金色薦讀｜以太坊2.0全面技術指南_ETH:ETH2

本文由金色財經記者王航，于11月25日首發于金色財經網站。該文是《區塊鏈技術手冊》系列的第一篇，對理解比較特色的項目類別或者主流項目的技術架構有所幫助，特此推薦。

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。

從ETH1.0出發？

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。

金色午報 | 4月13日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞：比特大陸、上海、Coinbase、多倫多

1. 不服比特大陸法人變更，詹克團曾起訴北京海淀市場監督管理局；

2. 比特大陸選擇繼續上訴，一審幣印三人需賠210萬；

3. 上海將聚焦在線金融等12大發展重點，探索金融和區塊鏈融合；

4. 今年2月以來灰度投資基金以太坊信托基金溢價率已達500%；

5. Coinbase報告：三月加密市場崩盤產生加密套利等三種盈利機會；

6. 比特幣封閉式基金The Bitcoin Fund登陸多倫多證券交易所；

7. 觀點：注重供應鏈金融業務創新，構建完善的區塊鏈供應鏈金融生態；

8. 騰訊和阿里巴巴占2019年區塊鏈專利申請總量20%；

9. BTC現報6675.80美元，日內跌幅4.92%，加密貨幣市值前十幣種均出現下跌。[2020/4/13]

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。

ETH2.0的網絡結構變化

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。

金色快評 | 央行法定數字貨幣或即將到來:近期，人民銀行數字貨幣研究與深圳、南京等地合作布局科創中心，此前有報道稱深圳市政府對外表示，深圳有望成為率先試水法定數字貨幣的城市。同時，國家知識產權局數據顯示，人民銀行在2017年公開了32項數字貨幣專利后，2018年再度公開14項專利，其中包括數字貨幣的開通方法與系統；數字貨幣兌換方法和系統；數字貨幣錢包的登錄方法、終端和系統；數字貨幣錢包注銷等方法和系統；基于數字貨幣錢包查詢關聯賬戶的方法和系統等。

人民銀行自2016年初，就開始探討發行央行法定數字貨幣的方法和可行性。從目前的專利申請情況可以看到，其專利已經涵蓋了數字貨幣的存儲、交易，以及交易跟蹤查詢的整個流通、監管鏈條。結合多地科創中心的建設，可以說人民銀行已經完成了法定數字貨幣發行所需的技術和基礎設施布局工作，那么離央行法定數字貨幣的發行還會遠嗎？需要注意的是央行法定數字貨幣，是將現有人民幣數字化，而不是發行一種獨立于法定貨幣外的數字貨幣。[2018/9/6]

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。

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，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。

金色相對論 | 相里朋：幣改鏈改都需要為實體經濟賦能:本期金色相對論中，在關于“ 鏈改，為什么？改什么？”這一問題上，工信部電子五所高級工程師相里朋表示：“不管是幣改鏈改還是區塊鏈+，本質都是為實體經濟賦能，如果做不到這點。那就是空中樓閣。做區塊鏈行業有個通病，絕大多數企業提幣改鏈改，鮮有真正從客戶需求，真實痛點出發。對方業務是什么樣都不清楚，就敢提出一大堆邏輯來。客戶原有業務有哪些流程，上下游如何，有哪些可以用技術解決，優化調整，痛點在哪里，如何解決。這些都是關鍵問題，每一個細分行業都不一樣，不是簡單上個鏈，發個幣就能解決的。”

相里朋還表示：“我認為鏈改對社會意義遠大于經濟效益。當然經濟溢出也很重要。我在推進的兩個事，一個是將個人 企業現實實體映射到虛擬實體，用于構建新型誠信體系。另一個是溯源提升制造企業產品質量，促進制造業高質量發展。幣改，現階段還太早，金錢永遠都是把雙刃劍，不靠譜的是我們自己的人性。在沒辦法控制前，小范圍探索是可以嘗試的，大規模實踐，只會讓行業更加混亂。就像現在幣圈跑路潮，亂象才剛剛開始。”[2018/8/10]

主要的3個階段

ETH2.0把前期實施分為了3個階段，Phase0、1、2。

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。

金色財經現場報道 原壹比特創始人蟲哥：手中有資金可以在熊市到來時投資:金色財經現場報道，在世界區塊鏈大會·三點鐘峰會中的“蠻子十問”環節中，薛蠻子將話題引向了牛市和熊市。原壹比特創始人蟲哥表示：現在比特幣的挖礦成本，已經在2萬-4萬之間，我認為，幣價在4萬左右，就差不多了。如果你的手中有資金，那么在熊市到來的時候就可以投資，但不要一次投資，可以分階段進行，應該進行分倉管理。[2018/4/25]

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。

新路線圖

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。

金色財經現場報道 三點鐘發起人之一朱大衛：區塊鏈并不是一個復雜的技術:金色財經現場報道，在4月3日舉辦的2018年世界區塊鏈峰會現場，三點鐘發起人之一朱大衛表示：“我認為區塊鏈本身它不是一個什么多么復雜或者多么厲害的生產力或者什么技術，它跟咱們說的量子計算也好，或者是人工智能也好，我認為它是比較低維的一個生產力。但是它的厲害之處在于它通過對于協作體系、信用體系包括激勵體系的一種生產關系的一種變化，從而解放了整個生產力，也就是說它是可以跟互聯網技術、移動互聯網包括人工智能包括量子計算，很多技術優秀的生產力結合到一起創造很大的價值，我覺得這是它非常棒的地方。”[2018/4/3]

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。

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。

需要特殊注意的事項

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。

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。

以太坊2.0與用戶、投資者最密切的部分

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。

以太坊的質押合約

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。

不能忽略節點運維

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。

小資金投資者的參與途徑

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。

一些有趣的部分

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。

寫在最后

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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