通往以太坊的道路

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以下内容改编自2021年4月9日星期五的演讲

这就是以太坊之路。今天的以太坊是eth2开发者所称的“eth1”，即我们熟知的当前工作量证明（PoW）链。明天的以太坊既不是eth1，也不是eth2，而只是……以太坊：在今天的执行层之上，综合了eth2在部署权益证明（PoS）和分片方面的努力。

聒噪的词语。让我们回顾一下。这就是今天的情况。

用户想要进行某些操作（“交易”），因此他们将交易发送给矿工，矿工将其包装得井井有条，然后将这些区块添加到不断增长的链中。矿工运行PoW共识机制1来决定谁是下一个添加区块的人，同时执行区块中包含的交易以确保其有效性。

这并不全是坏事，但我需要一个吸引人的标题。

PoW需要大量硬件进行高强度计算，造成巨大的能耗。我们不会讨论大多数加密货币批评者所指的浪费（“为什么我们需要一个使用<国家>能源的支付系统？”），而是从更严格的角度来看浪费，也就是说如果我们能使用较小的绝对kWh数做某件事，那我们应该这么做。

因此，出现了权益证明，替换掉大面积的矿机，用一台小服务器替换矿工。

如果他们没有正确执行2.，则会失去代币

那么，2.是什么？验证者到底在验证什么？

共识层确保每个人对正确数据的一致意见。执行层实际解释这些数据，使其具有意义。“数据”是与区块链的任何交互，例如：部署合约、在交易所进行交易、发送支付等。

区块链的“心跳”是将新块引入链中的过程。当发生这种情况时，状态会发生变化，即新块之前的状态与新块之后的状态之间会进行状态转换。状态总结了在块0到N之间所有先前数据。

例如，如果状态保留了Alice和Bob的余额账本，而新块包含Bob向Alice支付10个代币的记录，则该块后的状态将具有新余额。在“块N+1后的状态”气泡的右侧虚线块显示，一个新块可能会修改现有状态（例如，Alice和Bob的余额）或创建新状态（部署新合约或将Carol添加到账簿……）。

Rollups和eth2的努力主要针对我们计划的第一点，解耦共识和执行。那么，这个进展如何呢？

自2020年12月以来，我们有两条链在并行运行：

• 上面是PoS共识链（又称信标链）

• 下面是我们可靠的PoW共识 + 执行链（又称“eth1”）。

它们并行运行，但它们之间是有联系的。不过，目前的联系相对单向……

要成为PoS共识链的验证者，PoW共识 + 执行链上的用户需在存款合约中锁定32个ETH，该合约会神奇地转移到PoS共识链。一旦验证者被激活，他们就可以开始验证并获得奖励。

这种单向交流希望不会持续太久。合并（Merge）将永久填补PoS共识链和PoW共识 + 执行链之间的缺口，使验证者能够为执行层生成区块。因此，在合并之后，我们拥有两条链：

• 相同的PoS共识链

• 一条支持PoS的执行链（前称为“eth1”）

当这种情况发生时，PoS共识链的验证者最终将能够赎回并提取他们的收益和存款，将其发送回支持PoS的执行链。2

这一切都让我们从PoW环境转向一个成熟的PoS环境。但请注意，这并不会真正增加链的带宽——即一个区块可以打包的执行量——这是**分片（sharding）**的目标。在我们讨论这个问题之前，让我们聊聊如果只有一个执行链，还可以通过其他方式扩展执行。

颜色摘要：共识=紫色，执行=绿色，数据=黄色

引入rollups，这是各种可用的扩展解决方案之一，但或许是从协议设计角度提供最优权衡的一个。这个想法很简单：通过在链上提交执行状态转换所需的数据，合成状态转换，并将执行推到链外。如果任何人在执行结果上存在问题，或者如果有人忘记执行，那么这些数据就在那儿，供所有人处理。无需许可！

更准确地说，执行所需的数据（交易输入）与其容器（交易）分离，并以节省空间的方式“捆绑”。与此同时，rollups在执行链旁边运行，提交这些数据并进行执行。

要“进行rollup”，用户需在执行链（“eth1”）上将资产存入rollup的合约中，然后在rollup上进行操作，比如与其他在rollup上的资产进行交易。一旦他们完成，用户将资产从rollup提取回执行链。Voilà。

欢迎采用rollups的替代方案？好吧，如果我们不是让这些垂直的黄色链，而是一堆平行的红色链呢？就是说，如果eth1链被“复制”并且多个实例并排运行？

这里的问题是如何处理多条执行链并行运行。如果一条链上发生某些事情，而另一条需要知道时该怎么办？ 这实际上就是**分片（sharding）**这一棘手问题，即在多条链之间划分执行 。

“Rollups并没有那么不同！”你会说，从本质上说这是真的。当你想在一个rollup上进行另一个rollup上的操作时，相同的棘手问题仍然会出现。然而，问题在于，存在多种rollup设计，并且解决方案的空间非常广泛，且大部分仍未被探索。因此，为什么不让rollups引导实验，再在协议层面上确立一种方法呢？

这引导我们到……

所以你听说区块空间紧缺了是吧？Rollups确实需要发布它们的数据，而eth1区块空间是稀缺的！再加上之前讨论的，跨分片的事情是困难的。因此，既然生活给我们柠檬，为什么不利用分片来存放rollups至关重要的发布数据呢？64个分片，意味着现在可用的带宽增加了64倍，可能更多，因为一个分片区块通常能够比当前eth1链块容纳更多数据。

需要强调的是，这并不意味着分片级别的执行将被永远排除。以rollup为中心的以太坊是一个短期到中期的前进方向，直到（例如）找到更好的密码学原语来保证跨多个链的正确执行。所有这些都非常吸引人，并将使许多人在很长一段时间内都忙碌。在这段时间内，rollups是解决之道。

在这一方面还有很多工作！首先，请不要忘记合并（Merge）和数据分片是极其复杂的工作，目前有多个团队在各自或共同努力。但即使在rollup方面，还有一些非常有趣的问题值得探索，这里只列出了几个。

• 用户在rollups之间的迁移是一个非常酷的概念。 如果你有足够频繁的公共交通往返Layer 1（eth1）和Layer 2（rollups），为什么你还要自己开车呢？这方面的经济学是什么？

• 如果你想在邻近的rollup上做些事情，因为他们有你所在的rollup没有的酷东西，该怎么办？你是否必须必然从你的rollup转移到L1，然后再从L1转移到邻近的rollup？这似乎非常浪费。

• Rollups确实在当前操作中大幅提升了带宽，这毫无疑问，但rollups并不是用户似乎期待的无限高速公路。目前仍然有很多人想做很多事情，有时是在同一时刻！因此，rollups自然会面临拥堵问题，但与L1协议确立特定拥堵市场（不久即将推出的eip1559）相比，rollups有更大的设计空间可供探索。

• 说到拥堵，这更加协议特定，但我们也将看到eip1559担任交通警察，来调节每个数据分片上发布的数据量，确保验证者能够应对这一量。如果你认为一个eip1559机制很酷，等到有64个同时运行会怎么样？那么，rollups应该将它们的数据发布在哪里？在一个分片中，以便让收听它的用户不必跨分片而容易访问？还是在多个分片中，以利用计划的分片交错，以便分片轮流发布新块，这样你永远不会隔几百毫秒就能获取到新的块用以发布你的数据，适合快速最终确定应用？

非常感谢Danny Ryan和Sacha Saint-Leger的建议。

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我听说PoW并不是一种共识算法，但我认为将其描述为一种共识机制是可以的，尽管这可能会出现定义超载的问题。

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PhiGo在Twitter上提到，在合并（Merge）后，存款不一定立即可以提取（当PoW关闭时）。确实，当前的合并计划更专注于关闭部分，而提取则是一个单独但相关的问题。

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作者：Barnabé Monnot · 启动于4年前

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• 原文链接： barnabe.substack.com/p/e...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～