以太坊 2.0 路线图

上一篇：以太坊发展简史[1] 介绍了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 什么时候会经历哪些阶段？

概述

以太坊[2]的发展路线一直是不断更新升级核心协议。 以太坊在今年二月份完成了君士坦丁堡升级[3]，即将迎来伊斯坦布尔（Istanbul）硬分叉。 这意味着以太坊社区将离Serenity更近一步。 作为以太坊升级的最后一次迭代，Serenity 的重要性不言而喻。 2018 年，Vitalik 在 Devcon 上详细解释了 Serenity 将分为多个阶段，每个阶段预计相隔一年。 以太坊 2.0，也被称为 Serenity 阶段，坚持五个设计原则 [4]：简单性、弹性、持久性、安全性和去中心化。 之所以分步实施Serenity，就是为了实现上述所有原则，从而进一步使以太坊成为区块链解决方案的市场领导者。

第 1 步：伊斯坦布尔

在Serenity正式上线之前，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计划的最后一次硬分叉。 伊斯坦布尔硬分叉预计将于 2019 年 10 月发生，目前包括 11 个 EIP[5]，其中之一是 EIP 1057 [ProgPoW]。

关于 ProgPoW（Programmatic Proof-of-Work）的讨论在以太坊社区已经进行了一段时间。 本EIP提议将协议中的挖矿算法切换为ProgPoW。 由于 ASIC 的挖矿效率明显优于 GPU，因此该算法旨在削弱 ASIC 的挖矿优势。 ASIC（专用集成电路）和 GPU（图形处理单元，或图形卡）都是可用于加密货币挖掘的硬件设备。 ASIC 是高度专业化的硬件，使用 ASIC 通常可以更高效地执行挖矿操作，从而获得更丰厚的回报。 然而，ASIC 是非常特殊的，这意味着挖掘比特币的 ASIC 在比特币区块链上工作，而挖掘以太币的 ASIC 只在以太坊区块链上工作。 虽然高效，但 ASIC 成本高且难以获得，这可能导致中心化风险：矿池将由能够获得 ASIC 的矿工控制（这也是一个长期争论的话题）。 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。 与 ASIC 相比，GPU 可用于挖掘任何加密货币，并且容易获得并被广泛使用。 但由于 GPU 不具备类似 ASIC 的专用计算能力，其效率和收益远低于 ASIC。 一旦EIP 1057通过，使用抗ASIC的ProgPoW算法将使ASIC和GPU在挖ETH时具有相同的效率，从而保证网络的去中心化（这种说法目前仍有争议）。 总的来说，以太坊的核心开发者似乎是 ProgPoW 的粉丝，但他们在做出最终决定之前，已经对算法启用了第三方审计措施。

阶段 0：信标链 | 2019

预计在 2019 年，Serenity 一期将推出信标链 [6]。 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着从工作量证明（PoW）到权益证明（PoS）共识机制的转变。 为了保证链的连续性不被破坏，信标链将与原来的以太坊 PoW 链并行建立。 信标链的初始形态包括三个主要职责：

•

Management Proof of Stake (PoS) 共识机制：PoS 是一种通过网络质押 ETH 而不是耗尽能量挖矿最终确认新区块生成的共识机制。

•

处理区块交联（CrossLink） 进行区块交联是信标链判断和维护分片链状态的主要方式。 分片链将在Phase 1部署，所以本次更新是为Phase 1做准备。

•

Bootstrap 共识和最终性 Beacon Chain 通过 PoS 和 Casper FFG 共识机制实现最终性。 PoS 规定 2/3 的验证者必须在下一个要生成的区块中质押 ETH，这意味着对于潜在的恶意用户来说，不当行为的经济风险非常高。

第一阶段：分片链 | 2020

分片链是以太坊网络未来可扩展性的核心特征。 从整体概念来看，分片是指将一个数据库（去中心化数据库或其他类型的数据库）中多个节点的数据处理职责分离，允许同时进行交易、存储和信息处理。 分片的概念与目前以太坊主链模型完全不同，它需要每个全节点处理和验证每笔交易。

Serenity Phase 1 将处理分片链的最终确定性和共识。 这个阶段的分片链更像是一个“试运行”，而不是一个可以立即解决扩展问题的解决方案。 信标链将监督分片链的执行。 验证者质押32个ETH后，会随机分配到特定的分片链上进行验证（这里的随机性可以保证验证者的分配路径不可预测，否则将面临人为操纵的风险）。 根据以太坊2.0规范以太坊优势和未来发展，信标链将支持1024条分片链，每条分片链将有128个节点进行验证。

第二阶段：eWASM | 2020 或 2021

在第 2 阶段，将聚合以太坊 2.0 升级中的重要功能。 随着新的虚拟机eWASM（Ethereum-flavored Web Assembly）的引入，分片链将从一个相当基础的数据标记形式演变为一个功能完备的交易链，从而承担起以太坊网络扩容的重任。

为了维持区块链生态系统的正常运行以太坊优势和未来发展，节点必须在虚拟机中执行交易和智能合约。 以太坊 1.0 的虚拟机称为 EVM（Ethereum Virtual Machine [7]）。 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，这是万维网联盟（W3C）定义为开源标准的基于 Web Assembly 的虚拟机。 由于 WASM 支持多种编码语言，eWASM 可以让任何语言编写的智能合约都可以在以太坊上运行，而现有的 EVM 只允许使用 Solidity 语言编写的智能合约。

“以太坊 1.x”

需要注意的是，在上面提到的 Serenity 阶段 0、1、2 中，以太坊 PoW 原链并不会消失。 它将继续维护并与信标链并行运行，原 PoW 链上的矿工仍然可以通过传统的挖矿方式获得 ETH 奖励。 随着生态逐渐向信标链转移，PoW 链可能面临淘汰（有人提出永远保留 PoW 链），前提是“难度炸弹”机制使得 PoW 计算的难度系数几乎不可能。 在信标链测试和概念验证期间，原来的以太坊 1.0 链并没有停滞不前，而是不断完善。 这一系列的升级和硬分叉被称为“以太坊1.x”，旨在不断迭代当前的以太坊主链，以满足信标链部署过程中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，但他们已经为以太坊 1.x 升级制定了三个总体目标：

1.通过提高tx/s吞吐量促进主网扩容（优化客户端会大大提高每个区块的gas limit） 2.收取“状态费”限制磁盘空间使用，让全节点可以持续运行3、升级虚拟机，提升开发者体验。 虚拟机的升级包括eWASM和交易模式的改变，新的交易模式可以让整体交易手续费更加稳定。 4.开发终结性工具，使用信标链来终结以太坊1.x中的区块，从而连接以太坊1.0和2.0版本。

关注以太坊1.x升级更新及团队动向，可前往：链接1[8]和链接2[9]。

第三阶段：后续升级 | 2022年

阶段 2 之后，以太坊的发展时间表就不那么明确了。 这是有道理的，因为区块链技术正在迅速发展，开发人员需要继续致力于解决问题和改进协议以满足不断增长的需求。 仍在讨论中的后续升级包括：轻客户端状态协议、主链安全耦合以及超二次或指数分片。 如果以太坊2.0进展顺利，以太坊也会顺势而为，届时“以太坊3.0”或将成为下一个新大陆。

原文链接：参考ECN以太坊中文网翻译[10]。

区块链简单讲解[11] - 打造优质区块链技术博客，在这里学习区块链[12]，关注知乎[13]、微博[14]，掌握区块链技术动态。

参考

[1] 以太坊发展简史： [2] 以太坊发展路线： [3] 君士坦丁堡升级： [4] 五大设计原则： [5] 目前包含11个EIP： [6] ] 信标链： [7] 以太坊虚拟机器：[8] 链接一：[9] 链接二：[10] ECN 以太坊中文网：[11] 简单区块链：[12] 学区区块链：[13] 知乎：[14] 微博：