那么懸殊。

PoW的ETH1.0網絡像比特幣網絡一樣，并發量很低，并且以太坊還是一個具備可編程能力的網絡，在以太坊上運行的各種智能合約，會增加很多鏈上確認消息的數量，比只做轉賬的比特幣網絡多了很多調用類消息，所以，以太坊太堵了。

金色財經挖礦數據播報 | ETH今日全網算力上漲2.81%:金色財經報道，據蜘蛛礦池數據顯示：

BTC全網算力127.899EH/s，挖礦難度17.60T，目前區塊高度657434，理論收益0.00000780/T/天。

ETH全網算力270.768TH/s，挖礦難度3482.08T，目前區塊高度11279111，理論收益0.00725137/100MH/天。

BSV全網算力1.094EH/s，挖礦難度0.15T，目前區塊高度661747，理論收益0.00082229/T/天。[2020/11/18 21:09:32]

當年的加密貓讓以太坊堵的一塌糊涂，2020年Defi流動性挖礦熱潮的時候，以太坊依舊堵的一塌糊涂，Gas費居高不下。當以太坊從PoW轉向PoS后，這樣的問題會解決一部分，可以從每秒處理7筆交易的的處理能力提升到上千筆交易，這已經是質的飛躍。

在以太坊2.0的路線圖里，最終目標是PoS，PoW鏈會在歷史的發展中被留存至不適合挖礦，ETH1.0網絡徹底不適合再工作為止，當然這不知道會是多少年后，在我們可預測的時間內，ETH2.0啟動Phase0后，PoW和PoS會是混合存在的，在ETH2.0的分片架構里，ETH1.0的PoW鏈就是一個分片，與ETH2.0信標鏈中的分片承擔一樣的任務。

那ETH2.0究竟代表了什么？ETH2.0是代表了基于PoS共識建立以太坊的開始，信標鏈會開始逐漸承擔以太坊主要的確認出塊過程。

金色午報 | 11月17日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞：火幣、Bithumb、灰度、閃電貸攻擊

1.韓媒：火幣或欲收購韓國交易所Bithumb；

2.國內首個“區塊鏈﹢新能源”專利獲授權；

3.Coinbase已重啟BCH發送和接收服務；

4.LTC市值和灰度持有量均超越BCH；

5.灰度比特幣信托持倉超50萬枚 創歷史新高；

6.OUSD公布閃電貸攻擊事件細節共損失700萬美元；

7.Bancor公布流動性挖礦計劃 首批將支持8個資金池；

8.《權力的游戲》二丫扮演者發推詢問網友是否應長期持有比特幣；

9.Uniswap社區討論延長流動性挖礦計劃 UNI每月總額降至500萬枚。[2020/11/17 21:02:39]

與現在的PoW鏈相比，ETH2.0實現的是PoS共識、分片結構以及帶來新的虛擬機eWASM，實現這三種設定后，以太坊可以更加分散化（目標和實踐也許會有差異），因為用筆記本小型設備就可以成為一個驗證節點。網絡更有彈性，即使有節點脫機，也會因為分片的布置而保持穩定。當然最重要的就是前文所說，網絡的處理能力和ETH1.0的處理能力完全不同。

ETH2.0把前期實施分為了3個階段，Phase0、1、2（是主要變化）。

Phase0是啟動信標鏈的開始，啟動信標鏈前需要用戶抵押32個ETH成為節點，并且需要足夠量的ETH（超過50萬枚）才能啟動。為了保證信標鏈的穩定性，用戶存入32ETH后，暫時不能取出，等到Phase1才會有退出的設定。Phase0啟動后，ETH2.0信標鏈會成為以太坊龐大網絡中的一個部分，雖然已經開始出塊，但并不承擔轉賬、合約執行等。這個時候相比信標鏈，其實ETH1.0的PoW鏈會更健壯，Phase0開始后ETH2.0和1.0鏈會面臨一個混合成為一體的過程。

金色財經挖礦數據播報 | BCH今日全網算力下降4.45%:金色財經報道，據蜘蛛礦池數據顯示：

BTC全網算力107.690EH/s，挖礦難度15.78T，目前區塊高度635911，理論收益0.00000827/T/天。

ETH全網算力184.235TH/s，挖礦難度2348.71T，目前區塊高度10318927，理論收益0.00875824/100MH/天。

BSV全網算力1.971EH/s，挖礦難度0.27T，目前區塊高度640558，理論收益0.00045658/T/天。

BCH全網算力2.643EH/s，挖礦難度0.37T，目前區塊高度640793，理論收益0.00034053/T/天。[2020/6/23]

ETH2.0和1.0鏈因為是不同共識的鏈，而網絡要有一致性，這個過程也是形成網絡總帳本的實驗過程。根據官方說明，在Phase1階段會部署64個分片進行試運行。

分片的試運行，多個以太坊開發者透露過重要的是測試分片間的信息確認過程，因為不同分片是不同的鏈，跨分片互通是必要的，跨分片互通之后才能狀態統一。

ETH2.0Phase0讓信標鏈運行穩定，ETH1和ETH2鏈并行運行，Phase1開始后，分片開始測試，進展合格后，Phase2階段就是網絡正常運行開始eWASM虛擬機的建設等，Phase2后代表著可以在ETH2.0鏈上部署智能合約、開發dapp。

分析 | 金色盤面：BTC期貨合約持倉變化:金色盤面綜合分析： 據OKEx數據顯示，目前做多賬戶60%，做空賬戶37%，多頭持倉比例28.59%，空頭持倉比例15.72%，從數據看，空頭持倉比例進一步降低。截至發稿時，季度BTC0928合約價格為6124美元，現貨價格為6189美元，貼水65美元，看空情緒較為明顯，請投資者注意做好風控。[2018/9/9]

但經過11月20左右以太坊開發團隊進行的AMA，Vitalik和開發者們重點指出，可能會暫緩Phase2階段里的關于分片的技術設計，因為在rollup技術成為以太坊2.0的中心技術后，Phase1階段里運用rollup已經可以提升足夠的處理量。

這里提到的Phase1階段的rollup。是把信標鏈的數據層進行一個數據分片，然后數據再經由rollup處理后提交到信標鏈，這樣信標鏈會有足夠的處理能力。（如果再加上layer2的方案，處理能力會更好。）

此外，開發者還提及將會提前推出ETH2.0、1.0混合測試網，這意味著ETH2.0、1.0兩條鏈的狀態融合可能會提前。這是目前以太坊2.0會出現的一些變化，總結來看，就是加快推進。

其他的以太坊2.0出現的特殊情況還有幾點需要注意：

1.在階段0、1和2中，ETH2.0和1.0鏈都在出塊，所以塊獎勵也會是給兩個鏈，ETH的增發量會增加，官方預測，兩條鏈的總通貨膨脹可能最初會飆升，但隨后隨著PoW鏈的逐漸淡化而開始趨向0-1％范圍。

分析 | 金色盤面：ETC短線受下跌趨勢線壓制:金色盤面綜合分析：ETC短線受到下跌趨勢線壓制，上方壓力位15.52，下方支撐位14.54，短期內震蕩為主。[2018/8/9]

2.官方期望在階段2之前將客戶端等工具移植為支持eWASM的。

3.dApp未來需要選擇分片。因為跨分片通信的問題，分片之間可能會失去了一些組合可能。

4.可能未來一段時間內會面臨ETH1.0鏈賬戶和合約遷移到2.0的升級問題。

以上是基于技術結構和技術目標，以太坊將面臨的變化。而這些都是網絡底層或者后端的變化，作為一個用戶或者投資者，這些變化帶來的實際影響并不明顯。與用戶和投資者最為密切的還是擁有哪些參與過程？接下來我們總結一下和用戶最密切的部分：參與指南的技術項。

首先是以太坊2.0最重要的存款質押，在階段0啟動的時候，信標鏈正式啟動，屆時從創世區塊開始有信標鏈的BETH獎勵。

以太坊2.0的存款頁面是https://launchpad.ETHereum.org/，在頁面介紹會有詳細的參與指引，主要過程包括注意事項、選擇客戶端、保存密鑰、上傳密鑰文件、選擇錢包支付、成交。

從技術上看，其實是把以太坊1.0鏈上的ETH鎖到合約里，啟動節點的權限，但節點的獎勵并不是ETH，因為舊鏈和信標鏈還沒有同步，節點獎勵是信標鏈上的ETH，即BETH。

用戶需要先安裝一個ETH1.0鏈客戶端、再安裝ETH2.0鏈客戶端，然后再使用ETH1鏈的錢包支付。兩個客戶端也需要同步運行，其中ETH1節點服務也可以使用infrua等第三方服務。

此處提示，安裝節點需要根據各個客戶端的文檔提示安裝和部署。例如gETH?hyperledger?besu?parity或者直接使用infura第三方服務。

以太坊2.0存款的運行操作界面是從ETHereum/ETH2.0-dePoSit-cli頁面下載該文件，然后在終端窗口中運行./dePoSit命令。另一個選項是用Python源代碼構建工具。需要按照說明操作，以確保安裝了所有必需的開發庫和dePoSit-CLI工具。

更多內容請查看上文中的網頁，請不要忽略其中的超鏈接的文檔敘述。

此外，更嚴格的要求是客戶端的運營，因為節點的驗證是要一直持續的，如果節點掉線，用戶質押的錢很可能會損失掉，所以為了防止節點掉線的話，需要保證運行客戶端的硬件隨時開機運轉，并且網絡也需要穩定，例如使用筆記本電腦或者臺式機運行，保持電源在線不斷電、客戶端在線、以及聯網狀態良好都是需要的。

如果使用服務器或者一些定制硬件運行，也是如此，大部分服務器可能運營在IDC，其穩定性會更高，但部署成本和運維成本也會很高。例如可能在筆記本運行可能每月需要幾十美元，但穩定性并不高，服務器或者一些樹莓派、迷你電腦、定制主板的設備會更合適，另外還推薦使用Linux，穩定性更高，輕巧、安全，但成本可能會更高一些。

除了自己建節點，然后抵押進去之外，其實很多用戶可以用更小的資金參加，因為32個ETH現在已經是一個較大的資產數目。所以那些只持有少量ETH的用戶想要投資會有其他方法。

這里面會涉及一個第三方的問題，也就是用戶把ETH給第三方，第三方再建立節點去抵押。用戶存入的錢有固定的數量，這樣32個ETH可以由幾十個用戶一起組合而成。滿足32個之后就可以做一個節點抵押。

第三方在做這件事的時候，是需要把ETH拿到手，然后再抵押進去，但如果只是拿到ETH然后抵押到合約里，只是一個遷移過程，只是遷移過程的話整個業務里的ETH資產流動性會很堪憂，并且資金利用率不高。

對于以太坊2.0的staking業務，最好的形式仍是把存款過程做成合約執行，用戶把ETH轉進固定的合約之后拿到憑證。抵押之后的憑證是比較重要的，慣用的方式，是用戶存入之后可以生成合成資產憑證，然后合成資產也有自己的交易市場，這樣既可以解決流動性問題，又可以多增加一種資產市場。同時合成資產的協議也會成為未來和以太坊2.0合約調用的關鍵部分。

這里可以舉例的是例如項目stafi在以太坊2.0staking業務協議里生成的rETH、項目stkr在以太坊2.0staking業務協議的aETH。這些都是用戶可以用定量小資金參與以太坊2.0質押的技術過程。

除了這一點外，如果說以太坊2.0的32ETH的限制是一個證明，那使用多方簽名的方式也可以把ETH的證明形式切分成更多的小參與方，這里會設計多方計算MPC等，不過這些實現還沒有實例。

上文把以太坊技術發展的前因后果、網絡架構、用戶參與方式等介紹完畢。但以太坊還有很多有趣的東西沒有寫出來。例如你知道以太坊路線圖里還有以太坊3.0嗎？

在以太坊wiki的介紹里，除了以太坊2.0的階段0、1、2。還有3、4、5、6。其中階段3是輕客戶端狀態協議，階段4是跨分片交易，階段5是與主鏈安全性的緊密耦合，階段6的超二次分片或指數分片，也就是分片中的分片。

當然現在這些部分有些已經有變化，不過這也代表未來更多可能性，例如基于零知識證明的starkware，還有異構分片、Casper?CBC，這三項是被成為以太坊3.0的代表。

以太坊的進展是值得充滿期待的，2年前的在布拉格的以太坊開發者大會上，2.0還是一個宏大的遠景，現在近在咫尺，站在這個高度上，我們似乎可以看到更遠了，但對于每個參與或者經歷的人來說，公鏈的發展就是充滿了不確定性的。成功和失敗可能就在一兩件小事上，不過參與者需要引頸高歌，因為這本身就是一場新的教育過程，為行業加油的是行業發展的不確定性給予的興奮和成就感，enjoy。

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