800 驗證者節點，以太坊2.0測試網啟動意味著什么？_以太坊:APP

前言：隨著Nimbus、PrysmaticLabs等團隊陸續發布以太坊2.0信標鏈測試網，以太坊2.0的階段0開發進展工作不斷取得新的進展。這些測試網的意義絕不只是讓人眼前一亮的“一則新聞”便可拋之腦后，它們對于以太坊這條保護著數十億美元資產的區塊鏈網絡的未來發展來說有著重要的意義。對此，加密貨幣研究者MohamedFouda將基于PrysmaticLabs團隊最新發布的Sapphire測試網來論述其在開啟這場以太坊大變革中的重要意義。

本月初，PrysmaticLabs團隊為以太坊2.0網絡的階段0(即信標鏈階段)發布了最完整的公共測試網絡Sapphire，該測試網絡使用Prysm客戶端。

Sapphire測試網的發布受到了以太坊社區的熱烈歡迎。許多人立即開始運行該軟件并向PrysmaticLabs團隊報告相關問題。該以太坊2.0測試網上的驗證者節點數量很快超過了800個。這表明了以太坊社區非常希望為向備受期待的以太坊2.0網絡升級做出貢獻。

“Woo!我剛剛成為了ETH2.0測試網的驗證者。@prylabs太棒了！整個過程都很流暢，除了我遇到一個錯誤并重啟了我的節點。你也可以通過下方說明參與進來:alpha.prylabs.net/participate”

在我們為之興奮的同時，有必要讓更廣泛的以太坊社區了解有關以太坊2.0測試網的信息：為什么Prysm測試網的發布是一個重要的里程碑？為什么花了很長時間才實現這個里程碑？

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本文將試圖通過揭開相關技術細節的神秘面紗，并使用一種簡單的語言加以闡明。我們將首先討論以太坊2.0與當前的以太坊協議的不同之處，然后對該測試網的功能進行深入的解釋。

一、為何以太坊2.0升級需要很長的時間？

為了回答這個問題，讓我們從一個簡單但非常重要的事實開始：

以太坊2.0并不是對當前以太坊網絡的升級。相反，它是對以太坊的全面改革和重新設計。

許多人沒有意識到這一事實，甚至可能不同意這種描述。所以澄清這點很重要。

1.全新的以太坊2.0網絡不再使用PoW共識協議，而是使用一種全新的、創新性的PoS共識機制--Casper。

2.當前基于PoW共識的區塊鏈(包括當前的以太坊和比特幣等網絡)使用一種簡單的方法來選擇區塊鏈如何運行，以及在出現分歧(分叉)時應該遵循哪條鏈--即遵循最長的那條鏈。PoW鏈建立在累積工作量最多的鏈的基礎上，也就是使用了最多算力的鏈。相比之下，由于以太坊2.0使用PoS機制，它引入了一組分叉選擇規則LMDGHOST，該分叉選擇規則將用于確定哪條鏈才是正確的鏈。

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3.當前的以太坊網絡是一條由一個個區塊(DAG數據結構)組成的區塊鏈，而以太坊2.0網絡將使用1024條并行的分片鏈(shardchains)。這是以太坊改善其擴展性的雄心計劃的核心，該計劃就是我們所說的Sharding(分片)。這些不同的分片鏈將可以相互通信，所有這些分片鏈都將由一條稱為信標鏈(beaconchain)的主鏈控制和驗證。這條信標鏈就類似于一株植物的莖，上面長著1024條相同的分支(分片鏈)。

4.由于這些根本性的變化，ETH持有者們將不能簡單地在全新的以太坊2.0網絡上使用他們的ETH代幣了。相反，他們將必須先銷毀當前的ETH(通過將ETH發往當前以太坊1.0上的某個智能合約進行銷毀)，作為回報的是他們將在信標鏈上獲得相同數量的ETH。這種轉移機制由當前的以太坊1.0鏈上的一個智能合約來處理，該合約受到信標鏈的監控(從而核實用戶是否已經將ETH發往該合約中，并防止雙花問題等等)。

以太坊1.0和2.0之間有很多不同之處，上文討論的只是其中的一些主要區別。這說明了交付以太坊2.0將需要很大的工作量。

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二、為何以太坊2.0測試網的發布很重要？

從上文討論的不同之處可以看出，以太坊2.0的設計中有許多組成部件需要組合在一起并加以調整改進，以使整個全新網絡正常運行。以太坊2.0的許多概念都是全新的，以前從未在任何公共區塊鏈中測試過，比如Casper共識機制就是如此。

其他試圖實現類似目標的協議(如Cosmos和Polkadot)需要兩年以上的時間來完成運行設計，同時它們具備從零開始的靈活性。這些項目不必擔心將ETH和其他ERC20代幣從舊鏈轉移至新鏈的問題，也不必擔心需要去降低相關變更對dApp開發人員的影響。而以太坊社區需要看到以太坊從舊鏈遷移至新鏈的過程，以增加對這一發展路線圖的信心。

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三、在Sapphire測試網中實現了什么功能？

讓我們回到前面提到的以太坊1.0和2.0之間的四個主要不同之處，Sapphire測試網實現了#1、#2和#4，部分實現了#3。具體來說，Sapphire測試網使用新的分叉選擇規則，實現了CasperPoS共識機制，實現了信標鏈，也實現了一種將ETH1.0代幣傳輸為將在該測試網上使用的ETH2.0代幣的機制。Sapphire測試網尚未實現1024條分片，也沒有實現跨分片通信機制。

Sapphire測試網的另一個值得注意的缺失部分是以太坊智能合約功能的實現，該功能計劃在路線圖的階段2實現。因為智能合約功能要求遷移以太坊虛擬機(EVM)，或者在以太坊2.0協議中實現WASM。

四、該測試網如何運行？

以太坊2.0是一個PoS網絡，由參與質押(staking)的驗證者(validators)來運行網絡和生產區塊。因此，第一個難題是為驗證者分配代幣，以激勵他們來運行整個網絡。

以太坊2.0網絡最終將使用當前以太坊1.0鏈上發行的ETH代幣，這些代幣需要被傳輸至全新的以太坊2.0網絡中。

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為了實現和測試這種傳輸功能，PrysmaticLabs團隊的開發人員使用了一個稱為Goerli的以太坊1.0測試網(在Goerli測試網中，任何人都可以獲取任意數量的ETH測試代幣)，同時該團隊也開發了一個用于測試的DepositContract(存款合約)，該合約將無限期地存儲任何發往并存儲在其中的ETH測試代幣。

用戶將代幣存儲在這個DepositContract合約中之后，信標鏈就會發行相同數量的ETH2.0測試代幣。為簡單起見，我們將把這些ETH2.0代幣稱為：BeaconChainETH(bETH)。

將ETH測試代幣從以太坊1.0測試網(即Goerli測試網)傳輸至以太坊2.0測試網的示意圖

將ETH1.0轉移生成bETH的操作步驟如下：

1.首先驗證者安裝針對以太坊2.0網絡的Prysm軟件并在以太坊2.0上創建一個賬戶(驗證者賬戶)。創建帳戶將生成“存款數據(DepositData)”，用于將以太坊1.0錢包鏈接到生成的以太坊2.0帳戶。

2.在以太坊1.0Goerli測試網上，用戶將3.2ETH測試代幣發送至DepositContract(存款合約)并參與以太坊2.0測試網的驗證。這一過程將會把這些3.2ETH銷毀掉。(備注：在未來正式的以太坊2.0網絡中，用戶需要發送32ETH才能成為驗證者。)

3.接下來，以太坊2.0信標鏈會檢查在DepositContract合約中的存款，并在新創建的驗證者賬戶中發行相同數量的bETH代幣。現在，驗證者在等待一段安全性時間延遲之后，就可以參與到驗證過程中了。這段延遲的時間是為了增強信標鏈的安全性。

4.之后，驗證者客戶端就開始參與到共識機制中來了，并通過驗證來獲取獎勵，當然也會因為不遵循協議規則而被罰沒(getslashed)。

五、驗證者的任務究竟是什么？

在以太坊2.0中，每6秒就會生成一個新的區塊(當前的以太坊PoW網絡為15秒左右)。在每個區塊中，驗證者池中的一名驗證者將提議一個區塊，許多其他的驗證者將查看被提議的區塊并對其正確性進行證明(attest)。在之后的每個區塊中，將會由不同的驗證者來提議區塊，并由一組不同的驗證者來證明被提議區塊的正確性。

每生成64個區塊(稱為一個epoch)，所有的驗證者(不管是信標鏈還是1024條分片鏈上的驗證者)都將被重新打亂，從而為下一個epoch分配新的區塊提議者(blockproposers)和證明者(attesters)。區塊提議者和證明者都可以稱為驗證者。在重新分配驗證者時將借助于隨機數生成技術，本質上是為了防止驗證者串謀，從而增強協議的安全性。

驗證者客戶端需要保持在線才能執行分配給他們的任務。當驗證者誠實地完成這些任務時，他們會獲得新鑄造的bETH代幣的獎勵；如果驗證者采取惡意行為，串謀或者處于離線狀態，那驗證者之前質押的代幣將被罰沒。當某位驗證者的余額減少到低于最低門檻值(此測試網中是3.2bETH)時，該驗證者就會別驅逐出驗證者池，無法繼續參與驗證。

六、接下來的工作是什么？

Sapphire測試網只是抵達以太坊2.0目的地的第一步，它只是實現了以太坊2.0路線圖的階段0。在以太坊2.0完全正常運轉之前，還有兩個階段需要完成：階段1和階段2。

但即便在階段0方面，在階段0在主網上啟動之前還有大量工作要做。

首先，我們還處于該測試網的初期，該測試網還存在大量的問題、bug和優化有待解決。

其次，該測試網只是一個單一客戶端測試網，即只有Prysm客戶端可以在Sapphire測試網中使用。其他以太坊2.0客戶端開發團隊(如Nimbus和Lighthouse)正致力于實現以太坊2.0網絡的其他客戶端，解決這些不同的客戶端之間的兼容性是實現一個多客戶端測試網的先決條件。

第三，階段0的規范允許bETH在不同的賬戶之間轉移，這項功能還不可用。

最后，以太坊基金會的研究團隊依舊在對階段0的規范進行小的更改。預計階段0主網上線有望在2019年底實現，在這之前，這些規范需要敲定、完全實現并在多個以太坊2.0客戶端中進行審核。

總之，Sapphire測試網的啟動是交付以太坊2.0路線圖中的關鍵一步。其重要性源于以太坊社區的參與和測試，以明確問題和瓶頸，從而指導以太坊2.0開發人員解決這些問題。該測試網的啟動在很大程度上增強了社區對以太坊2.0路線圖的信心。此外，以太坊基金會也宣布了將撥出1,900萬美元用于支持以太坊2.0和其他擴展性解決方案的研究和開發。這些資源將使開發和測試工作取得更快的進展。

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