Skip to content以太坊2.0路线图
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：
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） 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 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。 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 及 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。