成都联安：以太坊2.0技术解析

就在刚刚过去的7月31日，市值第二大加密货币以太坊迎来了5岁生日。 随着以太坊的不断发展，各行各业对以太坊的关注度也越来越高，用户和应用的不断激增也让大家对以太坊2.0的呼声不断高涨。

什么是以太坊 2.0？

以太坊 2.0 是计划中的以太坊替代品。

随着DeFi等项目的快速升温，以太坊上的交易量不断激增，这使得交易费用不断上涨，交易时间不断增加。 总的来说，目前的以太坊 1.0 已经难以满足用户的使用和开发需求。

今年4月，信标链创建创世区块，“0阶段”正式启动测试。 以太坊2.0网络启动协调员Danny Ryan也在论坛上初步宣布，以太坊2.0的最终测试网预计将于8月初正式启动。 这也意味着以太坊2.0近在咫尺。

以下是以太坊 2.0 的设计目标：

图1

1.让它更简洁，即使会影响一些效率

2. 在主网分区和大部分节点离线的情况下仍能存活

3、选择能抗量子计算的元器件或使用未来可以用抗量子计算元器件替代的元器件

4、使用加密技术，让验证者单位时间内参与更多的区块生成

5. 允许任何消费级PC参与分片的处理

为了实现这些目标，以太坊 2.0 使用了信标链、分片、POS 和 eWASM 等技术。 我们先来看看以太坊2.0完全实现后会是什么样子，如下图所示：

图 2

整个以太网2.0分为四层

1. POW主链层：即以太坊1.0的单链，作为底层的基础，在以太坊1.0到2.0的过渡阶段，以太坊1.0中的价值（以太币）会逐渐转移到信标链，当以太坊2.0的过渡完成后，可能会作为分片链使用，也可能会继续保留。 目前还没有确定。

2. 信标链层：该层最终会成为分片链的管理层，负责管理分片链，参与分片链之间的互通，也涉及过渡阶段的价值传递。

3、碎片链层：64条不同的链，同一条信标链通信、存储数据、运行合约等以太坊技术，每条链相当于一个以太坊1.0。

4. 虚拟机层：eWASM 虚拟机，运行智能合约的执行环境，建立在分片之上。

以太坊2.0的关键技术

鉴于区块链不可篡改的特性和漏洞（The DAO）的影响等以太坊技术，以太坊1.0到2.0的过渡期将持续2年左右，分阶段进行。

Phase 0：主要实现信标链和以太坊1.0中的部分价值转移。

第一阶段：主要实现分片，逐步将区块链1.0上的数字资产转移到分片上

Phase 2：主要实现eWASM虚拟机

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由于phase 2的具体实现还不清楚，我们主要对phase 0和phase 1的技术实现进行简单的分析。

信标链和POS

信标链是基于POS（Casper FFG）机制的区块链单链。

在实现Casper FFG共识时，定义了“验证者”和“提议者”两个角色。 一个节点要想成为“验证者”，需要至少抵押16ETH给以太坊1.0中的一个智能合约，智能合约触发一个事件，信标链检测到该事件并将地址添加到“验证者”列表中。

信标链随机分配“验证者”给分片来完成他们的工作。 信标链在出块时，从“验证者”中随机选择一个“提议者”，“提议者”提出一个区块，由“验证者”进行验证。 信标链将监控所有“验证者”和“提议者”。 如果他们诚实地完成工作，他们将获得奖励（相当于挖矿）。 如果他们作恶，他们抵押的 ETH 将被没收。

在实现信标链时，分片链上的世界状态是在定义信标链上保存的数据时定义的。 当分片链上的世界状态发生变化时，信标链上就会产生一个新的区块。 只有信标链上记录的分片的世界状态才是公认的不可逆区块数据，如下图所示：（蓝色表示信标链；绿色表示分片链；黄色表示已经确认的分片链区块通过信标链）

图 3

碎片化

分片是不同的子区块链。

分片的实现实际上是基于地址的。 这里我们可以假设：我们定义以0x00开头的地址为分片1，以0x01开头的地址为分片2。以此类推，我们可以有16*16=256个分片。

当节点1被信标链分配给分片1时，节点1只会打包交易地址以0x00开头的地址交易，其他地址开头的交易将直接丢弃。 这样就抽象出了不同的分片，整个区块链也就抽象成了不同的分片。

以太坊 2.0 的展望

以太坊 2.0 将是一个与以太坊 1.0 完全不同的系统，可能会在未来几年内正式推出。 我们应该在以太坊2.0正式上线前了解其功能特点，才能更好地迎接区块链新浪潮。