以太坊:AOFEX解讀：以太坊2.0生態_區塊鏈包括哪些方面

以太坊自誕生以來，已經成為區塊鏈最繁榮的生態，越來越多應用布局在以太坊1.0上。繁榮的同時帶來的是極度擁堵，今年DeFi的熱潮，讓所有使用以太坊的用戶都出現了難以想象的擁堵和高gas費，對以太坊擴容升級的聲音在社區也大面積出現。以太坊2.0，也被稱為Eth2，是以太坊區塊鏈的下一次重大升級，將有效地解決現有以太坊的困境。

按照官方路線圖，以太坊2.0將為分多個「階段」發布，以太坊2.0計劃至少分三個階段推出：階段0、1和2。階段0計劃2020年啟動，階段1和階段2將在未來幾年發布。從2020年的「階段0」開始。每個階段會以不同方式改善以太坊的功能與性能。以太坊2.0引入了以太坊1.0不具備的兩個主要改進：權益證明和分片鏈。

階段0：以太坊2.0的第一階段，信標鏈將會實施。信標鏈存儲和管理驗證人的登記信息，將為以太坊2.0實施PoS共識機制。以太坊原來的PoW鏈將會繼續運行，與新的以太坊PoS鏈并肩前行，以確保數據的連續性不會被中斷。

階段1：這是以太坊2.0的第二階段，可能會在2021年推出。階段1的主要提升是與分片鏈的整合。分片鏈是以太坊區塊鏈的一種擴容機制，將之「拆分」成64條不同的鏈，允許并行交易、存儲和處理信息。按最保守的估計，其吞吐量將是以太坊1.0的64倍，但其設計目標是讓數據應對能力比以太坊1.0高出數百倍。

階段2：以太坊2.0的第三階段，可能會在2021或2022年啟動。與上述兩個階段相比，該階段的定義不太明確，但會涉及添加ether帳戶，啟用轉賬和提款功能，實施跨片的轉賬和合約調用，構建執行環境以便以太坊2.0上可構建可擴展的應用，還有將以太坊1.0鏈整合進以太坊2.0，讓PoW機制最終可以關閉。

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以太坊2.0主要會提升以太坊主網的可擴展性、吞吐量和安全性。以太坊2.0不會清除以太坊1.0鏈上的任何數據歷史、交易記錄和資產所有權。將成為以太坊2.0支柱的信標鏈，會完全支持現有的以太坊1.0鏈的功能，確保連續性。2020年11月5日Eth2規范v1.0版本已正式發布，其中包括發布階段0信標鏈主網的存款合約(DepositContract)地址，Eth2信標鏈創世區塊的誕生時間預計是2020年12月1日。

共識機制的過渡

目前，以太坊1.0采用的共識機制是工作量證明。這種共識機制依靠礦工的算力和電力，在區塊鏈上產生區塊，獲取礦工獎勵。而以太坊2.0采用的則是權益證明，從算法上來說，這對工作量證明是一種升級，可以帶來更高的安全性、可擴展性，并節省能源。權益證明機制取消了對礦工算力和電力的依靠，而選擇依賴驗證人和Ether押金。這種機制將使以太坊2.0成為測試Proof-of-Stake共識算法系統的試驗網，大部分經濟活動和智能合約也將繼續在原有的以太坊網絡上運行，它將繼續成為以太坊2.0的平行系統。但是根據官方計劃，最終版本的以太坊將實現從現在的混合共識機制完全過渡到權益證明機制。

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質押合約

由于在以太坊2.0中取消了對礦工的算力和電力的依靠，而選擇權益證明機制，每個驗證者都成為“虛擬礦工”。投資用戶每投入32個ETH，就會激活一個驗證器成為驗證者。每個驗證者的最大余額為32ETH。大多數時候，驗證者是對信標塊和分片塊進行投票的證明者，并通過這個機制來獲得ETH獎勵。

根據以太坊官方公布的規則，如果ETH持有者想要成為Eth2的驗證者，必須要具有必要的硬件要求和技術要求，并通過專門的以太坊客戶端來進行操作。目前，已經有4個專業團隊開發的Eth2客戶端可供選擇，這些Eth2客戶端分別是：Teku、Nimbus、Lighthouse和Prysm。此外，驗證者需要使用Medalla測試網進行硬件試驗，并以此來進行最佳配置參與質押。值得注意的是直接將ETH發送到該合約地址不僅不能參與Eth2的質押，并且可能導致用戶資產損失。

質押者通過客戶端在存款合約中登記驗證者的32個ETH質押后，并通過Eth1的節點認證，驗證者身份將被激活，以太坊2.0的信標鏈將不時向你指派任務。每6.4分鐘，驗證人將會被征召去證明信標鏈上的區塊，并從全體驗證人中隨機選取某些人，讓他們定期提議區塊。如果總共有100,000名驗證人，驗證者平均每兩周一次就會被要求來提議一個新區塊。而這個過程完全是自動的，全部由驗證人軟件來操作。一旦某位驗證人成功驗證了一個區塊，他就會獲得一筆ETH獎勵。獎勵是根據時段結束后的網絡狀態動態計算的。網絡層獎勵的發行率是質押的ETH總量和驗證者平均在線率的函數。單個驗證者的收益率則取決于總的驗證者數量和該驗證者的在線率。

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驗證者在每個時段結束時能收到的ETH數量等于獎勵減去懲罰。因此，當用戶被隨機選為驗證者時，預期獲得的獎勵可能與實際所得不同。不過，如果某驗證人試圖破壞該區塊鏈真實的連續性，他質押的32個ETH會被罰沒一部分甚至全部。?

此外，根據以太坊官方發布的信息，只有以太坊2.0到達第1階段后，驗證者才有可能進行轉賬，而把這部分資產提取到某一特定分片則需要等到第2階段，整個開發過程可能需要2年。風險與回報并存，這部分驗證者可以在此期間及之后獲得整個網絡的額外獎勵，年化收益預計超過20%。當然，隨著驗證者的增加，該收益率最終會下降至4.6%。

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以太坊2.0通過合并兩條以太坊鏈完成最后的升級，最后系統將棄用工作量證明機制，采用權益證明機制。用戶將不再需要運行Eth1客戶端和Eth2客戶端來使用兩個區塊鏈。以太坊將轉化為分片的權益證明系統，由信標鏈和分片鏈組成。Eth1的數據將存儲在碎片0中，用戶可以繼續使用Eth1的生態進行交易轉賬以及部署其他的應用。

信標鏈

按照官方路線計劃，以太坊2.0最先啟動的是信標鏈，而官方給出啟動信標鏈的前提條件是：

AOFEX交易所平臺幣OT搶購新幣第1期，15,000PD售罄:據官方消息，AOFEX交易所在2020年7月21日15:00開放了第1期平臺幣OT搶購新幣權益，限量15,000PD用時僅2秒即售罄。

A網將持續增加平臺幣流通場景，打造平臺幣價值，并保證市場流通量不超過2000萬枚。

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1.將Eth2存款合同發布到Eth1主網上；

2.至少兩個，最好是三個Eth2客戶團隊發布該軟件的應用版本；

3.存款合同發布后，至少有16,384個驗證者存入其中。

按照目前計劃，如果三個前提條件都能及時達成，信標鏈將會在12月1日正式啟動。信標鏈是以太坊2.0系統的核心，它為系統的和諧與共識提供了基礎。當系統以最佳狀態運行時，每12秒會添加一個信標塊和64個分片塊。

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信標鏈將成為Eth2的主鏈。驗證者對信標塊和分片塊進行投票證明，并且這些投票將記錄在信標鏈中。并在每個驗證時期，驗證器將偽隨機地分配插槽和分片給驗證者，而信標鏈和分片的第一個區塊將由驗證投投票決定。驗證者對被分配到的分片進行驗證，并以此投票給該分片的委員會。驗證器將分片第一個區塊鏈接到信標區塊以獲取插槽，并采用證明和驗證雙向機制，保證驗證的平衡加權。除驗證區塊外，驗證者還將進行廣播證明。驗證者還會互相監管，如果對其他驗證者的不合規行為進行舉報，則會得到獎勵。信標鏈的主要內容是驗證者地址的注冊表，每個驗證者的狀態，區塊的證明以及分片的鏈接。此外，驗證器也就由信標鏈激活，并且可以轉換驗證器的激活狀態。

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在安全性上，以太坊2.0將會采用委員會制，將會隨機選取一組驗證人組成委員會，并且在每個插槽保證至少有128個驗證者。在每個時期，驗證者均會在各個驗證時段中平均分配進行驗證，然后再細分為適當規模的委員會進行提議。每個插槽中的所有驗證器均向信標鏈第一個區塊進行證明驗證。不同的區塊將按比例縮小或縮小每個插槽的委員會數量，以便每個委員會至少獲得128個驗證者。這個機制將會極大增強以太坊2.0的安全性，整個委員會被控制的概率不到萬億分之一。

分片機制

以太坊2.0針對以太坊容量不足的痛點，給出的解決方案是采用分片鏈機制；分片鏈是一種可擴展性的機制，能極大提升以太坊區塊鏈的吞吐量。當前，由連續區塊組成的單條區塊鏈的確非常安全，并且信息易于證實。但是，由于需要每個完整節點處理和驗證連續區塊中的每一筆交易，快速處理交易的能力受到了制約——尤其是在主網活動頻繁的時候。

以太坊2.0使用LMD與GHOST協議作為分片選擇。GHOST協議是一個在PoW鏈上就非常成熟的協議，是一種最長鏈的原則，和BTC上的最長鏈原則相比，GHOST選擇子樹最多的協議，所以最長的鏈未必是GHOST所選的鏈。相比最長鏈原則，GHOST原則可以做到：1.減少冗余；2.抗51%攻擊；3.TPS；和最長鏈差不多，但是安全性沒有下降。GHOST協議也是目前以太坊1.0所使用的協議。

LMD協議是在2.0新加入的分叉原則，和GHOST一起構成了LMDGHOST。以太坊2.0加入了驗證者的角色，就是在GHOST原則里，再加入更多驗證者的證明，根據Casper協議擁有最終確定性。

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以太坊2.0中的分片都具有相同的狀態轉換函數，即管理著區塊鏈如何更改每個區塊狀態的規則。該STF提供了智能合約執行的界面，合約存在于單個分片上，因此可以通過并行執行分片來進行擴展。以太坊2.0中的每個分片都是具有EthereumWasm接口的區塊鏈。

以太坊2.0將僅通過信標鏈啟動階段0。在第1階段，它將以簡單鏈的形式啟動64個分片，以測試信標鏈的最終性。每個分片都向“信標鏈”提交“交聯”，其中包含確定分片數據的信息。稍后，在階段2中，分片將實現eWasm接口，最終使系統可用。該網絡還將具有“側鏈”，來與不在以太坊2.0最終性協議下的鏈進行交互。

以太坊2.0將構建一個權益證明網絡，每個驗證人需要32ETH來進行抵押。驗證人將運行一個主要的“信標鏈”節點和多個驗證人客戶端。這些驗證人被分配給“委員會”，“委員會”是隨機選擇的組，以驗證網絡中的分片。以太坊2.0依靠大型驗證人集合來提供可用性和有效性保證：每個分片至少需要111個驗證人才能運行網絡，每個分片至少需要256個驗證人才能一個epoch之內最終確定所有分片。而64個分片就是16,384個驗證人，這個機制將為整個鏈提供足夠的安全保障。

在Eth2階段，以太坊有了分片基礎設施，網絡吞吐量可以達到1000-5000。以太坊基礎層可擴展性還有很長路要走，很可能在很多年之后都無法實現區塊鏈基礎層擴容。在相應技術正式上線前，我們仍需考慮分片技術的復雜性以及風險。目前以太坊上的DeFi生態之所以如此繁榮，是因為各個金融協議之間的相互使用和結合，所產生的新的金融產品。也就是常說的以太坊的可組合性。而分片的方案會讓以太坊的這種可組合性變得非常不確定性，甚至說是破壞了這種可組合性。此外，分片帶來的被集中攻擊某一分片的風險也會急劇上漲。

總體來說，以太坊2.0吸引了大量投資者的關注，在價格上從質押合約上線以來也是一路高漲。但其硬件要求、質押機制以及獎勵懲罰機制，對普通投資者來說并不是太過友好。質押時間過長，對投資者的風控管理也是一個極大的挑戰。總而言之，以太坊2.0的未來究竟會怎樣，我們仍需要交給市場去驗證。

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以太坊2.0相對現在的版本有了較大的升級，AOFEX作為全球領先的數字金融衍生品交易所，始終致力于推動區塊鏈產業更好的發展。AOFEX綜合對比市場熱度、項目前景、生態成熟度等多個指標，為用戶提供了多樣化的以太坊生態投資方案。AOFEX將一如既然地保持對以太坊生態的關注，及時上新優質以太生態項目，讓用戶及時抓住以太生態帶來的新機會。AOFEX歡迎廣大用戶一起參與到區塊鏈行業生態建設中，探索更多的落地應用場景。

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