V神演講乾貨全送上！關於以太坊2.0，你想知道的都在這裏！
編輯 | 晉兆雨、Carol
8月8日 ，「2020以太坊技術及應用大會·中國」順利舉行。CSDN 創始人&董事長、極客邦創投創始人蔣濤、以太坊創始人Vitalik Buterin 、Unitimes、獨角時代創始人姜英英、CSDN 副總裁、通證經濟發起人孟岩、DeFi Labs創始人代世超、PChain 創始人曹鋒、萬向區塊鏈實驗室負責人杜宇、原力協定CEO&ForTube聯合創始人雷宇等26位重磅大咖出席本次大會，吸引了數千名開發者共同關注，齊聚線上共同參與這場技術盛宴。以太坊創始人、以太坊核心研究員及數位行業頂尖創始人對 DeFi、智慧合約、行業應用等方面進行了深入解析，爲開發者們帶來了一次別開生面的技術論道。
大會中，以太坊創始人 V 神針對以太坊2.0 現狀及上線問題進行了迴應，並基於以太坊1.0發展至今的歷程，梳理了以太坊生態系統在過去的五年中所取得的進步及優化。不僅如此，此次演講還深度分析了以太坊1.0到 以太坊 2.0面臨的挑戰及未來發展計劃。
演講中，V神也呼籲更多的開發者去瞭解和學習以太坊相關技術，共同參與到建設中，讓以太坊成爲一個對開發者更具價值的平臺。
爲了能夠更深入瞭解以太坊創始人 V 神對以太坊生態的規劃，本文總結了 V 神在「 2020 以太坊技術及應用大會·中國」直播中的演講精華。以太坊如何用 5 年時間從一個極客社羣成長爲「公鏈之王」？以太坊2.0 究竟進行到哪一步？以太坊接下來有何規劃？將如何與開發者一起成長？帶着這些問題，讓我們一起走近以太坊，聽聽V神怎麼說。
5年曆程，創新是堅持的方向
2020 年7月30日，以太坊迎來了它的第5個生日。以太坊專案始於2013年底，V神首次發表了以太坊的第一版白皮書，組建以太坊團隊；2014年，進行ETH衆籌。經歷了一段漫長的發展過程之後，以太坊區塊鏈最終在2015年7月30日正式發佈，從那時起，以太坊有了第一個創世區塊、發佈了鏈上的第一個智慧合約，包括一些遊戲和簡單的應用。
智慧合約不僅可以完成各種各樣的小事，也可以支撐完成非常重要的專案，例如預測市場平臺Augur最近在以太坊上發佈了其V2版本。以太坊由此開始。
伴隨着快速發展而來的，還有市場的考驗。2016年3月，以太坊經歷了第一次硬分叉——「Homestead Fork」，這是以太坊協定經歷的第一次重要改變，雖然帶來的實際變化並不大，主要是針對協定進行了幾項優化，但這表明瞭以太坊協定仍保持創新的態勢並不斷向前發展。
而現實遠比預估更加殘酷，以太坊面臨的挑戰接踵而至，DAO曾是以太坊上的第一個大應用，基本上，任何人都可以把他們的ETH放入該智慧合約。同時，把ETH放入智慧合約的人都能夠對資金的去向進行投票，這就是規模龐大的DAO——去中心化的自治組織。
然而如何保障智慧合約的安全性，對技術人員來說仍是一個難題。恰好此時DAO遭受惡意攻擊被黑，面對巨大的損失和無數的質疑，爲了一次性就扭轉了DAO被黑的影響，一個月後有了DAO分叉。不得不說，區塊鏈分叉從根本上拯救了所有人的代幣。
2017年，ETH和ETC都作爲獨立區塊鏈而存在，當時許多人都對Ico很感興趣，lco價格上漲引起了公衆的極大關注，但是從技術角度來看，最令人興奮的是以太坊「大都會」版本和硬分叉。「大都會」和硬分叉對一些高階加密操作提供了支援，由橢圓曲線到橢圓曲線配對，隱私解決方案開始得到發展。
此時，以太坊上建立了一個名爲Zcash的演示專案，第一次嘗試在以太坊上尋求隱私解決方案；此外，Aztec專案也在試圖通過零知識協定Plunk將隱私和可延伸性相結合。硬分叉使這一切成爲可能。
以太坊擴充套件
2017年底市場出現了巨大的泡沫，ETH價格開始上漲，公衆興趣也越發高漲，鏈上Gas價格也開始上漲，但以太坊區塊鏈空間不足，因此大家開始通過各種技巧參與到交易中去。人們開始擡高Gas價格和交易費用。這樣一來，在以太坊上進行交易就變得極其昂貴，實現擴充套件的重要性和迫切性開始體現出來。
首先，要加快進行以太坊1.0 擴充套件，比如通過無狀態用戶端提高ETH1.0鏈的可延伸性；此外，還要加快進行更爲徹底的改變，即始於2018年的以太坊 2.0，包括權益證明和分片。經過2018年和2019年兩年的發展，最終在2020年6月30日，代表着第一個多用戶端以太坊2.0測試網——Altona測試網正式啓動。
不論是作爲單純的研究專案，還是作爲開發專案，其都具有重要的裡程碑式意義。但是工作遠遠沒有結束，比如將於8月4日發佈的Medella網路專案已經取得了很大進展。如果測試網執行順利的話被稱爲Phase 0的以太坊2.0的第一階段主網將會在幾個月之後面世。
以太坊專案面臨的主要挑戰就是可延伸性問題，可以從Uncle Charts中看到可延伸方面的挑戰，「叔塊」是指以太坊網路中不屬於主鏈的區塊，Uncle Charts的出現是由於：一個礦工發佈了一個區塊，然後另一個礦工在此之前發佈了另一個區塊，有其他礦工發現了第一個區塊。叔塊的數量可以指明出塊效率低下以及以太坊網路的延遲等問題。研究發現，叔塊率一開始是比較低的，但自2016年的某個時候起它開始增高，這是由於網路上出現了持續了一個多月的拒絕服務攻擊。
提升效率
直至2017年底，人們對使用以太坊網路產生了極大的興趣，交易量驟升，日交易量首次超過100萬，伴隨快速發展的是網路處理能力逐漸力不從心。此時，日區塊量約爲6000，而日叔塊量增至2000。這意味着叔塊的數量是總區塊量的1/3或1/4，可見效率非常之低，此後用戶端在效率方面進行了一些重大改進。因此，即使現在的網路使用量是從前的10倍，叔塊率也已經下降至幾年前一樣低了。
如今， 以太坊鏈上亟待解決的問題是以太坊規模增長問題——鏈的大小，即以太坊區塊鏈的總大小以及其狀態。智慧合約數據即每個賬戶都對應的智慧合約程式碼，以太坊鏈正在持續不斷地增長，最近，Gas限額從1000萬增加到了1200萬，並且增長速度仍在加快。雖然我們有辦法可以讓使用者減少儲存數據，但其總體發展趨勢不會改變，嚴峻的挑戰依然存在。
目前，1.x專案的任務之一就是要解決這個問題，準備一個可延伸性的專案，因爲不能持續增加現有ETH 1鏈上塊的大小，一旦開始這樣做很快就會出現各種中心化產生的安全問題。短期內的辦法被稱爲roll-ups技術。roll-ups技術是一種可延伸性技術，2018年，在研究論壇上的一篇文章中首次提出了這個概念。簡單來說，roll-ups是介於ETH第一層系統和第二層系統之間的混合解決方案，其想法基於第二層系統，例如閃電網路、狀態通道、plasma，它們將所有數據都放在鏈下，所有操作都在鏈下進行，以此來提高可延伸性儘量減少使用區塊鏈。
然而，這些第二層專案會導致各種複雜的問題，因爲處理各種應用程式遠比處理簡單交易要複雜得多。這帶來了更多挑戰，Roll-up仍需使用區塊鏈，在Roll-up中恢復重要數據，鏈上每筆交易約佔10到20個位元組，這已經是非常小的數位了，因爲目前交易大多超過100位元組。
此外，在運算方面，交易的驗證過程發生在鏈下而不發生在鏈上，使用者通過zk-snark來儲存知識證明、欺詐證明或其他複雜技術，並在鏈下進行交易驗證。因此，區塊鏈儲存可以代替以太坊上的節點來儲存大量數據並進行大量運算。以太坊上的節點只需儲存少量的數據也不需要進行任何運算。這項技術能夠將可延伸性提高到每秒處理2500筆交易，已經有專案在主網上使用此技術了。其中，Loopring和Zksync是目前規模最大的兩個專案，將來還會推出更多此類專案。
以太坊2.0
以太坊 2.0，自2014年以來對以太坊 2.0的定義經歷了多次演變改進和提升，最核心的是以太坊 2.0分片和權益證明：權益證明是一種共識機制 機製，是工作量證明的代替方案，其目標是增加以太坊協定的能源效率從而消除發行大量ETH作爲獎勵的需要，爲了增加以太坊區塊鏈的安全性，當今不再需要通過每個節點來處理區塊鏈上的每筆交易，一個簡單的分片即可實現以太坊的需要，在分片系統中每個節點只需處理約1%的交易將來可能還會更少，可能未來能達到0%、1%或者5%，這極大地增加了區塊鏈的容量。
以太坊權益證明基於Casper FFG協定和LMD GHOST擴充套件，如果想瞭解Casper FFG的話，可以觀看相關論文；如果想瞭解GHOST的話，可以到網站vitalik.ca上V神發表的篇名爲《A Casper CBC Tutorial》的文章，其中提到了LMD GHOST是什麼，以及其工作原理。其核心是將兩種不同共識的優點相結合。
在過去的20到30年中間，已有大量關於採用拜佔庭容錯共識、1/3容錯是PBFT此類協定的學術研究。這種共識本身具備很多好處，但如果在位元幣和當前以太坊這樣的協定中使用基於鏈的共識的話還具有額外的優勢，能儘可能地將以鏈爲基礎的共識和傳統BFT共識的優勢相結合。
以太坊 2.0於2014年開始了此類研究並作爲2.0的一部分，首先提出的是一個罰沒（slasher）協定，針對權益證明演算法的最早期提議。有關於分片的第一篇論文發表於2016年，此後，於2017年發表了關於目前實際使用的權益證明Casper FFG的論文。由此可見，在2014年到2017年間，已經有了很多有關權益證明的分片的理論研究。
2018年，正式開始研發ETH 2，包括編寫ETH 2規範、ETH 2用戶端進而在軟體方面實現以太坊 2協定，包括Prysmatic專案、Lighthouse Nimbus Teku專案和其他的一些用戶端。既要編寫ETH2規範，又要編寫2020年執行的程式碼，通過將Gasper論文、LMD以及GHOST和Casper FFG結合。
ETH2的階段發展
在2020年6月，Phase0多用戶端測試網發佈，這是首個包含了更多不同的用戶端的測試網，以太坊 2.0所有的不同實現協定，至少Phase 0，以太坊 2協定的第一階段，能夠率先實現順利執行。期待在今年晚些時候，可以推出以太坊 2協定主網，ETH 2的優勢在於其更高的TPS，即更高的每秒交易量。
ETH 2可以實現約5000交易量，外加以其爲基礎的roll-ups擴充套件和分片擴充套件合計，可以實現每秒處理高達100000筆交易的目標。如果ETH發行量減少，那麼權益證明的安全性則更高，因此，每個區塊中發佈或發行的ETH數量爲每年470萬。在權益證明後，將會降低爲0-200萬，一般會維持在50萬左右。
任何擁有32個ETH以上的人都能夠參與staking質押，成爲權益證明節點。ETH 2分爲多個階段，如果第一階段phase 0是權益證明更改則沒有分片，只有權益證明鏈，並且與現有的ETH 1鏈相分離。
在第一階段，權益證明鏈增加了數據分片，因此其尚不支援交易的分片處理，只支援數據發佈；在1.5階段，ETH 1和ETH 2在此處進行合併，合併後，不再需要工作量證明，停止工作量證明鏈，在phase 2中，切分新增到交易流程中是以太坊的長期路線圖。
目前可以通過1.x來實現以太坊的短期擴充套件性升級，ETH 1.x對於ETH 2，以及ETH1鏈與ETH2鏈的合併來說都至關重要。待準備phase 0，以及多用戶端和測試網路都完成之後。更多安全審覈和存放ETHer的智慧合約將移至ETH 2網路，實現優化然後到Phase 1進行合併。
在這個階段，經長期努力，最終將實現以太坊 2.x，提供可延伸性改進、安全性改進以及在ETH 2推出後對其進行的其他改進，其中大部分研究已經啓動了，但是仍面臨各種挑戰。
挑戰
對於面臨的挑戰，V 神首先表示，測試過程非常艱難，想找到並消除所有的bug，想在啓動主網之前儘可能多地發現所有問題，希望Phase 1能比Phase 0更簡單，需要實施Phase 0、開發並測試Phase 1。
同時，合併ETH 1和ETH 2時還存在許多問題，將兩者結合需要將ETH 1上現有的應用程式和ETH 2鏈結合，並將所有的應用程式從ETH 1鏈轉移到ETH 2鏈上是一個十分複雜的過程，需要將該過程徹底細化，並對可能出現的問題進行完整測試。
不幸的是，在權益證明的經濟意義方面還有很多事情是未知的，常規技術和經濟學之間的不同之處在於常規技術可以進行測試，但經濟原理無法進行測試。因爲經濟學研究的是人們的行爲方式，我們唯一能做的是建立一個系統，系統裡存在具備經濟動機的人，並令其嚴格按照希望的ETH 2運作方式進行運轉。
在權益證明系統正式啓動之前，有很多事情是無法預測的，只有當人們參與其中時，我們才能 纔能看到其運作方式，這也是爲什麼要分階段進行的原因。爲了降低風險，首先要確保權益證明有效，再確定分片有效，然後將ETH 1 和 ETH 2結合在一起，再完全啓用分片。因此，要認真對待每個階段中ETH 2和以太坊帶來的好處。
結語
最後，V神告訴廣大以太坊開發者：如果你正在構建應用程式的話，那麼一定也正面臨可延伸性方面的問題，每筆交易都要消耗Gas，在過去的一個半月裡，以太坊的價格一直居高不下，如果你在在尋找優化應用的方法強烈推薦Roll-ups和Zk Roll-up，就目前而言，階段0如果想質押，可以質押Phase 1，Roll-up擴充套件一定會走得更遠。以太坊內部都知道應用程式正面臨嚴峻挑戰，而他們也在積極努力地想辦法解決。
對於以太坊 2.0 的進展，V 神表示到：「Phase 0 staking即將開始，我非常興奮期待着能夠參與其中，希望你們也和我一樣抱有期待，即使兩年後我們已經能夠輕鬆構建具備更高可延伸性的應用程式了，也一定會遇到其他挑戰，如果您正在使用ETH 2、或在ETH 2上構建應用、或在使用以太坊，那麼可以去瞭解一下相關進展，想一想將來的發展方向，以及如何將其爲己所用。」
隨着越來越多核心開發人員加入與區塊鏈生態系統的發展，期待未來以太坊能與開發者們共同建設，繼續成長爲一個更具價值的平臺及社羣。
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彩蛋
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