ETH:一文圖解以太坊發展路線

以下內容改編自 4 月 9 日 (周五) 的演講

本文講的是通往以太坊的未來之路。Eth2 開發者團隊將當前的以太坊稱為 “eth1”，也就是現在我們所熟知的 PoW 鏈。而未來的以太坊既不是 eth1，也不是 eth2，而是...以太坊：

讓我們來梳理一下現在的以太坊：

圖：當前以太坊 (eth1鏈) 的運作方式

用戶想要做一些事情 (“進行交易”)，因此將其交易發送給礦工，礦工把它們打包成塊并添加至一條不斷增長的鏈中。礦工運行 PoW 共識機制 ，以決定誰來添加下一個區塊， 并執行區塊中的交易，以確保交易是有效的。

圖：PoS 機制代替 PoW 機制

PoW 也不全是糟糕的，但我需要一個吸引人的題目

PoW 需要大量硬件運行密集的計算，造成了過高的能量消耗。我們并不會像大多數加密貨幣批評者那樣談論資源浪費 (他們通常的說辭是“為什么我們要用一種消耗國家資源的支付系統”？)，我們所倡導的是，既然我們能夠以相對較小的消耗去做同樣的事情，那我們就應該這樣做。

馬斯克：祝賀SpaceX團隊完成了令人興奮的星艦發射測試:金色財經報道，馬斯克在社交媒體上表示，祝賀SpaceX團隊完成了令人興奮的星艦發射測試，為幾個月后的下一次發射測試學到了很多東西。此前SpaceX表示，星艦的試飛似乎還不夠令人滿意，星艦飛船發生了非計劃內的解體。團隊將繼續審查數據并為我們的下一次飛行測試努力。[2023/4/21 14:16:57]

所以我們選擇向 PoS 過渡，僅用一個小型服務器代替大量的挖礦設備，用驗證者代替礦工。

圖：如果他們沒有做好第二步的驗證工作，他們將會損失資產

那第二步是怎樣運作的？驗證者到底在驗證什么？

圖：將以太坊的活動分為兩部分 (共識層和執行層)

共識層確保每個人就某個正確的數據達成一致。而執行層實際上會解釋這些數據，使其有意義。“數據”即與區塊鏈任何形式的交互，如，部署一個合約、在交易所進行交易、發送支付交易等等...

區塊鏈的核心是在鏈中添加新的區塊。當有新的區塊添加時，該區塊之前的狀態會向區塊后的狀態遷移。這個狀態匯總了從區塊 0 到 N 的所有數據。

歐盟下屬機構編寫的報告呼吁對交易所用戶身份進行嚴查:金色財經報道，歐盟委員會資助的一份報告呼吁對加密貨幣交易所用戶進行更嚴格的身份檢查，確保交易所、經紀人和自動取款機的用戶在兌現非法收益時能夠被識別出來。報告還表示，完全禁止使用加密貨幣對遏制暗網活動無濟于事，執法部門需要對正在使用的技術以及進行此類調查所需的新調查技術進行培訓。[2023/4/12 13:59:31]

例如，如果該狀態保存著記錄 Alice 和 Bob 余額的賬本，而新區塊包含了 Bob 向 Alice 支付 10 代幣的記錄，那么這個新區塊被添加至區塊鏈之后，狀態將會記錄新的余額信息。“State after block N+1” (區塊 N+1 之后的狀態) 那個圖中右邊的虛線斑點就代表著添加了新區塊之后的變化，這時可能會修改現有狀態 (例如，Alice 和 Bob 的余額)，或創建新的狀態 (部署一個新的合約，或將 Carol 添加到賬本...)

第一步將共識層與執行層解耦；第二步從 PoW 向 PoS 轉移

Rollups 和 eth2 主要為了解決上圖計劃中的第一點：去除共識層與執行層的相關性。那么這項工作的進展如何？

ParaSpace：用戶資產安全且沒有NFT受損，目前正著手修補漏洞:金色財經報道，ParaSpace 在社交媒體上公告表示，團隊已經與 BlockSecTeam 一起確定了 ParaSpace 協議早前發生的漏洞利用的原因，目前 ParaSpace 上的所有用戶資金和資產都是安全的，沒有 NFT 受到損害，協議的經濟損失也很小。由于 BlockSecTeam 團隊采取的迅速行動，及時挽救利用者試圖從協議中提取的 2909 枚 ETH。

協議的總損失大約是 50 - 150 枚 ETH 損失，這是由于在利用過程中利用者在 Token 之間交換造成的滑點。ParaSpace 將把這些資金償還到協議中，確保沒有資產丟失。[2023/3/17 13:11:15]

圖：第一步已完成

自 2020 年 12 月以來，我們同時擁有著兩條鏈在進行：

第一條，是 PoS-共識鏈 (又名，信標鏈)

第二條，是我們可靠的 PoW-共識+執行鏈 (又名，eth1)

他們同時運行，但他們也可以相互通訊。但是，目前還沒有實現這種功能...

圖：如何成為一名驗證者

想要成為 PoS-共識的驗證者，PoW-共識+執行鏈上的用戶需要在存款合約中鎖定 32 ETH，這會自動轉移到 PoS-共識鏈中。一旦驗證者被激活，他們就可以開始驗證工作和獲取獎勵了。

Flare Network與Lena Instruments聯合推出去中心化眾籌平臺CloudFunding:8月30日消息，區塊鏈網絡Flare Network與瑞士區塊鏈軟件與基礎設施公司Lena Instruments共同推出去中心化眾籌平臺CloudFunding。CloudFunding是Fl??are產品套件的新產品，其設計以加密項目貢獻者的利益為核心，CloundFunding為投資者提供了獨特的優勢，即能夠在保留本金的同時訪問項目。

CloudFunding解決了高風險眾籌問題，確保貢獻者始終持有其本金投資。通過CloudFunding，貢獻者可以自由地將主要貢獻產生的1%到100%的獎勵用于他們選擇的項目。更重要的是，貢獻者將能夠訪問項目代幣的IOU，該IOU在代幣生成和上市活動之前可用。IOU代幣將作為雙方關系的官方標志，并可存儲以證明貢獻。（Crypto-News-Flash）[2022/8/31 12:58:44]

圖：合并

這種無法通訊的情況希望不會持續太久。“合并”將 PoS-共識鏈和 PoW-共識+執行鏈永久地橋接起來，也就是說驗證者可以為執行層生產區塊。合并后，我們擁有兩種鏈：

一條基于 PoS 的執行鏈 (即 “eth1” 鏈)

市場消息：馬來西亞與澳大利亞、南非研究數字貨幣問題:7月14日消息，有市場消息稱，馬來西亞與澳大利亞、南非研究數字貨幣問題。（金十）[2022/7/14 2:12:04]

合并之后，PoS-共識鏈的驗證者將能夠贖回以及提現他們的質押存款和獎勵，并將其發送回到基于 PoS 的執行鏈中。

因此我們需要從 PoW 環境中轉向完全成熟的 PoS 環境。但是請注意，這一轉變并沒有怎么提高區塊鏈的帶寬 (一個區塊打包多少執行交易)，這是分片要解決的問題。在此之前，讓我們來討論一下，當我們只有一條執行鏈時，有哪些方法可以提高執行的可擴展性。

圖：將執行放在鏈下；將數據放在鏈上

(顏色總結：共識=紫色，執行=綠色，數據=黃色)

說到 rollups，這是眾多可用的擴容解決方案之一，但從協議設計的角度來看，這種解決方案可能提供了最優的折衷方案。這種方案的想法很簡單：通過將數據存儲在鏈上 (這些數據用于重建狀態轉移的執行) 來綜合地處理狀態轉換，并且將狀態的執行放到鏈下。如果有人不同意執行的結果，或者有人一開始就忘記執行，數據就在鏈上供所有人使用 (可以重新計算)，這是完全無需許可的！

更準確地說，執行所需的數據 (交易輸入) 與其載體 (交易) 分離，并以節省空間的方式 “捆綁”起來。同時，rollups 在執行鏈 (eth1) 之外運行，提交并執行數據。

圖：已有幾個 rollups 方案部署，還要更多正在研發中

用戶需要往執行鏈 ("eth1") 上的 rollup 合約質押一筆資產，才能夠進入到 rollup 里，用戶可以在里面進行交易。完成之后，用戶可以將資產從 rollup 中轉回到執行鏈中。

Rollups 的替代方案是什么？大家看一下上圖，讓我們來假設一下，如果我們用一串串平行的紅色來代替那些垂直的黃色鏈會怎樣？比如說，如果我們復制了幾條 eth1 鏈，然后它們之間并排運行會怎么樣？

這里的問題是如何處理并行運行的多個執行鏈。如果某條鏈上發生了什么事情，而其他人需要知道怎么辦呢？這是分片面臨的一個非常棘手的問題，或者說對于在多個鏈中執行的方案來說都需要克服的問題。

"Rollups 之間并沒什么不同"，讀者可能這么認為，本質上來說這沒什么錯。但是當你想要從一個 rollup 轉到另一個 rollup 上進行交易時，同樣棘手的問題又出現了。然而，關鍵在于，現在已經存在幾種 rollup 設計了，并且這些解決方案的可探索空間仍非常廣泛。既然如此，為什么不讓 rollups 先進行試驗，然后再引入一種協議級別的方法呢？

這讓我們來到了...

圖：使用分片來存儲 rollup 發布的數據

讀者應該聽說過區塊空間不足的事吧？Rollups 確實需要發布它們的數據，但是 eth1 區塊空間十分稀缺！而且，就像我們所討論過的，跨分片是非常難的。那為了解決這個問題，我們可以用分片來保存 rollup 需要發布的數據。屆時很可能會有 64 個分片，即現在可用帶寬的 64 倍。而且一個分片區塊可能會比 eth1 鏈區塊當前能夠容納更多的數據量。

我需要強調一下，這并不意味著我們將永遠排除執行分片這個方案。以 rollup 為中心的以太坊路線圖是我們中短期的發展目標，直到我們找到更好的加密基元，以保證能夠實現跨多條鏈的執行分片。這個方案很吸引人，需要團隊很多人花費很長的時間去研究。與此同時，我們可以使用 rollups。

圖：每個 rollup 都有自己的執行環境

這方面還有很多工作要做！首先我們不要忘記，“合并”和“數據分片”都是非常復雜的工作，需要多個團隊同時從事其中一項或兩項工作。但在 rollup 方面，也仍有一些有趣的問題有待探索，我僅列出了一部分：

實現用戶和 rollups 之間的大規模遷移是一個很酷的概念。如果用戶有足夠多的公共交通工具令其往返 Layer1 ?(eth1) 和 Layer2 (rollups)，那么為什么還要自己開車往返呢？這非常不經濟。

如果用戶覺得可以在另外一個 rollup 上做一些更酷的東西 (ta 所在的 rollup 是沒有的)，難道 ta 一定得先提現至 L1，然后再從 L1 中存款進這個 rollup 中嗎？這未免太浪費了。

對于當前的鏈上操作來說，rollups 極大地提高了網絡帶寬，這是毫無疑問的。但是 rollups 仍不是用戶所期望的無限高速公路那樣。仍有很多人想要在 rollups 上做很多事情，有時甚至是同時做的！因此 rollups 將不可避免地面臨擁堵問題，但與 L1 這個尤其擁堵的市場不同 (很快就會上線 1559 了)，rollups 的可探索空間更加廣泛。

說到擁堵問題，雖然這更特定于協議層面，但是我們還將看到 EIP-1559 扮演交通警察的角色，來規定每個數據分片上發布多少數據，確保驗證者可以處理這個數據量。如果讀者覺得 eth1 上運行 EIP-1559 很酷，那么請期待屆時會在 64 條分片鏈上同時運行 1559。那么，rollups 應該在哪里發布它們的數據呢？是僅發布在單個分片上，使數據僅在該分片上可獲取？還是說發布在多個分片上，這樣就可以受益于計劃推出的“錯開分片區塊生產” (shard staggering) 方案？這個方案由 Vitalik 提出，即分片輪流出塊，這樣發布數據時，距離新區塊的生成時間為幾百毫秒以內，這對于需要“快速敲定”的應用來說是理想選擇。

特此感謝 Danny Ryan 和 Sacha Saint-Leger 的建議。

我聽說 PoW 不是一種共識算法，但我認為如果使其定義超載了，將其描述為共識機制是沒有問題的。

PhiGo 在推特寫道，合并后 (PoW 退出以太坊) 不一定就可以提取質押存款。的確，目前合并計劃更專注于合并部分，而“提款”問題是一項獨立但相關的研究工作。

來源 |?barnabe.substack.com

作者 |?Barnabé Monnot

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