区块链技术原理及应用书:由浅入深了解以太坊 2.0:最常见问题和最全学习清单

  以太坊联合创始人 Joseph Lubin 创立的 ConsenSys 由浅入深介绍了以太坊 2.0 最常见问题,还有最全面的学习资源清单。

  编写:ConsenSys,以太坊生态孵化器

  编译:Perry Wang

  

  以太坊 2.0 是什么?

  以太坊 2.0,也被称为 Eth2 或 「宁静(Serenity)」,是以太坊区块链的下一次重大升级。以太坊 2.0 分多个「阶段」发布,从 2020 年的「阶段 0」开始。每个阶段会以不同方式改善以太坊的功能与性能。

  有关以太坊 2.0 的更多信息

  · 非技术性的介绍,请参阅

  预测 ETH 2.0 在 2020

  https://www.attestant.io/posts/anticipating-ethereum-2-in-2020/

  Eth2 五大误读

  https://medium.com/@trenton.v/eth2-misconceptions-top-5-6edafaeccac1

  · 偏技术性的介绍:请参阅

  以太坊 2.0 开发手册

  https://notes.ethereum.org/@serenity/handbook

  以太坊 2.0 介绍

  https://hackmd.io/@benjaminion/eth2_info

  以太坊 1.0 和 以太坊 2.0 之间有什么区别?

  以太坊 2.0 引入了以太坊 1.0 不具备的两个主要改进:权益证明(PoS)和分片链(Shard Chains)。

  权益证明:目前以太坊 1.0 是基于一种工作量证明(PoW)的共识机制运行的。PoW 依靠物理算力(矿工)和电力(工作量),在区块链上生成区块。而权益证明(Proof of Stake,PoS)是一种升级,可以带来更高的安全性、可扩展性,并节省能源。PoS 不依靠物理矿工和电力,而是依赖验证人(虚拟矿工)和 ether 押金。请参阅下文「什么是权益证明」一节了解更多细节。

  分片链:分片链是一种可扩展性的机制,能极大提升以太坊区块链的吞吐量。当前,由连续区块组成的单条区块链的确非常安全,并且信息易于证实。但是,由于需要每个完整节点处理和验证连续区块中的每一笔交易,快速处理交易的能力受到了制约——尤其是在主网活动频繁的时候。

  分片链是一种将以太坊区块链「拆分」的机制,可以将数据处理的职责分配给多个节点。这样一来,交易就可以并行而不是连续地处理。每条分片链就像新添加了一条车道,将以太坊从单车道升级为多车道的高速公路。更多车道和并行处理会带来高得多的吞吐量。分片链有望在以太坊 2.0 的阶段 1 推出。

  非技术性信息,请参阅

  通往以太坊 2.0 的路线图

  https://consensys.net/blog/blockchain-explained/the-roadmap-to-serenity-2/

  以太坊 2.0 完全指南

  https://medium.com/chainsafe-systems/ethereum-2-0-a-complete-guide-d46d8ac914ce

  偏技术性介绍,请参阅

  Proof of Stake FAQ

  https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Proof-of-Stake-FAQ

  Sharding FAQ

  https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Sharding-FAQ

  Vitalik Buterin 撰写的 Eth2 图景

  https://twitter.com/vitalikbuterin/status/1240365047421054976

  以太坊 2.0 的路线规划图是什么?以太坊 2.0 具体分哪几个阶段?

  以太坊 2.0 计划至少分三个阶段推出:阶段 0、 1 和 2。阶段 0 计划 2020 年启动,阶段 1 和 阶段 2 将在未来几年发布。

  阶段 0:以太坊 2.0 的第一阶段,信标链(beacon chain)将会实施。信标链存储和管理验证人的登记信息,将为以太坊 2.0 实施 PoS 共识机制。以太坊原来的 PoW 链将会继续运行,与新的以太坊 PoS 链并肩前行,以确保数据的连续性不会被中断。

  阶段 1:这是以太坊 2.0 的第二阶段,可能会在 2021 年推出。阶段 1 的主要提升是与分片链的整合。分片链是以太坊区块链的一种扩容机制,将之「拆分」成 64 条不同的链,允许并行交易、存储和处理信息。按最保守的估计,其吞吐量将是以太坊 1.0 的 64 倍,但其设计目标是让数据应对能力比以太坊 1.0 高出数百倍。

  阶段 2:以太坊 2.0 的第三阶段,可能会在 2021 或 2022 年启动。与上述两个阶段相比,该阶段的定义不太明确,但会涉及添加 ether 帐户,启用转账和提款功能,实施跨片(cross-shard)的转账和合约调用,构建执行环境以便以太坊 2.0 上可构建可扩展的应用,还有将以太坊 1.0 链整合进以太坊 2.0,让 PoW 机制最终可以关闭。

  在阶段 2 完成后,有计划进一步改进相关的研发工作。Vitalik 在 easy-to-digest diagram 一文中对某些改进提出了他的洞见。

  有关以太坊 2.0 路线图的更多信息:

  非技术性的评论,请参阅 The Beacon Chain Explainer You Need to Read

  https://ethos.dev/beacon-chain/

  偏技术性的评论:请参阅 Eth 2.0 Phases

  https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/ethereum-2.0/eth-2.0-phases/

  以太坊 2.0 完工时会发生哪些变化?会有哪些改进?

  以太坊 2.0 主要会提升以太坊主网的可扩展性、吞吐量和安全性。以太坊 2.0 不会清除以太坊 1.0 链上的任何数据历史、交易记录和资产所有权。将成为以太坊 2.0 支柱的信标链,会完全支持现有的以太坊 1.0 链的功能,确保连续性。以太坊主力开发人员 Joseph Chow 提供了一个类比来帮助理解以太坊 1.0 和以太坊 2.0 的差别,他将之描述为一条路 vs. 一条高速公路。

  要了解以太坊 1.0 和 2.0 之间的区别,更多信息可参见:

  非技术性的评论,请参阅 ETH To ETH2: The Same Asset, Evolved

  https://www.attestant.io/posts/eth-to-eth2/

  偏技术性的评论:请参阅 Eth1 <-> eth2 Merge 和 The eth1 -> eth2 transition

  https://ethresear.ch/t/alternative-proposal-for-early-eth1-eth2-merge/6666

  https://ethresear.ch/t/the-eth1-eth2-transition/6265

  现有的以太坊 1.0 链会发生什么变化?

  目前的规划是:当阶段 1 启动时,现有的以太坊 1.0 链实际上将成为以太坊 2.0 上的第一个分片。届时以太坊 1.0 链会保持现状继续运行,并进行性能改善,使其最终能成为以太坊 2.0 的一个分片。

  有关以太坊现有链的未来,更多信息如下:

  非技术性的评论,请参阅 Eth1 to Eth 2 Transition Metaphor

  https://twitter.com/JimmyRagosa/status/1189917753907535873?s=19

  更偏技术性的评论:请参阅 Eth1 <-> eth2 Merge 和 The eth1 -> eth2 transition

  https://ethresear.ch/t/alternative-proposal-for-early-eth1-eth2-merge/6666

  https://ethresear.ch/t/the-eth1-eth2-transition/6265

  以太坊 2.0 的发布日期是?

  以太坊 2.0 的「阶段 0」将在 2020 年启动。「阶段 1」预计在 2021 年。「阶段 2」及更远的规划预计在 2021 年或以后。

  有关以太坊 2.0 启动的更多信息:

  非技术性的评论,请参阅 Anticipating Ethereum 2 In 2020

  https://www.attestant.io/posts/anticipating-ethereum-2-in-2020/

  更偏技术性的评论:请参阅 Ethereum 2020: A Roadmap & Outlook

  https://ethos.dev/ethereum-2020-roadmap/

  什么是权益证明?

  权益证明(PoS)是以太坊 1.0 现有的工作量证明(PoW)共识模型的一次升级,可以带来更高的安全性和可扩展性。

  PoS 是一种共识机制,依赖于验证人和质押的 ETH 来确保区块链上区块的连续性,它是分片的必经之路。验证人,是被选出来让区块链延续的人,他们将 32 个 ETH 存入(或者说「质押」)存款合约。基于连续运作,从所有验证人中随机产生一组验证人,他们将获得产出下一个区块的机会。一旦某位验证人成功验证了一个区块,他将获得一笔 ETH 奖励。如果某验证人试图破坏该区块链真实的连续性,其存款将被「罚没」(slashed),这意味着他将损失质押的 32 个 ETH 的部分或全部。

  与 Pow 更抽象的损失电力成本相比,这一机制带来了更具加密经济特性的安全性。PoW 挖矿需要巨额的硬件投资和大量电力,而以太坊 2.0 的质押只需要一台家用笔记本电脑(有些软件客户端的目标是更轻量化,甚至可以在手机上运行),这就降低了参与共识过程的门槛,从而增加了网络的去中心化程度。PoS 将在以太坊 2.0 的「阶段 0」上线。

  有关以太坊 2.0 启动的更多信息:

  非技术性的评论,请参阅 Staking On Ethereum 2.0

  https://www.youtube.com/watch?v=mnRfRF5vkwc

  更偏技术层面的评论:请参阅 Proof of Stake FAQ 和 A Proof of Stake Design Philosophy

  https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Proof-of-Stake-FAQ

  https://medium.com/@VitalikButerin/a-proof-of-stake-design-philosophy-506585978d51

  我能「买」以太坊 2.0 的 ether 吗 ?

  不可能购买以太坊 2.0 的 ether,因为不会发行某种新的 ETH 代币。其实,用户可以将 ETH 存入以太坊 2.0 的存款合约。目前,这被规划为一种单向的、不可逆转的交易。

  ETH 持币者有两种方式可以参与以太坊 2.0 的质押和获利。第一种,ETH 持币者可以运行自己的验证人节点,即在网络上质押 32 倍数的 ETH。运行自己的验证人节点,意味着你有责任验证和组织区块——如果不履行责任会面临 ETH 被罚没(参阅「质押奖励」FAQ)。ETH 持币者的另一种选择,是通过某个质押服务提供者来获得回报,或者以小额 ETH 加入一个质押池,在后一种情况下,任何人都可以质押自己力所能及的小额 ETH,并获得与其贡献比例对应的回报。

  有关以太坊 2.0 质押问题的更多信息 :

  与技术关联较低的评论,请参阅 Evaluating Staking Services

  https://www.attestant.io/posts/evaluating-staking-services/

  更偏重技术层面的评论:请参阅 Two-way Bridges Between Eth1 and Eth2

  https://ethresear.ch/t/two-way-bridges-between-eth1-and-eth2/6286

  怎样才能成为以太坊 2.0 的验证人?

  从 PoW 到 PoS 的转变,将为 ETH 持币者创造一种独特的生财之道。ETH 持币者可以成为以太坊网络上的验证人,质押其 ETH,当成功验证和证明一个新区块后就可获得 ETH 奖励。

  只要质押 32 个 ETH,就可成为以太坊 2.0 的验证人。这可以通过两种方式实现。你可以运行自己的验证节点,质押你的 ETH。第二种选择是使用某个质押服务提供者来质押你的 ETH。在以太坊 2.0 启动的数周或数月前,可能会出现一些质押服务提供商。他们会提供托管和非托管两种质押服务。

  有关成为以太坊 2.0 验证人的更多信息:

  与技术关联较低的评论,请参阅 What is Ethereum Staking 和 Evaluating Staking Services

  https://ethstaking.io/what-is-ethereum-staking/

  https://www.attestant.io/posts/evaluating-staking-services/

  更偏重技术层面的评论:请参阅 Staking on Eth2 #0 和 Staking on Eth2 #1 [Incentives]

  https://blog.ethereum.org/2019/11/27/validated-staking-on-eth2-0/

  https://blog.ethereum.org/2020/01/13/validated-staking-on-eth2-1-incentives/

  在以太坊 2.0 上质押如何获得回报?

  作为以太坊 2.0 上的一名验证人,你可以从发起和证明该链的下一个区块的工作中获得 ETH 奖励。

  奖励是根据 epoch 完成后的网络状态而动态计算的。网络级的奖励发放率是所抵押的 ETH 总量、验证人在线的平均百分比的函数。各个验证人的回报率取决于验证人运行的数量,以及验证人运行时间的百分比。

  每个 epoch (384 秒?6.5 分钟)中,扣除罚金后的奖励会发送给验证人。因此当你被随机选择为验证人时,你预期获得的奖励可能不同于你实际获得的奖励。请参阅 Ethereum 2.0 Calculator ,了解在以太坊 2.0 上进行质押所获得的奖励的各类型。

  有关以太坊 2.0 奖励机制的更多信息 :

  与技术关联较低的评论,请参阅 Ethereum 2.0 Validator Costs 和 Ethereum 2.0 Calculator

  https://www.attestant.io/posts/exploring-ethereum-2-validator-costs/

  https://docs.google.com/spreadsheets/d/15tmPOvOgi3wKxJw7KQJKoUe-uonbYR6HF7u83LR5Mj4/edit#gid=1548910165

  更偏重技术层面的评论:请参阅 Staking on Eth2 #0 和 Staking on Eth2 #1 [Incentives]

  https://blog.ethereum.org/2019/11/27/validated-staking-on-eth2-0/

  https://blog.ethereum.org/2020/01/13/validated-staking-on-eth2-1-incentives/

  在以太坊 2.0 质押 ETH 和成为一名验证人有什么风险?

  出任验证人的一大好处是可以获得 ETH 奖励。不过,风险则是可能因为「罚没」机制而损失自己质押的 ETH。只要小心一点,这个风险几乎可以忽略不计。验证人损失资金的第一种可能情况是下线、没能正确履行相应职能。这会带来较小的惩罚:大致相当于你本该获得的奖励。

  只要你参与了至少 50% 的时间,就不会失去你质押的资金。损失资金的另一种可能,是发布了有关该链的矛盾信息。在这种情况下,验证人将被罚没资金(slashed)并被踢出系统。罚没的金额在 1 ETH 到全部质押资金之间,具体取决于其他因素。人们很容易避免被罚没资金,除非验证人故意作恶,否则绝不应该发生这种惩罚。

  关以太坊 2.0 奖励机制的更多信息:

  与技术关联较低的评论,请参阅 Ethereum 2.0 Validator Costs

  https://www.attestant.io/posts/exploring-ethereum-2-validator-costs/

  更偏重技术层面的评论:请参阅 Staking on Eth2 #1 [Incentives]

  https://blog.ethereum.org/2020/01/13/validated-staking-on-eth2-1-incentives/

  在信标链上,我怎样会被选中提议和证明一个新区块?

  在存款合约中登记你的 32 个 ETH 质押后,你的验证者人身份将被激活,信标链将不时向你指派任务。每 6.4 分钟(一个 epoch 一次),验证人将被征召去证明信标链上的区块,并从全体验证人中随机选取某些人,让他们定期提议区块。如果总共有 100,000 名验证人,那么,平均每两周一次,作为验证人的你将被要求来提议一个新区块。这个过程完全是自动的,全部由验证人软件来操作。

  有关信标链中证明区块的更多信息:

  与技术关联较低的评论,请参阅 Ethereum 2.0 Validator Costs

  https://www.attestant.io/posts/exploring-ethereum-2-validator-costs/

  更偏重技术层面的评论:请参阅 Staking on Eth2 #1 [Incentives]

  https://blog.ethereum.org/2020/01/13/validated-staking-on-eth2-1-incentives/

  信标链的启动需要多少 ETH?

  信标链的启动至少需要 16,384 个验证人,这意味着质押总量为 524,288 ETH。只有当信标链达到创世门槛,才会开始分配质押奖励。

  有关信标链中证明区块的更多信息,请参阅:The Annotated Specification

  https://benjaminion.xyz/eth2-annotated-spec/phase0/beacon-chain/configuration/#min_genesis_active_validator_count

  我现在持有的 ETH 会受怎样的影响?

  对于你目前持有的 ETH ,无需进行任何特别的操作。它们在以太坊 1.0 链上依然可以继续使用。在某个时间节点,以太坊 1.0 链会变成以太坊 2.0 的一部分,你的 ETH 将会一如既往的发挥功能,你无需做任何事情。

  想要参与质押的人,可以通过将 ETH 存入以太坊 1.0 链上的验证人存款合约,就可成为以太坊 2.0 信标链上的一名验证人。存入的 ETH 会变成以太坊 2.0 信标链上的一个验证人账户余额。此过程是不可逆转的。在「阶段 0 」,转账功能不可用,因此,验证人将不得不等待,直到「阶段 2」,即提取到某个特定分片的功能实现时,到那时候,你的 ETH 质押和积累的奖励,才在以太坊 2.0 中完全可用。

  有关 ETH 的更多信息:

  与技术关联较低的评论,请参阅 ETH To ETH2: The Same Asset, Evolved

  https://www.attestant.io/posts/eth-to-eth2/

  更偏重技术层面的评论:请参阅 Ethereum 2.0 Economics

  https://docs.ethhub.io/ethereum-roadmap/ethereum-2.0/eth-2.0-economics/

  谁在开发以太坊 2.0?

  有几百人!这项工作的大部分是以太坊基金会的研究团队在领导和协调,但其他很多研究和实施团队也做出了实质性贡献。主要工作在于协作,以定义以太坊 2.0 的具体指标,这些指标在以太坊基金会 GitHub 页面上维护。七支独立团队正在以不同的编程语言、针对不同的用例而搭建以太坊 2.0 客户端,并不断就设计和具体细节给予反馈。

  有关以太坊 2.0 开发者的更多信息 :

  与技术关联较低的评论,请参阅 Eth2 for Dummies 和 The Ethereum Bazaar Model

  https://medium.com/@chromaticcapital/eth2-for-dummies-11ff9b11509f

  https://www.coindesk.com/ethereums-bazaar-development-model-will-pay-off-in-2020

  更偏重技术层面的评论:请参阅 The Ethereum 2.0 Github

  https://github.com/ethereum/eth2.0-specs

  Vitalik 对当前以太坊 2.0 的进度怎么看?

  Vitalik 不久前对以太坊 2.0 的进展和路线图发了推文,请参阅他的想法:the next 5-10 years of Ethereum。

  https://twitter.com/vitalikbuterin/status/1240365047421054976

  我在哪里能了解有关以太坊 2.0 的更多信息?

  对于有兴趣关注以太坊 2.0 开发最新进度的人,技术和非技术方面都有海量的资源可供查阅。

  可作为入门资源的一个档案库是(ConsenSys 协议工程部门 PegaSys 成员) Ben Edgington 在 HackMD 上的 Ethereum 2.0 Info 资料库。Ben 收集的信息包括以太坊 2.0、其发展阶段及路线图的入门级、中级和深度解释。

  https://hackmd.io/e4cNiocFTiS67j6yJ_XHPw?view

  要想及时了解以太坊 2.0 的进展,这些资源也是不错的选择:What’s New in Eth2, EthResear.ch 和 EthHub

  https://eth2.news/

  https://ethresear.ch/

  https://ethhub.io/

  以太坊区块链有怎样的升级历史 ?

  以太坊自 2015 年 7 月主网公开发布(称为 Homestead)以来,经历了四次有计划的升级。四次升级依次为:家园(Homestead)(2016 年 3 月)、大都会拜占庭(Metropolis Byzantium)(2017 年 10 月)、大都会君士坦丁堡(Metropolis Constantinople)(2019 年 2 月),以及伊斯坦布尔(Istanbul )(2019 年 12 月) 。这些升级逐步提升了以太坊 1.0 链的性能,并为以太坊 2.0 搭建好舞台。

  有关以太坊 2.0 开发者的更多信息,请参阅 A Short History of Ethereum

  https://consensys.net/blog/blockchain-explained/a-short-history-of-ethereum/

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