ROL:一文圖解以太坊發展路線_ETH

以下內容改編自 4 月 9 日 (周五) 的演講

本文講的是通往以太坊的未來之路。Eth2 開發者團隊將當前的以太坊稱為 “eth1”，也就是現在我們所熟知的 PoW 鏈。而未來的以太坊既不是 eth1，也不是 eth2，而是...以太坊：

讓我們來梳理一下現在的以太坊：

圖：當前以太坊 (eth1鏈) 的運作方式

用戶想要做一些事情 (“進行交易”)，因此將其交易發送給礦工，礦工把它們打包成塊并添加至一條不斷增長的鏈中。礦工運行 PoW 共識機制 ，以決定誰來添加下一個區塊， 并執行區塊中的交易，以確保交易是有效的。

圖：PoS 機制代替 PoW 機制

PoW 也不全是糟糕的，但我需要一個吸引人的題目

PoW 需要大量硬件運行密集的計算，造成了過高的能量消耗。我們并不會像大多數加密貨幣批評者那樣談論資源浪費 (他們通常的說辭是“為什么我們要用一種消耗國家資源的支付系統”？)，我們所倡導的是，既然我們能夠以相對較小的消耗去做同樣的事情，那我們就應該這樣做。

NBA Top Shot限時上架Apple Store與谷歌應用商店:4月26日消息，NBA Top Shot 發推稱，NBA Top Shot App 將限時上架 Apple Store 與谷歌應用商店，時間僅在 2023 年 NBA 季后賽期間。[2023/4/26 14:28:14]

所以我們選擇向 PoS 過渡，僅用一個小型服務器代替大量的挖礦設備，用驗證者代替礦工。

圖：如果他們沒有做好第二步的驗證工作，他們將會損失資產

那第二步是怎樣運作的？驗證者到底在驗證什么？

圖：將以太坊的活動分為兩部分 (共識層和執行層)

共識層確保每個人就某個正確的數據達成一致。而執行層實際上會解釋這些數據，使其有意義。“數據”即與區塊鏈任何形式的交互，如，部署一個合約、在交易所進行交易、發送支付交易等等...

區塊鏈的核心是在鏈中添加新的區塊。當有新的區塊添加時，該區塊之前的狀態會向區塊后的狀態遷移。這個狀態匯總了從區塊 0 到 N 的所有數據。

例如，如果該狀態保存著記錄 Alice 和 Bob 余額的賬本，而新區塊包含了 Bob 向 Alice 支付 10 代幣的記錄，那么這個新區塊被添加至區塊鏈之后，狀態將會記錄新的余額信息。“State after block N+1” (區塊 N+1 之后的狀態) 那個圖中右邊的虛線斑點就代表著添加了新區塊之后的變化，這時可能會修改現有狀態 (例如，Alice 和 Bob 的余額)，或創建新的狀態 (部署一個新的合約，或將 Carol 添加到賬本...)

陳茂波：讓Web3穩慎走好創新發展的道路:4月9日消息，香港特區政府財政司司長陳茂波在香港特區政府網站發表司長隨筆稱，過去一段時間虛擬資產巿場大幅波動，最近也有虛擬資產交易所倒閉，讓社會上一些人對Web3的前景感到懷疑。然而，我們認為這正是推動Web3發展的最好時機。下一階段，巿場參與者需要更深入發展區塊鏈技術，讓其透明、高效、安全、去中介化、去平臺化、低成本的特點和優勢找到更廣泛的應用場景、解決更多現有商業模式的痛點乃至打破壟斷等問題，讓用戶可更廣泛分享數據的經濟價值，并為實體經濟帶來跨越式的進步。(金十)[2023/4/9 13:52:49]

第一步將共識層與執行層解耦；第二步從 PoW 向 PoS 轉移

Rollups 和 eth2 主要為了解決上圖計劃中的第一點：去除共識層與執行層的相關性。那么這項工作的進展如何？

圖：第一步已完成

自 2020 年 12 月以來，我們同時擁有著兩條鏈在進行：

第一條，是 PoS-共識鏈 (又名，信標鏈)

第二條，是我們可靠的 PoW-共識+執行鏈 (又名，eth1)

TON驗證者投票通過關于“凍結非活躍挖礦錢包中10億枚Toncoin”的提案:2月27日消息，Ton官方在推特上表示：“關于‘TON代幣經濟學優化提案’的驗證者投票已經結束。超過75%的驗證者投票贊成暫時凍結休眠的早期挖礦錢包——這些地址在投票期結束前沒有被激活。它們要到2027年2月21日才能被激活。這一決定得到了驗證者和TON社區的支持。171個錢包被停用，余額為1,081,389,417枚TON（超過總供應量的20％）。在接下來的48個月里，網絡參與者可以放心，這些代幣不會引起市場動蕩或被用于任何形式的市場混亂。”

此前該提案以91.75%的支持率獲得社區投票通過。[2023/2/27 12:31:38]

他們同時運行，但他們也可以相互通訊。但是，目前還沒有實現這種功能...

圖：如何成為一名驗證者

想要成為 PoS-共識的驗證者，PoW-共識+執行鏈上的用戶需要在存款合約中鎖定 32 ETH，這會自動轉移到 PoS-共識鏈中。一旦驗證者被激活，他們就可以開始驗證工作和獲取獎勵了。

圖：合并

國際清算銀行：數字技術為貨幣體系帶來了光明的未來:金色財經報道，前國際貨幣基金組織（IMF）副總裁Agustín Carstens和國際清算銀行（BIS）高管Jon Frost和Hyun Song Shin在一份刊物中表示，加密貨幣的技術得到央行的基本信任支持，是實現豐富的貨幣生態系統的關鍵。數字技術為貨幣體系帶來了光明的未來。BIS高管們指出，阻礙當下加密貨幣被大眾采用的最大缺陷是DeFi的瓶頸擁堵和對不穩定資產的依賴。

他們表示，批發型和零售型CBDC都有可能繼承加密貨幣生態系統的能力，使終端用戶受益。（Cointelegraph）[2022/9/3 13:06:28]

這種無法通訊的情況希望不會持續太久。“合并”將 PoS-共識鏈和 PoW-共識+執行鏈永久地橋接起來，也就是說驗證者可以為執行層生產區塊。合并后，我們擁有兩種鏈：

一條基于 PoS 的執行鏈 (即 “eth1” 鏈)

合并之后，PoS-共識鏈的驗證者將能夠贖回以及提現他們的質押存款和獎勵，并將其發送回到基于 PoS 的執行鏈中。

因此我們需要從 PoW 環境中轉向完全成熟的 PoS 環境。但是請注意，這一轉變并沒有怎么提高區塊鏈的帶寬 (一個區塊打包多少執行交易)，這是分片要解決的問題。在此之前，讓我們來討論一下，當我們只有一條執行鏈時，有哪些方法可以提高執行的可擴展性。

Optimism將于北京時間6月24日凌晨2點進行公共節點基礎架構升級:6月17日消息，以太坊二層網絡Optimism發推表示，將于北京時間6月24日凌晨2點進行公共節點基礎架構升級，預計公共節點將停機30分鐘，用戶可以在維護前切換到第三方節點。

據悉，本次網絡升級屬于Drop#1中的主要行動項目之一，將允許Optimism通過多個提供商路由請求，以增加對在多個提供商之間拆分流量的支持。[2022/6/17 4:34:18]

圖：將執行放在鏈下；將數據放在鏈上

(顏色總結：共識=紫色，執行=綠色，數據=黃色)

說到 rollups，這是眾多可用的擴容解決方案之一，但從協議設計的角度來看，這種解決方案可能提供了最優的折衷方案。這種方案的想法很簡單：通過將數據存儲在鏈上 (這些數據用于重建狀態轉移的執行) 來綜合地處理狀態轉換，并且將狀態的執行放到鏈下。如果有人不同意執行的結果，或者有人一開始就忘記執行，數據就在鏈上供所有人使用 (可以重新計算)，這是完全無需許可的！

更準確地說，執行所需的數據 (交易輸入) 與其載體 (交易) 分離，并以節省空間的方式 “捆綁”起來。同時，rollups 在執行鏈 (eth1) 之外運行，提交并執行數據。

圖：已有幾個 rollups 方案部署，還要更多正在研發中

用戶需要往執行鏈 ("eth1") 上的 rollup 合約質押一筆資產，才能夠進入到 rollup 里，用戶可以在里面進行交易。完成之后，用戶可以將資產從 rollup 中轉回到執行鏈中。

Rollups 的替代方案是什么？大家看一下上圖，讓我們來假設一下，如果我們用一串串平行的紅色來代替那些垂直的黃色鏈會怎樣？比如說，如果我們復制了幾條 eth1 鏈，然后它們之間并排運行會怎么樣？

這里的問題是如何處理并行運行的多個執行鏈。如果某條鏈上發生了什么事情，而其他人需要知道怎么辦呢？這是分片面臨的一個非常棘手的問題，或者說對于在多個鏈中執行的方案來說都需要克服的問題。

"Rollups 之間并沒什么不同"，讀者可能這么認為，本質上來說這沒什么錯。但是當你想要從一個 rollup 轉到另一個 rollup 上進行交易時，同樣棘手的問題又出現了。然而，關鍵在于，現在已經存在幾種 rollup 設計了，并且這些解決方案的可探索空間仍非常廣泛。既然如此，為什么不讓 rollups 先進行試驗，然后再引入一種協議級別的方法呢？

這讓我們來到了...

圖：使用分片來存儲 rollup 發布的數據

讀者應該聽說過區塊空間不足的事吧？Rollups 確實需要發布它們的數據，但是 eth1 區塊空間十分稀缺！而且，就像我們所討論過的，跨分片是非常難的。那為了解決這個問題，我們可以用分片來保存 rollup 需要發布的數據。屆時很可能會有 64 個分片，即現在可用帶寬的 64 倍。而且一個分片區塊可能會比 eth1 鏈區塊當前能夠容納更多的數據量。

我需要強調一下，這并不意味著我們將永遠排除執行分片這個方案。以 rollup 為中心的以太坊路線圖是我們中短期的發展目標，直到我們找到更好的加密基元，以保證能夠實現跨多條鏈的執行分片。這個方案很吸引人，需要團隊很多人花費很長的時間去研究。與此同時，我們可以使用 rollups。

圖：每個 rollup 都有自己的執行環境

這方面還有很多工作要做！首先我們不要忘記，“合并”和“數據分片”都是非常復雜的工作，需要多個團隊同時從事其中一項或兩項工作。但在 rollup 方面，也仍有一些有趣的問題有待探索，我僅列出了一部分：

實現用戶和 rollups 之間的大規模遷移是一個很酷的概念。如果用戶有足夠多的公共交通工具令其往返 Layer1 ?(eth1) 和 Layer2 (rollups)，那么為什么還要自己開車往返呢？這非常不經濟。

如果用戶覺得可以在另外一個 rollup 上做一些更酷的東西 (ta 所在的 rollup 是沒有的)，難道 ta 一定得先提現至 L1，然后再從 L1 中存款進這個 rollup 中嗎？這未免太浪費了。

對于當前的鏈上操作來說，rollups 極大地提高了網絡帶寬，這是毫無疑問的。但是 rollups 仍不是用戶所期望的無限高速公路那樣。仍有很多人想要在 rollups 上做很多事情，有時甚至是同時做的！因此 rollups 將不可避免地面臨擁堵問題，但與 L1 這個尤其擁堵的市場不同 (很快就會上線 1559 了)，rollups 的可探索空間更加廣泛。

說到擁堵問題，雖然這更特定于協議層面，但是我們還將看到 EIP-1559 扮演交通警察的角色，來規定每個數據分片上發布多少數據，確保驗證者可以處理這個數據量。如果讀者覺得 eth1 上運行 EIP-1559 很酷，那么請期待屆時會在 64 條分片鏈上同時運行 1559。那么，rollups 應該在哪里發布它們的數據呢？是僅發布在單個分片上，使數據僅在該分片上可獲取？還是說發布在多個分片上，這樣就可以受益于計劃推出的“錯開分片區塊生產” (shard staggering) 方案？這個方案由 Vitalik 提出，即分片輪流出塊，這樣發布數據時，距離新區塊的生成時間為幾百毫秒以內，這對于需要“快速敲定”的應用來說是理想選擇。

特此感謝 Danny Ryan 和 Sacha Saint-Leger 的建議。

我聽說 PoW 不是一種共識算法，但我認為如果使其定義超載了，將其描述為共識機制是沒有問題的。

PhiGo 在推特寫道，合并后 (PoW 退出以太坊) 不一定就可以提取質押存款。的確，目前合并計劃更專注于合并部分，而“提款”問題是一項獨立但相關的研究工作。

來源 |?barnabe.substack.com

作者 |?Barnabé Monnot

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