简介 | 以太坊 2.0 的灵感来自于以太坊 1.0 的升级

与以太坊 1.0 相比，以太坊 2.0 最显着的变化是权益证明共识和分片架构，但实际上，在改进以太坊的过程中仍然有很多创新。

自比特币和以太坊诞生以来我们所看到的

比特币区块链已经运行了 11 年，它的诞生启发了无数有志之士去研究甚至研究区块链的设计和密码经济学，以发现可以改进的地方。

从PoW我们已经知道，协议的安全对于加密货币来说永远是最重要的。 使用昂贵的硬件来激励人们在游戏中获得更多利益的效果出奇地好。 虽然仍然存在漏洞（所谓的“自私挖矿”），但 PoW 在保护比特币网络安全方面做得非常出色。

以太坊区块链于 2015 年推出，它的诞生标志着“通用”区块链的出现：每个人都可以在网络上构建可以与 ETH 和其他代币交互的应用程序。 这些应用打开了去中心化金融的大门，如今，超过 10 亿美元被存入作为去中心化金融业务的抵押品。 我还有一篇文章讲的是 DeFi（去中心化金融）是如何一步步成长为以太坊上真正的服务的。

限制 Eth1.X 扩展吞吐量的因素

如今以太坊已经疯狂成长了5年，其所经历的现象级增长也为整个行业指明了瓶颈在哪里，可以改进的地方。

2017年，在以太坊发展陷入困境之际，多个“以太坊终结者”站了出来，声称要“打败”以太坊。 但这些“终结者”主要是以牺牲安全性换取更高的吞吐量（TPS，每秒交易处理量），完全是在误导（或故意混淆）交易不需要付费的广告。 事实上，它们都不是以太坊面临的问题的“解决方案”。

要想真正升级以太坊，大家就得跳出现有体系，重新来过。 我们可以取以太坊之长，弃其糟粕。

注意：在下文中，我使用“状态”来指代存储在以太坊区块链上的全局永久数据，例如账户信息、交易数据和智能合约状态（例如代币余额）。

以太坊 2.0

以太坊 2.0 是迄今为止加密货币领域最大的开源项目，旨在开发一个新系统，以实现以太坊及其他领域的最初目标。 你可能听说过 Casper（权益证明下的共识算法）和分片，但以太坊 2.0 的目标并不止于此。

因为很多改进对于现有的以太坊区块链来说过于激进，这些改进可能会在以太坊2.0链上进行，然后将现有的以太坊链“插入”到新系统中（成为子链之一）。 片）。 这样一来，以太坊 2.0 就不会因为升级现有网络而变得过于复杂，以太坊网络可以继续照常运行，然后享受新系统的所有好处。

本文想谈谈以太坊 2.0 中鲜为人知的变化，以及这些变化是如何通过帮助以太坊走向美好的去中心化世界而受到启发的。

货币政策（安全成本）

不应低估加密货币的货币政策。 因为加密货币需要使用增发货币（以区块奖励的形式）来吸引矿工和算力，在保证安全的前提下，增发越少越好。 在市值排名前20的货币中，我们看到比特币的区块链是最安全的，它的发币率也是最低的。 目前比特币的年增长率为3.8%，远低于ETH的4.5%（不过如果以太坊按照比特币的减半政策，这个增长率会更高）。

尽管许多以太坊囤积者认为以太坊区块链的成本对于安全性而言太高； 但是，如果这样降低发行率，可能会导致挖矿算力和安全性急剧下降，因为矿工赚不到那么多钱了。 因此，PoW下很难降低发行率，因为降低会对链的安全产生意想不到的副作用。 比特币（很大程度上）没有这个问题，因为从长远来看，其挖矿奖励的变化在很大程度上是可以预测的。

那么，以太坊 2.0 的最大目标之一就是切换到权益证明 (PoS) 共识机制，即去除昂贵的挖矿硬件（无论是 ASIC 还是 GPU）、密集计算和算力的作用消费，将被取代，而廉价的普通计算机仅足以处理区块传输和同步等 Eth2 节点进程。 这样一来，保护网络安全的成本就低很多了！ 但是，用户需要锁定32ETH才能加入。

整体安全成本降低，发行率可降至1%以下，取决于有多少用户参与网络成为验证者。 通过这种方式，发行率可以随着它为安全支付的费用而增加。

- 额外发行的数量（奖励规模）与实际支付证券的需求成比例 -

除了降低发行率，以太坊 2.0 还旨在取代目前支付 Gas 费时使用的拍卖市场模型，并用略有不同的模型取而代之，即“EIP1559”。 你不需要知道它是如何工作的，只需要知道在这种模式下，用户支付的大部分费用将被销毁。 虽然在这种模式下，用户支付的手续费会少一些，但由于以太坊2.0分片较多，总的手续费规模会比现在的以太坊更大，因此销毁的数量会更多。

一方面是发行率很低，另一方面是部分交易手续费被销毁。 以太坊2.0的净增发率可能为负，即销毁量将大于增发量！ 那么 ETH 将变得更加稀缺，使得攻击 PoS 系统的成本更高。

共识算法（如PoW和PoS）（译者注：原文，共识算法）旨在保证区块链的安全性和去中心化，保护网络的激励机制才是真正让加密货币有生命力的，而不仅仅是分类帐编号的因素。 激励机制确保矿工/利益相关者为网络提供安全保障。 以太坊 2.0 在安全费用方面追求的是最低必要发行率。 最低必要发行率是指为保证安全性，链继续发行所必须发行的最低数量。 低发行率和销毁策略会逐渐增加攻击者的攻击成本（因为ETH越来越稀缺）以太坊交易信息获取，从而降低大规模攻击的概率。

无国籍的

你可能听说过“状态爆炸”这个词，在谈论以太坊及其状态数据的规模时经常会提到这个词。 这个问题的本质是，一次性支付Gas费，让你的数据永远留在以太坊区块链上，导致状态数据无限增长，很多数据可能再也用不上了。 状态数据在存储规模上的“爆炸”意味着以太坊节点的存储空间和硬件条件必须随着网络的持续生存而线性增长。 从长远来看，这限制了可以运行以太坊节点的人口规模，并且每次提高区块 gas 限制时，状态数据增长问题都会变得更糟。

那么，这个问题在以太坊 2.0（以及未来的 ETH1）中的解决方案是无状态的，这意味着节点可以在不保存任何状态的情况下验证所有交易和状态的所有部分。 实现无状态后，节点的模式可以形成从有状态到无状态的频谱，每种模式都有不同的规范。 如果你有更好的硬件，运行一个无状态节点绰绰有余，但你仍然无法运行一个全状态保存的节点，那么你可以妥协，运行一个“准有状态”的节点。 要了解更多信息，请观看 ETHDenver 活动中的演讲！

-无状态范式下的网络拓扑-

这对于分片至关重要！ 因为每个分片都有自己独特的状态，而 Eth2 验证者需要根据他们验证的分片上的状态来执行状态更改（处理交易）。 无状态协议消除了验证者下载分片的完整状态的需要，只有代表数据的二叉 Merkle 树（比状态数据小得多）。

分片越多，状态数据的增长就越无止境。 虽然肯定会有交易所或者区块浏览器之类的服务，但是会有激励去保存所有的分片状态数据/历史数据，并且不计成本准确无误。 递送。 然后是“状态提供者”软件的可能性，它为验证者提供交易的状态部分以进行更改，使后者能够执行状态更改。 状态提供者可以在验证过程中完全不需要硬盘读写和密集存储。 这不仅为新的、特定于状态的激励提供了可能性，而且还极大地帮助了验证者，他们不再需要保持完整的分片状态。 当然以太坊交易信息获取，他们仍然可以验证从状态中继接收到的状态的正确性，因为可以将此数据与同步状态树进行比较。

帐户抽象

在目前的以太坊协议中，有两种账户，外部控制账户（即由人使用私钥控制的账户）和智能合约账户。 只有外部控制的账户才能发起交易，只有控制私钥的用户发起的交易才能改变自己账户的状态。 现在虽然有元交易，但是需要依赖中继网络（比如GSN）来支付Gas费。

对于以太坊 2.0，目标是将这两个账户抽象为一个账户，这样网络中就没有了用户账户和合约账户的区别。 当然，合约将继续存在，但以太坊网络本身将能够充当元交易的中继。 签署交易并自行广播将不再是您与网络交互的唯一方式。

那时，你可以让你的账户像智能合约一样。 例如，如果有人向你发送 ETH，你的主账户会自动将其转发到你的冷钱包，或者，自动将发送给你的 ETH 全部出售成为 DAI 持有。

能够将功能模块直接放入账户，会产生很多很多有趣的dApp设计和功能！ 用户管理账户的操作将变得多样化，而不是像现在的以太坊协议那样固定允许的操作。

账户抽象的一个有趣的可能性是合约可以自己支付 Gas 费用并发起交易。 但这是一个复杂的问题，仍在开发中，但一旦开发出来，可能性就会很丰富。

执行环境

做以太坊应用开发的开发者，首选的编程语言是Solidity或者Vyper，两者各有千奇百怪的特点，但是在实用性上，他们的开发生态还是非常好的。 在当前的使用中，用这些语言编写的代码被编译成更通用、更底层的操作，以便于以太坊虚拟机 (EVM) 的解释。 如果你想深入了解EVM，可以阅读这篇文章。 虽然没有必要。

EVM 使用的操作码 (OPCODE) 允许以太坊节点产生相同的计算，而不管运行该节点的计算机是什么（这就是“虚拟机”部分的用武之地）。 也使得验证签名、获取账户余额等复杂操作的自定义变得更加简单，只需一行代码。 如果 EVM 无法准确读取状态并执行状态更改，则无法实现功能。

尽管 EVM 作为整个智能合约生态系统（甚至在其他链上）的基础运作良好，但如果以太坊上的应用程序可以使用任何运行时语言（运行时），那就更好了。 链不应将自己的状态转换规则（如EVM）强加于人，执行本身应该更加开放。 这就是人们提出“执行环境”的原因。

执行环境机制允许所有的状态转换规则直接纳入协议层（使用WASM），使得交易处理方式可以完全独立于系统的其他部分。 例如，可能有一个专用于 ZK 汇总和隐蔽交易的执行环境 (EE)，以及另一个用于 UTXO 式交易（如比特币区块链）的 EE。 甚至可以有一个特定于令牌的 EE，专门用于承载所有令牌，而无需为每个令牌上传相同的代码。 当然，现有的 EVM 也会被一个名为 eWASM 的 EE 取代，以确保对现有生态系统的支持。

Eth1 上的每个 dApp 都必须在设计时考虑 EVM 行为，因此以太坊状态转换功能（即 EVM）的局限性成为整个生态系统的瓶颈。 有了 EE 机制，这个瓶颈不再存在，允许全新的 dApps 出现，利用对协议的开放依赖。 如果您想了解更多信息，可以在 EthHub 上观看 Will Villanueva 的精彩播客。 这里还有一篇描述最新进展的文章。

（完）
（文内有许多超链接，可点击左下 ”阅读原文“ 从 EthFans 网站上获取）
原文链接:
https://medium.com/coinmonks/what-eth2-has-learned-from-eth1-d1f7e0830a98
作者: Ivan Martinez
翻译: 阿剑
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