【译】以太坊 2.0 路线图

上一篇文章:以太坊发展简史介绍了当前以太坊经历了哪些升级和硬分叉,本文将继续介绍:什么是Serenity?ETH 2.0将于何时经历哪些阶段?

概述

以太坊2.0未来

以太坊的发展路线一直以来都持续针对核心协议进行更新升级。以太坊于今年二月完成了君士坦丁堡(Constantinople)升级,不久后又将迎来伊斯坦布尔(Istanbul)硬分叉。这意味以太坊社区距Serenity将更近一步。Serenity作为以太坊升级的最后一次迭代,其重要性不言自明。2018年,Vitalik在Devcon上详细阐释了Serenity将分成多个阶段进行,并且每个阶段预计间隔一年。以太坊2.0,也就是大家所熟知的宁静(Serenity)阶段,秉承着五个设计原则:简洁性、强韧性、持久性、安全性、去中心化。之所以要采用循序渐进的方式实现静(Serenity),是为了实现以上所有原则,从而进一步将以太坊打造成区块链解决方案的市场领军者。

第一步:伊斯坦布尔

在正式开启Serenity之前,以太坊需要执行伊斯坦布尔硬分叉,这是继今年2月君士坦丁堡升级后的最后一次计划内硬分叉。此次伊斯坦布尔硬分叉预期将于2019年10月进行,该分叉目前包含11个EIPs,其中之一就是EIP 1057 [ProgPoW]。

ProgPoW(Programmatic Proof-of-Work)的相关讨论已经在以太坊社区中持续了一段时间。此EIP建议将协议中的挖矿算法切换为ProgPoW,由于ASIC挖矿效率明显优于GPU,该算法旨在削弱ASIC的挖矿优势。ASIC(专用集成电路)和GPU(图形处理器,即显卡)都是可用于加密货币挖矿的硬件设备。ASIC是高度专业化的硬件,使用ASIC通常可以更高效地进行挖矿作业,从而产生更可观的收益。然而,ASIC的专用性极高,这就意味着用来进行比特币挖矿的ASIC适用于比特币区块链,而进行以太币挖矿的ASIC仅适用于以太坊区块链。虽然效率较高,但ASIC的成本高昂且难以获取,如此一来就可能会导致中心化风险:矿池将被掌控在有能力获取ASIC的矿工手上(这也是长期争论不休的话题)。相比之下,GPU作为通用计算工具也可用于解决许多用例的复杂运算。较之ASIC,GPU可用来对任何加密货币进行挖矿,并且易于获得,使用广泛。然而,也因为GPU不具有类似ASIC的专用算力,其效率和收益远低于ASIC。一旦EIP 1057被通过,使用抗ASIC的ProgPoW算法将使得ASIC和GPU在进行ETH挖矿时具有同等效率,从而确保了网络的去中心化(此说法仍然具有争议)。总的来看,以太坊的核心开发者似乎都是ProgPoW的拥趸,但他们在作出最终决策前已经启用了针对该算法的第三方审计措施。

阶段0:信标链(Beacon Chain) | 2019

预计在2019年,Serenity第一阶段将推出信标链(Beacon Chain)。信标链是基于权益证明(Proof of Stake)的区块链,信标链的部署将标志工作量证明(PoW)到权益证明(PoS)共识机制的转变。为了确保链的连续性不被破坏,信标链确立之后将与原始的以太坊PoW链并行。信标链的最初形态囊括了三个主要职责:

  • 管理权益证明(PoS)共识机制:
    PoS是这样一种共识机制:通过网络质押ETH而非耗费精力挖矿来最终确认新区块的产生。

  • 处理区块的交叉联结(CrossLink)
    使得区块交叉联结是信标链能够确定和维护分片链状态的主要方式。分片链将于阶段1进行部署,所以此更新是在为阶段1做准备。

  • 引导达成共识和最终确定性
    信标链通过PoS和Casper FFG共识机制达成最终确定性。PoS规定,2/3的验证者必须在下一个行将产生的区块中质押ETH,这意味着对于潜在的恶意用户来说,施行不正当行为需要承担的经济风险非常之高。

阶段1:分片(Shard Chains) | 2020年

分片链是以太坊网络未来可扩容性的核心特征。从整体概念来看,分片是指:将某数据库(去中心化数据库或其他类型数据库)中许多节点的数据处理职责分割开,允许同时进行交易、存储和信息处理。分片理念与目前的以太坊主链模式完全不同,后者则需要每个全节点对每一笔交易进行处理和验证。

Serenity阶段1将在分片链上处理最终确定性和共识。此阶段的分片链更倾向于“测试运行”,而不是可以立即解决扩容问题的方案。信标链将对分片链的执行情况进行监督。验证者质押32个ETH之后将被随机分配到特定的分片链上进行验证工作(此处的随机性可以确保验证者的分配路径是不可预测的,否则将面临人为操纵的风险)。根据以太坊2.0规范,信标链将支持1024个分片链,每条分片链上将有128个节点进行验证工作。

阶段2:eWASM | 2020或2021年

在阶段2中,以太坊2.0升级中的重要功能将被聚合起来。随着新虚拟机eWASM (Ethereum-flavored Web Assembly)的引入,分片链将从相当基本的数据标记形态演变为功能完整的交易链,从而担当起以太坊网络扩容的重任。

为了维护区块链生态系统的正常运行,节点必须在虚拟机中执行交易和智能合约。以太坊1.0的虚拟机被称为EVM (以太坊虚拟机)。切换到以太坊2.0和信标链后,以太坊网络的虚拟机将升级为eWASM,这是一个基于Web Assembly的虚拟机,由万维网联盟(W3C)定义为开源标准。由于WASM支持多种编码语言,eWASM使得由任何语言编写的智能合约都能在以太坊上运行,而现有的EVM只允许由Solidity语言编写的智能合约。

“以太坊1.x”

我们需要注意的是,在上文提到的Serenity阶段0、1、2中,原有的以太坊 PoW 链并不会消失。它将继续得到维护并且与信标链并行,原始PoW链上的矿工仍然能通过传统的挖矿方式获得ETH奖励。随着生态系统逐渐转移到信标链,PoW链可能面临淘汰(有人提议永远保留PoW链),前提是“难度炸弹”机制使得PoW运算的难度系数几近于不可能。在信标链测试和概念验证期间,原有的以太坊1.0链没有止步不前,而是不断进行完善。这一系列升级和硬分叉就被称作“以太坊1.x”,旨在使当前的以太坊主链持续迭代,以满足信标链部署期间生态系统的需求和应用。

以太坊1.x背后的团队仍处于路线图规划的早期阶段,但他们已经确立了以太坊1.x升级的三个总目标:

  1. 通过提高tx/s吞吐量促进主网扩容(优化客户端将大大提高每个区块的gas上限)
  2. 收取“状态费用”以限制磁盘空间使用量,从而可以持续运行全节点
  3. 升级虚拟机以改善开发人员体验。虚拟机升级包括eWASM和交易模式的改变,新交易模式可以使整体交易费用更加稳定。
  4. 开发最终确定性工具,利用信标链对以太坊1.x中的区块进行最终确定,从而连接以太坊1.0和2.0版本。

跟进以太坊1.x的升级更新及其团队动向可以前往:链接1链接2

阶段3:后续升级 | 2022

阶段2之后,以太坊的发展时间线就没那么明晰了。这也是情理之中的事,因为区块链技术的发展日新月异,开发人员需要继续致力于解决问题、改进协议才能满足不断增长的需求。仍处于讨论阶段的后续升级包括:轻客户端状态协议、主链安全性耦合以及超二次或指数性分片。若以太坊2.0进展顺利,以太坊也将顺势循次而进,届时“以太坊3.0”或将成为下一片新大陆。

原文链接:https://media.consensys.net/the-roadmap-to-serenity-bc25d5807268
参考 ECN以太坊中文网 的翻译。

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