以太坊:一文說透以太坊2.0基本框架與參與機會_ethyleneglycol

以太坊2.0的上線將成為加密社區的重大里程碑事件，一定程度上會決定區塊鏈行業的發展走向，其中也將誕生許多參與機會，對整個加密生態的影響非常巨大。

本文將試圖從參與者的角度理解以太坊2.0的一些基本框架，以及展望一下隨之而來的市場機會。

以太坊的發展階段概要

以太坊的發展階段分成四個部分，分別是：

Frontier前沿-2015年7月上線；

Homestead家園-2016年3月上線；

Metropolis大都會-第一階段拜占庭2017年10月上線，第二階段君士坦丁堡2019年2月；

Serenity寧靜–預計2020年底上線。

以太坊的主網第一階段上線時，各方面功能都不完備，所以每一個階段的發展都試圖解決某一些問題，如可用性、性能提升，圖形界面優化等。前三個階段均使用PoW型共識，而到了Serenity寧靜階段，將轉為PoS型共識。Serenity寧靜階段近兩年來被業內稱為以太坊2.0，代表了一次非常重大的升級。

以太坊2.0的升級和前幾次的升級最大的不同，是在于這次升級不是一次傳統意義上的硬分叉，而是從Ether從1.0鏈向2.0鏈的遷移開始。用戶遷移是自愿的，所以會同時存在兩條鏈，一個是PoS的Beacon鏈，一個就是現在這條ETH1.0鏈。根據路線圖，兩條鏈將分別繼續開發，然后會最終合二為一，是一種巧妙也是比較現實的方法。

Beacon鏈主要的是完成PoS和分片的實現，解決擴展問題，1.0鏈要繼續進化到1.x,到完成無狀態以太坊的實現，解決狀態爆炸問題。最終，是為了以太坊實現擴展性，如Vitalik所說，ETH2.0isallaboutscaling。

Consensys描述的ETH2.0的三個階段：

以太坊1.0到1.X

2.1以太坊1.0的歸宿-以1.x狀態成為2.0的分片鏈

ETH1.0的留存目的之一繼續作為當前以太坊生態的基礎鏈繼續存在。2.0的升級過程中首要考慮的因素是，目前還有大量的Dapp在1.0鏈上，還有大量的開發者圍繞著1.0進行各類產品/優化/底層/擴容的研究和開發。

而2.0的Beacon鏈在一開始是沒有辦法進行Ether轉賬的，轉賬只能發生在分片鏈上，而分片在2.0的Phase1才可以實現，在Phase2上才會重啟智能合約，所以這些智能合約只能在Phase2階段遷移過來。因此1.0也是保證以太坊目前的生態發展不受影響。

Modular Capital合伙人：L2完全超過ETH只是時間問題:金色財經報道，Modular Capital合伙人James Ho在社交媒體上稱，Arbitrum的年收入在1億美元以上，目前的凈利潤率為30-40%，在eip-4844/proto-danksharding之后，利潤率將擴大到90-95%。從這個角度看，ETH的年化費用是30-50億美元，Layer 2市場正朝著令人難以置信的盈利方向發展。Optimism也類似，年化費用約為 6000 萬美元（大約是ARB運行率的一半）但目前的兩條鏈都是單序列器，既沒有 OP/ARB 代幣用于支付 gas，也沒有明確的效用。

Arbitrum已經做到了ETH主網現貨dex量的一半（160億美元/月對320億美元）。每天的txns/活躍錢包都是一樣的，在經濟活動中，L2完全超過ETH只是時間問題，單個L2的費用超過10億美元，比許多人想象的要快。[2023/5/8 14:49:08]

另一方面，1.0將會繼續進化到1.x，這樣以太坊的兩條鏈在分別完成自己的任務之后，將開始合并。所以完整的ETH2.0，既包括了寧靜階段的三個Phase，也包括了當前ETH1.x的研發結果，直至合二為一。

目前的方案是，ETH1.x作為2.0的一個分片鏈而被合并，狀態則完全遷移到2.0上，這樣現在的生態可以不受影響的直接遷移。

2.2?以太坊1.x肩負無狀態以太坊的研發

以太坊使用的是MPT數據結構，但是隨著區塊的增加，其次存儲數據量也在不斷增加，以后勢必造成狀態爆炸的狀態。

每一筆新的交易，都需要去遍歷一遍MPT樹，這對于擴展性來講負擔較重。所以無狀態的概念被提了出來，就是當客戶端節點可以不保存狀態，但是仍然可以驗證交易。而之前的狀態通過狀態見證者就可以得到實現。

所以在1.x，將會出現有兩類重要角色，一類是區塊見證者，包含了交易信息，和之前交易需要訪問的所有狀態和見證信息。另一類是狀態見證者，保存了所有之前狀態的信息，用以提供交易的驗證。

新的角色需要新的激勵，以太坊基金會研究員SamWilson及AnsgarDietrichs一起探討了狀態見證者的三種激勵模型，還比較早期，這里把三類模式的探討列在此處：

除了無狀態以太坊，開發者也討論過狀態租金的模式，以限制過于龐大的狀態增長，但是開發者也討論過狀態租金的模式，但可能對現有的智能合約和Dapp影響較大，需要硬分叉實現，會引發較大爭議，所以目前對狀態租金的研究已經擱置，資源導向了還是無狀態或者半無狀態的開發。

FBI和烏克蘭執法部門查封九家加密交易所域名:金色財經報道，美國聯邦調查局 (FBI) 和烏克蘭執法部門沒收了九家涉嫌協助和教唆網絡犯罪分子的加密交易所域名。被查封的域名包括24xbtc和100btc、pridechange、trustexchange和bitcoin24等。[2023/5/3 14:40:12]

簡要而言，無狀態以太坊的研究不僅是1.x的問題，最后也會變成以太坊2.0的的通用模式，以太坊基金會就認為未來以太坊2.0的分片鏈一定是無狀態的。

以太坊2.0要解決的問題

以太坊2.0有四個需要解決的問題：分叉選擇、最終性、分片、驗證者責任。并分別用不同的技術和制度手段去實現。

3.1分叉選擇-保證安全性

以太坊2.0使用LMDGHOST(“LatestMessageDrivenGreedyHeaviest-ObservedSub-Tree”)作為分叉選擇。這里面包含了兩個協議：LMD和Ghost：

Ghost是一個在PoW鏈上就非常應用成熟的協議，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收斂；2抗51%攻擊；3TPS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是在2.0新加入的分叉原則，和Ghost一起構成了LMDGHOST。LMD就是指最新的消息。由于在2.0中采用PoS加入了驗證者的角色，最新的消息就是指更多驗證者的證明，就是在Ghost原則里，再加入更多驗證者的證明(attestation)，這就使得最長的鏈變成權威鏈，根據Casper協議擁有最終確定性。

3.2最終性問題-不會被逆轉，解決長程攻擊

以太坊2.0的最終性由Casper協議來解決。

PoS類型的共識有三類：中本聰類型的共識、PBFT基礎的共識和以鏈為基礎的共識(CasperCBC)。但是只有后兩種可以達到最終性。

所謂最終性就是當一個區塊被確認過以后，就基本不會被逆轉。而中本聰類的共識，是依靠概率去“確定”最終性的，就是還可以被小概率事件所推翻。而PBFT類或者CBC類的最終性，即是100%概率的最終性，除非1/4或者1/3以上的驗證者站出來去反對，才可以翻轉這個結果。

CasperFFG對PBFT進行了改良，繼承了PBFT的優點，并針對PBFT不可抵抗共謀進行了設計，并加入了抽象的共識機制、抗長程攻擊、災難性崩潰等機制的設計，并開始整合分片方案，成為ETH2.0phase0階段的共識機制。

Web3支付網關Banxa宣布與Metis整合:金色財經報道，Web3支付網關Banxa宣布與去中心化二層基礎設施Metis整合。通過整合，Metis用戶現在可以與Banxa支持的49多種加密貨幣進行交互，包括BTC、ETH、SOL、DOT和BNB。[2023/2/3 11:45:56]

Phase0會開始采用一個修改后的FFG，最終在Phase2或以后部分完成CBC的轉換，CBC擁有更高的安全性和理論性質，但復雜度和效率較低，實現起來難度大。

3.3?分片是2.0實現擴展的基本設計

為什么要分片？共識協議改變成PoS是對擴展性是沒有提升的，擴展性依靠的是分片。分片是計算機術語，數據庫的分片已經久已存在。分片的難點在于維護安全性，因為一旦分片，每個分片的安全性就要自己維護。

2.0的主要做法是，通過洗牌Shuffle，通過偽隨機來選擇一批驗證者，隨機給分片鏈進行投票。如果沒有隨機，那可能大量的惡意驗證者被分配的到一個隨機驗證委員會，這樣通過洗牌，可以確定的是即便有1/3惡意攻擊者存在的情況下，對分片鏈的攻擊成功概率仍然很低。

除了分片以外，Layer2一直也是擴展的主要途徑。2.0下Layer2仍然必要。目前來看2.0下若分片可以順利實施，則Layer2的必要性可能不大。但關鍵在于分片實現的時間和穩定性。

Vitalik自己都對以rollup為代表的Layer2的方案都很積極，分片的實現還需要好幾年，目前Layer2就可以直接在1.0上使用，那擴容在今后幾年都需要依靠Layer2，所以這是非常必要的一個方向。即便2.0分片實現，Layer2變得可能沒有那么必須，但仍是可選方案，彼時其相比分片將非常成熟。

3.4?驗證者責任

驗證者validator在Phase0階段有三項任務：

在每一個epoch驗證attesting信標鏈；

收集同一委員會驗證者證言attestations；

被隨機選入驗證者隊伍后，對信標鏈上出塊。

以太坊里的時間間隔有兩個單位：一個slot為12秒，一個epoch為32個slot=6.4分鐘。1個epoch中，驗證者以驗證者委員會的方式去進行出塊，每一個驗證者委員會將以委任一個slot。

委員會里面的驗證者驗證信標鏈的鏈頭并進行廣播。出塊者proposer將從委員會中隨機選出。被隨機選上的驗證者將負責出塊并獲得獎勵，若是違反了出塊規則，或者不在線，則會被罰沒slashing。

派盾：跨鏈聚合器Rubic遭黑客攻擊損失近140萬美元:12月25日消息，據PeckShield監測，跨鏈聚合器Rubic遭到黑客攻擊，損失近140萬美元。目前攻擊者已將1100 ETH轉入Tornado Cash。[2022/12/25 22:06:36]

關于slashing的討論我們放在下一部分。

以太坊2.0的staking問題

以太坊2.0對于參與者來說最重要的特性就是可以進行staking了，而且可以從Phase0就開始，這其中涉及質押回報、長期鎖倉、經濟獎懲等諸多問題，本部分嘗試就重要方面進行討論和解答。

4.1?Beaconchain質押參與率

就32個Ether就可以遷移到Beaconchain這個限制，目前已經有接近11.7萬個超過32個Ether的地址。雖然數量一直在增加，但是從斜率上看，增加的速度已經維持了2年沒有什么變化，而不是因為近期以太坊2.0上線的消息。

因為轉移是自愿的，用戶無非就是考慮幾個事情：

鎖倉收益率；

操作難度；

流動性風險；

機會風險；

鎖倉收益率并不完全確定，而是根據參與人數量最終確定，Vitalik給過一個鎖倉收益率的測算，大概如下：

如果是最低限度的人參與質押，即剛剛好524,288個Ether參與抵押，那收益率將非常高。但這似乎很難做到的，如上所示超過32Ether的地址已經多達11.7萬個，僅這樣計算，就高達3,740,000個ether要進行抵押。

當然采取觀望態度的人會很多，但單地址中多于32ether的用戶也會很多，很多大戶持有的Ether量非常大，用戶可以進行多賬戶分配參與抵押，所以我們預計質押Ether突破300萬個并不困難，收益率很有可能下降到10%以下。

另外就是那些不足32個的想參與質押服務的，可以通過staking服務商的類似“合并賬戶”的服務進行質押，所以最終的質押率不會太低。Consensys做了份調查，那些愿意自己做validator的用戶，預期自己跑的節點數量，可見一個用戶跑多節點的情況會很常見。

4.2操作難度-獎懲機制

以太坊2.0引入了懲罰機制，還細分成slashing和inactivityleak兩類。

Inactivityleak要求驗證者持續在線，不然會導致不作為懲罰。如果驗證者出現了雙重投票或者循環投票，那可能被罰沒，如果罰到低于16eth，會被踢出驗證者隊伍。

去中心化衍生品項目Mycelium即將推出MYC借貸獎勵計劃:8月29日消息，去中心化衍生品項目Mycelium宣布將在48小時內推出MYC Lending。MYC持有者可以將其代幣借給Mycelium并獲得獎勵，獎勵以MYC或ETH支付。[2022/8/29 12:55:24]

所以懲罰機制是抵押最關心的問題，這也使得很多用戶退而求其次，選擇stakingprovider，但即便如此，還是對slashing最為關心。

用戶最關心的三大功能：1）非托管錢包；2）罰沒機制；3）復合收益率

因為懲罰和罰沒機制存在，ETH2.0也提供對應的正向獎勵，下面進行一下介紹：

4.2.1?反向懲罰

不在線罰沒inactiveleak：

不在線罰沒主要是針對驗證人不在線的情況，基本是兩種模式：

1）單純的錯過了一些出塊的驗證，這樣只是失去應得的出塊獎勵，正常的比如線下維護是可以接受的；

2）還有就是以太坊2.0需要全體2/3驗證者在線的需求，是為了保證整個網絡的安全性。所以當有大規模的驗證者在線下的時候，這樣系統就會自動減少不在線驗證者的資金余額，直到線上驗證者的資金余額超過全網2/3，這種情況可能發生，但是概率不大，比如出現世界災難的情況；

3）還有一種極端情況，是不在線和退出-加入的情況，可能會引發類似Cosmos第一次slashing一樣的懲罰，即兩個驗證者分別驗證不同的交易或塊，雖然并非故意，還是遭遇到了系統的slashing。

懲罰slashing：

重復投票doubletargetvote。重復投票的極端情況可以變成PoW型公鏈的雙花問題。主要是指驗證者在一個epoch中分別投票給了不同的區塊，會造成一下出兩個塊的的情況。如果是一個驗證者用一個Ether分別交易兩次，然后分別投票給兩個區塊，這就會變成雙花問題。但是防止二次投票主要不是為了雙花問題，而是防止被攻擊。

重復提議doubleproposal。重復提議是指提議者proposer在一個slot里提出了兩個不同的區塊。

循環投票surroundvoting。循環投票有一些類似，但是可以是不在一個epoch，比如一個投票者在一個epoch投給了一個鏈，但是在之后epoch投給了另外一個鏈，表示他同時認同幾個鏈的事實。循環投票將導致長程攻擊的出現。這兩類懲罰在Phase0就會出現，之后會根據分片出現更多的獎懲機制。

4.2.2?正向激勵

正向獎勵也分成三種，前兩種和slashing相關，第三種分成五類，為一般驗證者獎勵：

舉報者獎勵：

當一個驗證者可以提供其他驗證者違規行為

出塊者獎勵：

那些驗證者會被隨機選為proposer，以獲得出塊獎勵。可以優良中獲取獎勵的方式：

加入有效舉報的證明；

加入其他驗證者的新的驗證attestations。舉報的獎勵會按照7/8和1/8分別分配給舉報者和出塊者，但是在Phase0階段，全部獎勵只會分配給出塊者。

舉報的獎勵

證明者獎勵：

證明者獎勵是指一個驗證者同意一個2.0中的決議，這類獎勵也分成五類：

包含所有驗證；

指定正確的檢查點驗證；

制定正確的區塊鏈頭驗證；

鏈上迅速驗證；

在指定分片中指向正確的區塊。

這五類獎勵都和基礎獎勵basereward掛鉤,?基礎獎勵的計算方法如下：

其中有效余額為每個驗證者有效抵押余額，基礎獎勵因子為一常數，總余額為所有驗證者有效余額之和，單epoch基礎獎勵也為一常數并反映了一個epoch內的獎勵之和。每種獎勵具體計算可參加CodeFi報告。

為什么需要懲罰和罰沒？

Slashing是ETH2.0中爭議比較大的一個設置，但是以太坊基金會在闡述CBCCapser時也明確提到，啟用Slashing的意義在于以下兩點：

抵御攻擊。Slashing讓51%的攻擊要消耗大量成本，而且攻擊后可以迅速恢復。這樣讓攻擊者的成本提升到比獲得更多，讓攻擊者選擇去做驗證者。

客服驗證者困境。驗證者的不作為是是驗證者困境中的最大的問題，對錯誤事項進行簽名進行懲罰可以有效緩解。

4.3?長期鎖倉的風險和解決辦法

長期且時間不確定的Ether鎖倉是妨礙用戶質押ether的一個比較重要的原因。在2.0的Phase0階段，Beacon鏈的質押是一種單向不可逆的過程，用戶質押的32個Ether將無法交易，雖然可以有staking的補償，但是用戶沒有辦法自由轉賬，所以這也會妨礙大眾轉入Beacon鏈的意愿，因為這關乎Beacon的啟動是否可以以最低限度開始16,324個驗證者或者524,288個ether的抵押。

Consensys的研究提到目前有像liquiditystakingworkinggroup這樣的組織在研究流動性質押的課題，將可以應用到Beaconchain質押上，但是會面臨價值的可分離性，質押/流動比率，和驗證者轉換風險等問題，這都是值得探索的方向。

Liquiditystaking，就是指用戶可以在staking的同時，可以獲得staking資產的流動性，并且可以把staking作為一種質押資產。將有兩類方式進行流動性的質押，一類是中心化的方式，包括礦池、錢包或者交易所等，通過大量質押完成流動性的切換，用戶可以直接在場內就完成流動性的管理和交易。另一類就是去中心化的方式，通過智能合約完成，也就是到Phase2才可以實現。所以目前來看中心化的方式先發優勢很大。

當然中心化礦池或者交易所如果做大，過于中心化也比較有問題，比如交易所利用質押Token去做一些合約用戶意愿相反的方向的投票，甚至大的礦池聯合賄選等。反倒是去中心化的方案基于Eth2.0，屬于生態內的一部分，有可能會受到社區的支持，只是看用戶到底選擇經濟利益還是治理權力罷了。目前大部分用戶更關心經濟，但是不代表以后治理層面的因素不重要。

我們了解到目前可以解決流動性鎖倉的方法基本上只有一種，就是在Ether鎖倉的時候，托管方(可以是驗證者也可以其他合作方)同時發一個流動性的Token，將以太坊挖礦的權益賦予到這個Token中，這個Token也可以流通。因為將有很長時間的BETH鎖定期，所以這個新發Token的活躍時間會很長，不僅具備期貨屬性，還具備一定的債券屬性，類似一種2年到期的國債期貨，將成為一個很大的市場。

從服務的全面性來講，中心化的服務仍然是最有可能跑出的。會涉及到發Token、流轉、回收、對付以及staking服務，所以中心化的交易所、錢包或者托管方，最有可能把這些服務集成起來，是相當大的一塊新增份額。

也有一些去中心的項目開始做2.0的相應的流動性服務，比如Rocketpool，通過智能合約，發行代表BETH的Token，連接用戶和nodeoperator。相當于基于智能合約的一個流動性的插件，用戶和stakingprovider都可以接過來，獲取Token獎勵。但由于只有到2.0才可以實現智能合約，所以市場節奏并不占優。

以太坊2.0的商業意義和機會

以太坊2.0的上線對于整個區塊鏈生態，都是一件積極的事情：

第一，以太坊2.0將實現更高的安全性和可用性，證明了區塊鏈可以作為世界計算機去承載應用。以太坊的商業模式一旦證明是成熟的，整個區塊鏈將進入主流商業社會，VC/PE的融資將加速。

第二，目前沒有看到以太坊達到2.0以后還有什么計劃，寧靜或許就是最終的階段。因為開發時間周期長，為整個區塊鏈提供了詳細的參照樣本，后起的新鏈可以持續吸取經驗。

第三，互操作性的鏈可以和以太坊直接交互，大規模的資產遷移和應用遷移成為可能。

第四，分片鏈有更大的包容性，各類鏈也可以選擇成為以太坊生態的一部分。

對于以太坊本身來講，可以實現更多商業層面的實現：

第一，DeFi將可以在用戶層面和CeFi競爭一下了。目前DeFi各個方面的表現，仍然不可能和CeFi相比，原因確實是底層太慢，導致應對極端事件不利，而且易用性還達不到互聯網產品的門檻。

第二，之前火過的Dapp可以重新登上舞臺了，甚至可以從分片鏈的角度重新建立專屬的應用鏈。

第三，以太坊2.0可以變成資產上鏈的最佳選擇，絕對安全、全球通用的平臺。預計以太坊上承載的鏈上資產將爆發，很大概率超過以太坊的市值本身。

第四，以太坊的狀態變得寶貴，可能會出現新的租賃業務模式。

雖然目前在這個階段還看不到具體的很有希望的方向，真正有想象力的是當多類別、高價值資產開始在鏈上運作時，生態系統會開始量變引起質變，比如AMM類型的交易市場可能會從中心化交易所那里拿到更多的份額。

另一個要思考的問題是，區塊鏈的互操作性會否造成造成虹吸效應，比如說鏈上的資產通過跨鏈都集中在以太坊上，這可能對一些二線的公鏈影響比較大。實際反映是市場更喜歡流動性更好的映射資產而不是實際資產本身，因為映射資產處于更安全，更去中心化，流動性更好的市場，以太坊2.0可能會變成了一個多資產類別的交易市場。

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