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七大核心问题拆解最新路线图,以太坊2.0离我们有多远?

原标题:《ETH2.0将提前到来?路线图大改:冻结Phase2、转向Rollup、多阶段并行开发》

或许不久之后就能见到实验ETH1.0/ETH2.0合并的测试网上线。近日以太坊大幅修改了ETH 2.0路线图,受到广泛关注。并引发了一系列疑问,本文结合多个信源,尝试解答以下主要疑问。以太坊 2.0 转向 Rollup 为中心的解决方案,会如何影响以太坊 2.0 进展?以太坊 1.0 和 以太坊 2.0 网络,何时可以合并?人们翘首以待的十万级交易吞吐量, 何时到来?11 月 18 日 在 Reddit 论坛举办的 AMA 活动中,以太坊基金会的 ETH 2.0 研究团队对于社区的问题一一作了解答。仔细阅读了全部的 AMA 问题之后,本文摘选了七个大家可能关注的重要话题,供读者参考。为方便读者阅读,本文在不改变原意的前提下,对原内容进行了适当修改和补充。

背景:以太坊 2.0 的 Phase0 阶段

为了提升以太坊的处理能力,以太坊社区发起了 ETH 2.0 计划, 将 PoW 共识机制替换为 PoS 机制,并引入分片机制。为稳妥起见,ETH 2.0 上线会分为多个阶段进行。程序员习惯从 0 开始计数, ETH 2.0 上线各阶段之中,最先开始的,被命名为 Phase0(第 0 阶段)。

如果说以太坊 2.0 是一艘巨轮,那么在 Phase0 阶段上线的,就是这条大船的骨架:信标链(Beacon Chain)。在 ETH 2.0 的原先规划中,许多条不同的分片链(Slide) 会各自运行,并通过信标链指挥、通讯,以此提升以太坊 2.0 的处理能力。所以,信标链在 Phase0 阶段的上线,意味着以太坊 2.0 的上线进程正式启动。

而在 Phase0 阶段开启,需要满足两个条件:

  • 需要 52.4 万 ETH 锁定到以太坊存储合约之中,锁定期较长(原定要在 Phase 1.5 阶段将 ETH 1.0 和 ETH 2.0 合并后才能解除锁定)
  • 时间也不能早于 12 月初,因为对区块高度有硬性要求

按照链上数据统计,当前存款数量超过了10 万枚 ETH,而以太坊 2.0 启动的最低存款量门槛是 524288 枚 ETH(要求有 16,384 个验证节点,每个节点存入 32 个 ETH 作为抵押),目前完成了 20%。

一、以太坊 2.0 路线图变更

以太坊 2.0 路线图的变更:专注 Rollup 方案,更快实现 10万 TPS 正如之前所说,以太坊 2.0 上线,将会分为多个阶段。在 Phase0 上线之后,原定的各阶段如下:

先分片,还是先合并?

在原先计划中,Phase1 (阶段1) 会实现分片,而在 Phase2 生效之前的 Phase 1.5 阶段,将以太坊 1.0 和 以太坊 2.0 通过分片的方式进行合并。就是说,原先的考虑之中,是先实现分片、后实现以太坊区块链合并 (merge) 的。不过随着社区针对以太坊 2.0 路线实现方案和关注重点的持久讨论,如今以太坊社区,更强调的是 Rollup 为中心的实现方案。

11 月 11 日,Vitalik 被问及:

为何要在以太坊 1.0 并入以太坊 2.0 之前,就部署分片链方案?

Vitalik 的看法是:最近的计划是,对合并区块链方案、轻客户端支持、以及对 Phase1 的设计,都是独立的模块,并不会相互依赖。因此,如果合并方案在分片实现之前就完成的话,那么,就会先将以太坊 1.0 合并到以太坊 2.0 中,而不必等到分片之后再实施。

AMA 中,我们可以见到以太坊基金会开发者们的最新思考方案。Phase0 上线之后,以太坊 2.0 后续各阶段如何发展?我们不妨听听 Vitalik 等以太坊团队成员怎么说。

社区提问:

在 Phase0 上线后,以太坊 2.0 spec(计划)最大的变更会是什么?

Vitalik 回应了这一问题:

在过去的几个月里,路线图中有很多部分发生了变化。我认为,有必要总结一下到底发生了什么 (这与以太坊 2.0 的 spec 在未来2年内的发展有关):

三个最重要的变化是:

  • 路线图以 Rollup 为中心。将 “Phase1” 简化, 仅用于承载分片数据(以便使用Rolllups方案)的内容,实现起来更容易。
  • 简化合并方案。在去年 10 月份,我发了一篇帖子,提到了以太坊 1.0 向以太坊 2.0 的过渡路线图。目前仍然是大致按照这个路线图的方案,但是有两点不同。
  • a. ETH 1 的交易将直接在信标链上,而不用放到分片之中。
  • b. 由于 Optimistic 方案的执行,可能大大缩短在 ETH1 和 ETH2 的合并期间的暂停时间。这使得合并实施起来更容易,并且我们也开始在创建 PoC (概念验证方案)阶段了。
  • 各阶段并行。这是最新的考虑,也可能最容易被低估。本质上,轻客户端支持、数据分片(又名“阶段 1”)和合并方案,都会彼此独立,所以,无论其他的组件处于什么阶段,每个模块只要准备好了,就可以实施。

为什么要进行这些修改?所有这些变更,都是为了一件事:让 ETH 2.0 更快上线,让人们更快用上。很可能在分片方案实现之前,就能支持轻量级客户端,这使得信标链非常有用,甚至可以作为在  ETH 1.0 的链上达成共识的工具。

合并方案简化,意味着更快实现。而多阶段并行,进一步打开了实现 ETH 1.0 和 ETH 2.0 合并的大门

为何暂时忽略 Phase2:因为有更好的方案了 

据链闻报道,在 11 月 12 日的一次以太坊 2.0 例会上,Vitalik 发言称,以太坊 2.0 的第二阶段会基本处于冻结状态。

在此次 AMA 中,Vitalik 重申了这一看法:

既然目前的策略是以 Rollup 为中心,那么 Phase2 (第二阶段,原生分片执行) 暂时不必重视。因为第二阶段的目标是实现高 TPS,但是通过 Phase1 + Rollup 的方式,不必等到第二阶段 (Phase2),就能够得到更好的 TPS 表现。因此我们集中全力,实现现有的 Rollup 为中心的方案就好了。

也就是说,我们并没有做出什么不可逆的决定,当前关注 Phase1 + Rollup 的方案,并不会阻止我们未来实现 Phase2, 实现原生分片执行的方案。如果需要的话,路线图仍然会兼容之前的计划。

用一句话来说,现在路线图的变化是什么呢:更快合并 ETH 1.0 和 ETH 2.0, PoS 共识机制更快实现,更快达到 10 万 TPS。

未来:不再使用 1、2、3 等序列数来表示不同阶段

Danny Ryan 在回答关于 Phase 1.5 的一个问题时提到:不再使用序列数(1,2,3等)来表示各阶段,也是为了说明这些阶段彼此独立并行。在添加数据分片之前,可能可以实现将 ETH 1.0 和 ETH 2.0 合并,因为这两阶段的开发工作,独立进行。甚至我们不久之后就可能见到测试网上线,实验 ETH 1.0/ETH 2.0 的合并方案。

二、2.0 路线图各组进度如何?

以太坊 2.0 路线图中各组块的进度如何?在以太坊 2.0 的各个部分里,哪些部分你们正在积极研究,又要等到什么时候实现呢?

Justin 总结了以太坊 2.0 多个部分的进展。

  • 轻客户端:前期研究和开发规格文档的撰写,目前基本完成了。实施起来相对容易。
  • 数据分片 (Phase1 阶段的重点):研究阶段基本完成,正在撰写开发规格文档。存在一些工程挑战,比如数据可用性取样等,但是,我们知道如何简化,实现更简单的数据分片方案。
  • 合并方案:我认为协调起来有些困难,尤其要处理僵化保守的 ETH1。 
  • eWASM:由于转向了 Rollup 为中心的路线图, 阶段 2 (实现 Eth2 VM) 并不是我们中期目标的重点。长期来看,我认为我们会有个正式的 VM 方案,而 WASM 正在成为区块链标准,更可能会被选中。
  • 执行环境: 中长期来看,Rollup VM 可以作为执行环境的合适替代品。
  • RollUp:Rollups 并不在 ETH2 的共识机制中, Rollups 是 Layer2 (第二层扩展方案)架构之中的组成部分。因此,Rollup 也超出了以太坊基金会 ETH 2.0 团队的职责范围。

Justin 对于合并方案的进展,并不乐观。在他看来,由于涉及到 ETH 1.0 和  ETH 2.0 的协调,没准会触犯了 ETH 1.0 保守派。Justin 认为,2021 年估计是等不到 ETH 1.0 和 ETH 2.0 合并了。也就是说,存入到 ETH 存款合约、参与 Staking 的资金,至少要等一年多时间。

什么让 Vitalik 感兴趣?

在以太坊生态中有一些方案,不属于 ETH2 的范围,但是让我感兴趣,比如基于 ZK-SNARK 的隐私技术(零知识证明相关的隐私技术)。AZTEC 取得了很棒的成绩,在 Rollup 之中实现了高度保护隐私的智能合约系统,Tornado cash 也已经上线运营,为我和其他许多人提供了实际价值。此外,最近 MACI 通过 CLRfund 这款二次型融资程序募集资金,上线了主网。MACI 通过 ZKP 提供了隐私和安全保障,并且进行了加密。三、散户如何参与质押?

ETH 2.0 来了,那么散户有什么途径可以参与抵押?在之前文章里面,我们介绍过了一些 Staking 矿池和服务商,散户也可以参与其中。在此次 AMA 中,Reddit 上的用户对此也非常感兴趣。我们想通过 Staking 矿池参与  ETH 2.0 的质押,你们有什么推荐么?你知道,现在太多骗子了,想听听你们的推荐,更可靠一些。

Justin Drake 回复说:

目前来说,其实让我推荐好的矿池还为时过早。不过如下的这份列表,可以作为参考。我认为可靠的一些品牌,比如 Coinbase 这些团队,提供了中心化的  ETH 2.0 抵押矿池,也会很快上线。未来中期阶段,我们也会见到一些可信的去中心化矿池方案。

不过,笔者要提醒各位注意的是,尽管这里列出了多个项目,各位读者还需要自行做出审慎的研究,尽可能降低风险,尤其在 ETH 2.0 早期阶段时候,许多的项目方案并不成熟。上图列表的来源链接是:https://beaconcha.in/stakingServices。

四、其他 Layer2 方案怎么办?

补充一下背景,为什么会有这个疑问?因为 Rollup 本身也是 Layer2 方案的一种。此次路线图变更,确立了以 Rollup 为重点方向,那就有可能会对其他 Layer2 方案造成影响,所以才会有此疑问。对于这个问题,以太坊团队的 Dankrad Feist 回应:

实际上,许多扩展性解决方案很可能会继续存在,甚至在使用 ETH2 时变得更加强大。首先ETH 2.0 会具有很强的数据可用性 (在阶段 1 的数据分片阶段实现),这正是当前扩展解决方案的瓶颈,所以我们期望可以见到巨大的改进。

第 1 阶段上线后,目前的 L2 网络基本上会变成 ETH 2.0 的执行环境,可以看看 Vitalik 的建议:

https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698/30

五、验证人的收益和惩罚问题

  1. 在 ETH 2.0 中,作为验证节点,也需要遵守相应的奖惩机制。社区对此提问:我在推特上看到 Vitalik 的帖子,奖励随着参与的减少而减少。为什么会发生这种情况?
  2. 我一直看到人们说有“反串谋”检查到位(或反集中措施)。只要保持终局性,当更多的人同时离线时,离线惩罚真的会增加吗(比如 AWS 宕机的情况)?
  3. 考虑到最近出现了 Infura 宕机,验证人如果没有连接 ETH 1.0 节点,后果是什么?

首先,奖励问题。这里涉及到了一个规则:即所有验证者的奖励乘以在那个 epoch 周期中成功参与的验证者总数的百分比。也就是说,如果 92% 的验证者都在线,那么所有的奖励都要乘以 0.92。这个规则作为第二层防御而存在,以防止采用自私挖矿策略的验证人为了自己的利益而伤害其他验证人;有了这些惩罚,伤害其他验证节点,自身也会受到损失。

只要最终性可以保持,就算是很多人同时离线,离线惩罚也不会增加。只有当最终性被打破 (此时超过 1/3 的节点离线) 时,才会出现 inactivity leak penalty (怠惰惩罚)的情况。

如果出现了 Infura 的情况,而验证人没有连接到 ETH 1.0 节点,那么验证人的奖励会显著降低。

六、如何有效跟进 ETH 2.0 进展?

对于一位社区用户的评论,我感同身受:ETH 2.0 的研究往往散落、随时变化,很多时候,如果不及时跟进更新,就会跟以太坊的研究进展脱节。那么,以太坊社区,如何才能更好的跟上 ETH 2.0 的整体进展?

Vitalik 回复称,自己也很赞同这一看法。

如何追踪以太坊 2.0 的进展?这取决于你想要关注的细节程度。如下的一些链接,可供参考,按照从整体到局部更丰富细节的顺序排列:

  • 关于以太坊的整体方案,如路线图等宏观文档。其中,Vitalik 的这则帖子,列出的是最为宏观的设想:https://twitter.com/VitalikButerin/status/1240365047421054976
  • 会议演示,对核心研究人员和开发者的播客专访等,比如 Bankless 的节目。
  • 客户端团队的博客、帖子更新。
  • ETH 研究网站中的帖子: https://ethresear.ch
  • Github 文档: https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/

此外,还有双周研究例会,参见:https://github.com/ethereum/eth2.0-pm/tree/master/eth2.0-implementers-call其他用户也补充了一则,可以订阅 weekinethereumnews: https://weekinethereumnews.com/week-in-ethereum-news-november-15-2020/

七、ETH 的供应量是多少?

最后,Vitalik 专门在 Twitter 上贴出了针对这一问题的回复,提请社区关注者注意。Vitalik 回答:

这是一个很好的机会,来提出一个很重要的观点,不过这个观点可能不太受欢迎:

实际上,未来两年内,以太坊将会成为一个快速转型的生态系统。

hexary trie 会被替换为一个二进制单词查找树(binary trie),PoW 会被 PoS 取而代之,而且我们会添加一个前所未有的新技术叫做“数据可用性抽样”。

最重要的是,以太坊的代币经济正在从根本上调整:

  • PW 转向 PoS
  • EIP 1559 实现
  • 用户从 Layer1 转向 Layer2

以太坊生态系统有一个坚定的目标:成为一个稳定、可靠的系统。从长远来看,你今天在以太坊社区,不是因为当下的一切规则、经济和秩序,值得不惜一切代价保护,而是因为你相信以太坊生态的前途。两年内的主要任务,是稳定和珍惜我们已有的创造和成就。在此之前,我们参与以太坊,一定程度上是因为预期以太坊有着良好的路线图,升级过程结束之后,我们可以获得高效、稳定、强大的网络,成为全球经济的重要基础设施。

在接下来的 1-2 两年时间里,或者说在 ETH 1.0 和 ETH 2.0 合并之前的时间里,大约每年是 470 万 ETH 的发行量。PoS 实现之后,大约是 200 万以内的发行量减去销毁的手续费部分。

现阶段 Phase0 的代码已经完成,基本上只是等待人们存入以太坊资产了。这一事实,实际上相比六个月之前,已经显著降低了网络从 PoW 到 ETH2 的 PoS 的风险了。

八、小结

以太坊基金会 ETH 2.0 研究人员重点回复了关于路线图进展的问题。我们在文末简单回顾一下。首先,Phase0 阶段如果未能达到预期,有可能会在一月份时候通过降低节点参与数量的门槛方式,加速 ETH 2.0 的上线进程。

其次,ETH 2.0 开发团队采用了多组块齐头并进的开发模式,未来 ETH 1.0 的交易将直接接入到信标链上,而不用放到分片之中,可能大大缩短在 ETH1 和 ETH2 的合并期间的暂停时间。这使得合并实施起来更容易。这意味着,参与 Staking 的用户,代币的锁定期有可能降低。不过,还要取决于 ETH 1.0  和 ETH 2.0 合并协调工作。

最后,采取了 Rollup 为中心的路线图之后,只需要在 Phase1 的数据分片上线之后,就能通过 Phase1 + Rollup 的方案结合,实现以太坊扩容,无需等到 Phase2 阶段。因此,Vitalik 最近也提到说 Phase2 的规格文档将暂时没那么重要,重点会放在 Rollup 为主的解决方案上。而各 Rollups 项目,未来可以直接以 ETH 2.0 的数据分片链为基础,让用户在 L2 层使用。

不过,当前除了 Rollup 之外的其他 Layer2 解决方案未来如何走,是转型还是坚守迭代?时间会告诉我们答案。当然,尽管力推 Rollup + Phase1(数据分片)的方案,希冀以此提升进度, 但距离 ETH 2.0 正式可用,仍有不短的距离。若有时间魔术,或许要问:请回答 2022, ETH 2.0 上线完成了么?

更多相关知识,请戳 :

1、《ETH2.0信标链何时上线?何时开启Staking?何时开启奖励分发?》

2、《ETH2.0 质押生态大起底:如何「不搭节点、不锁仓、任意数量」参与质押?》

参考资料:https://www.reddit.com/r/ethereum/comments/jvkoat/ama_we_are_the_efs_eth_20_research_team_pt_5_18/

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