行走笔记：以太坊2.0将至，详解信标链与staking(上篇）

以太坊2.0应该会成为2020年下半年一个值得期待的主题。这周金色财经围绕以太坊2.0举办了一系列的圆桌直播，邀请区块链行业精英详解以太坊2.0时代的N种可能。行走会分三到四期分享这些内容。希望用心阅读的你，能比其他散户早一点关注或者对以太坊2.0多一份敏感。

以下，Enjoy:

活动主题：详解以太坊2.0时代的信标链与 staking

参与嘉宾：

OKEx矿池运营总监 林晗

星火矿池ETH2.0首席技术研究员 喵叔

准共识资深分析师 李自鹏

ETC亚太社区负责人 胥康

主持人：

问题一：期待已久的以太坊2.0预计很快要面世。首先请问各位，为什么要引入以太坊2.0？以太坊2.0相对于以太坊1.0最主要的改进在哪里？

林晗：

要理解为什么引入以太坊2.0，首先要明白2.0之前的以太坊、或者现在的以太坊究竟是什么。

现在以太坊的主网上线于2015年，采用PoW共识机制。获得原生以太坊的方式和获得原生比特币的方式类似，是通过运行一台以太坊矿机、接入电源并运行相应的算法。以太坊是Ethash，比特币SHA256。

和比特币明显不同的几点：一是以太坊无限挖矿，而比特币已经预先设定好了发行数量，是通缩模型；二是以太坊上可以运行智能合约。

以太坊2.0和现有以太坊网络的最大区别在于，改用PoS机制代替PoW机制来对交易顺序达成共识。

PoS机制也是很多知名币种采用的共识机制。比如说EOS、XTZ等。

PoS和PoW的显著的区别在于，PoW机制的网络中，是算力决定话语权；在PoS机制的网络中，是持币的数量和时间决定话语权。

在PoW机制中，拥有全网50%以上的算力，可以发起攻击；而在POS机制中想要发起攻击，必须要收集全部币量的50%以上，这样做的成本和难度相对PoW而言会更高。

以太坊2.0的目标是提高以太坊的可扩展性、安全性和可编程性。

通过“信标链+多分片链”模式，每条分片链都是一条单独的链，很多条分片链由信标链统一起来。这将有效提高整个网络的可扩展性。

以太坊2.0之所以转为POS机制，最重要的原因是出于本身性能优化的考虑。

当然，转为PoS机制的以太坊，相对于PoW机制，也会降低参与门槛，让更多的普通用户参与到整个区块链网络的治理中。

可以预见，以太坊的社区生态将来也一定会更加欣欣向荣。

喵叔：

我从相对技术的角度做些补充。简单来说，以太坊2.0预期提供链上计算的效率提升和解决可扩展性的问题。

相比于我们已经熟知以太坊1.0不断做的细小改进，2.0将带来的改变可以实际影响到每一个以太坊用户。

从结构上，它将由单链结构变为多链结构。通过分片链的引入来提供可扩展性；

共识算法将分三阶段逐步切换为完全的PoS共识，为用户直接参与链上治理提供可行性；

对开发者也有一些关键性改进，比如EⅥM将被 eWASM替换，执行环境的可配置，跨分片的合约调用等等。这些都为2.0技术创新提供了新的土壤。

李自鹏：

前两个嘉宾讲的是高大上的。我就说一些直白的。

为什么要搞ETH20？一句话：现在的ETH能用，但不好用！

你做Dapp上的交易堵的要死，链外数据往链上不好弄，也不支持Dapp治理。所以∨神要搞2.0。

以太坊创始人 Vitali在布拉格以太坊开发者会议上表示，以太坊2.0即将推出。它可以将以太坊网络处理交易的能力提高一千倍。

关于相对以太坊1.0，2.0的改进在哪里？我的看法是：相较于以前的ETH1.0，现在要搞的2.0

基本上等于“重新做人”。

此次ETH2.0更新并非是对现有网络的升级，而是完全革新以太坊的共识系统，对网络的底层协议作出重大改变。特别是此次ETH2.0将是共识协议 Casper及分片技术首次的落地，会推动区块链扩容技术向前发展，不断达到商用的标准。

相较于当前的以太坊网络，ETH2.0有如下的重大变化：

1、共识机制由PoW转移为PoS。这将是备受关注的创新型PoS共识Casper FFG算法的首次落地实现；

2、在PoW共识机制下，以太坊只有一条最长的链作为主链。而以太坊2.0网络则拥有一条信标链和1024条分片链以实现扩容。这些不同的分片链可以互相通信，并统一由主链——信标链进行控制和验证；

3、ETH2.0链上的数字资产为BETH。原来的ETH将在新的主链上无法使用。ETH的持有者只能通过销毁的方式，将ETH按照1:1方式兑换BETH。原来的ETH将被销毁，从而产生新的BETH。这个兑换机制由以太坊1.0上的智能合约完成，并受ETH2.0信标链的监控；

4、 Staking将是ETH2.0的重大功能之一。即用户可以通过质押32个BETH，成为ETH2.0信标链的验证人。

主持人：

问题二：以太坊2.0阶段多个测试网正在进行测试，不少矿池和矿工都已参加测试。请问目前测试的进展情况如何？主要遇到有哪些问题？信标链成功启动需要哪些条件？

林晗：

OKEX矿池是最早加入以太坊2.0测试网的大型矿池之一。我们在今年4月未就已经接入了以太坊2.0开发团队Prysmatic Labs开发的 Topaz测试网，也是当时全网唯一有完整主网配置的测试网。

根据我们技术人员的反馈，并没有遇到太大的问题。目前以太坊2.0的测试网已经是比较成熟的状态。

信标链成功启动的前提主要有三：

1、在ETH1.0主链上部署Eth2.0保证金合约；

2、多客户端测试网稳定运行一段时间；

3、保证金合约发布之后，至少有16348名验证者存入保证金。

目前这三个条件，除了多客户端测试网还需要继续测试和运行一段时间之外，其他条件据我所知基本可以满足。目前仅在 Topaz测试网上，验证者的数量已经超过2万。可以看到大家的热情还是非常高的。

在测试网方面，目前Witt多客户端测试网已经非常稳定。下一个测试网会在一周内发布，叫 Altona。同时，Prysmatic Labs onyx测试网也已经成功启动。

大家都在非常努力的为以太坊2.0主网的推出而努力，我们要感谢这些开发团队。

主持人：

给喵叔换个问题。以太坊2.0阶段首先启动的是信标链( Beacon Chain)，也是以太坊2.0最核心的环节。请问信标链的目标是什么？主要实现哪些功能？以太坊1.0和信标链同时运行，以太坊1.0PoW老链和信标链PoS新链之间如何交互、区块高度等数据如何同步？

喵叔：

林晗提到了一些测试网和开发团队的名字。可能不关注技术的朋友会比较陌生。没关系，我做些简单的补充。

首先需要知晓一点，以太坊2.0的客户端现在由很多家公司在共同推进。基金会在其中的作用以制定协议规范为主，具体实现由各个客户端各自完成。所以现在可以参与的测试网基本都是由各客户端自行启动。

当然也有现有的1.0的测试网，在积极参与2.0测试网。Witt就是其中之一。

以最近 Prysm启动的Onx为例，其配置已经和主网配置相同。当前测试网已经逐步开始多客户端兼容性方面的测试。Onyx是本月（6月）14号启动的，现在已经有22206个激活验证者参与，可见技术社区参与的积极性还是很高的。

那大家可能要问了，启动这么多测试网做什么？如果已经完成了，还在测什么呢？

当前还存在的问题主要是以客户端间的兼容性为主。单客户端的测试网，大多已经可用且挺好用了。

另外因为引入了BLS签名算法，所以算法规范的变更也会影响客户端的实现和彼此间的兼容性。

主持人：

这个兼容性的问题好解决吗？

喵叔：

很好解决。简单说就是你和对方说hello，对方知道你在说hello，且知道怎么回答你。这样就算兼容了。

主持人：

那兼容确实不算是一个“问题”，只是一个需要做的步骤。这么描述准确吗？

喵叔：

其实就是协议实现的方式可能有差别。需要多客户端一同测试确认不存在这个“hello”问题。

阶段0的信标链功能以存储、管理验证者的注册为主。如果一个用户期望成为2.0的验证者，他可以通过向1.0链上的存款合约( Deposit Contract)转入至少32枚以太并附带2.0链上验证者相关信息。这里的2.0信息主要是验证者信息、提款信息、签名等。这部分包括BLS签名（这个记下来，等下用来解答为什么会有人丢币）

当交易在1.0打包完成，便可以将1.0的eth转换为2.0的eth。需要注意，此过程在当前是不可逆的。这是阶段0唯一的交互方式。因为是独立的一条链，所以信标链beacon chain本身不同步1.0上的其余数据。

林晗：

信标链是整个以太坊2.0宏大规划的起点，也是核心。在整个以太坊蓝图的实现中起着至关重要的作用。

根据技术规范，以太坊2.0将分为多阶段实施：

1、Phase0 : 估计于2020年第二季度未或第三季度初交付。这阶段发布信标链并在信标链上实行PoS验证。这一阶段以太坊1.0，也就是现在PoW机制的以太坊将继续正常运行；

2、Phase1 : 预计将于2021年交付。发布分片链并允许数据存储在这些分片链上。但不在分片链上处理交易。在这个阶段，以太坊1.0可能会继续正常运行，也可能会作为特殊的分片链整合进以太坊2.0；

3、Phase2 : 预计将于2021年末或2022年初交付。允许在分片链上处理交易。在一段时间之后，以太坊1.0将作为执行环境过渡到以太坊2.0上。

信标链是一条全新的区块链。这条链承担的一个职能是让验证者可以参与质押系统、替代矿工的角色成为链的构建者。另一个职能是存储分片状态的索引。

在信标链上完成注册之后，验证者会被随机分配去为一到两个分片做验证。验证者会将他们所在分片上的数据和信标链上的数据相结合，用来形成新的区块。

也就是说，所有的分片通信都会通过信标链来完成。节点也会借此相互沟通，并合作打造一个区块链系统。

当然，这也就意味着在phase0，或者说信标链阶段的以太坊2.0，是不会和PoW老链进行交互和数据同步的。也就是信标链和现有的以太坊网络是无关联的。信标链是一条全新的区块链。

和现有以太坊网络的交互，可能要等到 phase1或者 phase2阶段才会发生。而这大概仍要1-2年甚至更长的时间。

主持人：

问题三：从Pow转向PoS，ETH持币者可以参与 Staking成为以太坊网络中的验证者获得收益。要如何成为以太坊的验证者？成为验证者有哪些机遇和风险？如何才能被选中在信标链上参与提议和证明新区块？

林晗：

成为以太坊的验证者，要求非常简单。只要你拥有32个ETH，并且质押到主网上的保证金合约中，就能获得一个验证者资格。

32个ETH是验证者的有效余额，你可以无限制地往保证金合约中转入押金，但有效的只有32个。

成为验证者的好处是可以分享验证者收益。当以太坊2.0全网质押率比较低的时候，这个收益率相对来说比较高；随着全网验证者逐渐增多，收益率最终也会下行到一个稳定的水平。

下图是以太坊2.0质押收益率函数曲线：

风险在于，如果验证者有效余额低于下限，或者出现错误或其他违规，那么会遭到罚没甚至驱逐。

验证者是随机被选中在信标链上参与提议和证明新区块的。

Eth2.0的系统中有两种基本的时间单位。时隙(slot)和时段(epoch)。时隙是12秒，这是预期可出一个区块的时间。

一个时段由32个时隙组成(因此是6.4分钟)，在一个时段中,信标链要执行所有跟链的维护相关的计算。包括：合理化及敲定新区块、给验证者发放奖励和惩罚。

每12秒提交一次验证信息验证一个区块(12秒出一个块)，验证者每6.4分钟（一个时段)要为信标链上的区块提交一次见证信息。

在全网有10万名验证者的情况下，一名验证者平均每两周将被要求提议一次区块验证。

这个大家适度理解就好，跟普通用户关系没那么大。知道上述流程是完全自动的、随机的、全部由验证者软件处理就好。

此篇内容较多，会分上下两篇分享，明天上午会输出下篇。

对于以太坊2.0，你怎么看？评论区听听你的想法？

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编译者/作者：行走

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