以太坊自2015年诞生以来一直广受欢迎，但最近其昂贵的交易成本和低扩展性对复杂应用的执行产生了负面影响，用户对以太坊的改进需求日益迫切。以太坊2.0已经有一段时间了，是以太坊网络多年来最大的变革，旨在解决当前基础设施的一些问题。以太坊创始人Vitalik Buterin表示，升级将加速以太坊区块链的功能，并促进大规模采用。本文将回顾以太坊2.0的基本特性，并讨论升级会给系统带来哪些变化。
什么是以太坊2.0？
以太坊2.0不是一次性的升级，而是对网络的一系列改变，整个过程将在未来几年内完成。目前以太坊仍然使用与比特币相同的PoW工作量证明共识机制。虽然这种机制是高度安全和分散的，但它有一些明显的缺陷。在战俘区块链中，矿工需要使用高计算能力来解决复杂的密码问题(争夺验证交易的权利)，因此链上的交易速度较慢。此外，计算能力的竞争增加了功耗，这也是比特币受到环保主义者攻击的原因。
以太坊2.0将使用PoS权益证明共识机制。在该机制下，验证者不是通过计算幂来验证交易来解决数学问题，而是需要在智能合约中锁定区块链的原生加密货币。然后，网络通过分析各种因素(包括股本的大小和持续时间)随机选择验证者。目前以太坊2.0的测试平台信标链拥有超过29万个验证器。按照目前的计划，今年6月以太坊网络和信标链合并后，验证者的数量还会继续增长。
以太坊2.0是区块链社区历史上最值得期待的发展之一。如果一切按计划进行，以太坊可能会解决其可扩展性问题，增加普通用户的可访问性，并增强去中心化应用程序的功能。
以太坊2.0将带来以下5点变化：
1.降低高昂的燃气交易成本是以太坊目前最大的问题。气费是指支付给在验证交易中消耗计算能力的矿工的费用。它以“gwei”为单位，并根据网络需求而波动。通常，一旦交易需求大，以太坊区块链就会被屏蔽。在这种情况下，矿商会优先考虑气价较高的交易请求，从而推高整体气交易费用。随着以太坊转向PoS权益认证机制，处理交易将变得更加容易，这将有效防止未处理的交易阻塞网络。
2.增加网络吞吐量以太坊2.0的升级部分包括“碎片化”的引入。碎片化会将区块链分成多个链，所有链都可以独立于主链处理事务。
战俘区块链记录完整链条中的交易，如比特币区块链。自2009年开采创造区块以来的交易历史记录在链上。但是，一个链中可以处理的事务数量是有限的。比特币每秒只能有7笔交易，而以太坊的处理速度只有每秒10-15笔交易。
碎片化会在现有主链的基础上创建一个更新的链。据邰方基金会称，拆分计划将把邰方区块链分成64个不同的连锁店。由于这些链可以用来验证交易，以太坊主网的负担将会减轻，整个生态系统的吞吐量将会显著提高。
3. 降低硬件要求
中本聪比特币的设计初衷是让每个人都参与交易的验证和记录系统。但是制度的改变，让普通人参与网络认证的门槛变得很高。挖掘难度的增加意味着必须投入昂贵的先进计算机来保证计算能力。目前以太坊也面临同样的问题。
此外，节点还必须保存区块链记录的副本，这要求节点存储大约4TB的数据。按照目前的市场价格，一台4TB以上存储空间的电脑成本大概在几千块钱左右。过高的门槛不利于吸引更多合格的验证者参与网络的保护和建设。
以太坊引入PoS共识机制，意味着验证者不再需要拥有强大计算能力的先进设备，只需要服务器级的设备来验证交易。此外，碎片会减少分配给存储以太坊区块链历史的磁盘空间。由于以太坊未来会有64个碎片链，验证者只需要保存一个碎片的历史，也就是总数据的1/64。
4.扩展以太坊生态系统除了作为支付和结算系统，以太坊的可编程性还可用于创建智能合同和分散应用程序(dApp ),为NFT和DeFi等行业提供电力。以太坊EVM就像一台超级计算机，运行在以太坊网络中的不同计算机(节点)上。EVM存储了执行智能合约的代码，并允许用户与dApp进行交互。
虽然EVM已经大大提高了以太坊的网络能力，但由于生态系统面临的压力越来越大，近年来其实用性有所下降。相比2015年以太坊刚诞生的时候，其网络上运行的dApp数量已经非常庞大，包括游戏(Axie Infinity，CryptoKitties)，DeFi协议(Uniswap，向往)和DAO(MakerDAO)等。
EVM上不断增加的负载使得网络处理速度急剧下降。然而，EVM很难改进，因为代码是用Solidity这种复杂的编程语言编写的。据以太坊网络开发的主要参与者透露，以太坊2.0将引入由万维网联盟设计的以太坊Web Assembly (eWASM)来取代EVM。
EWASM允许开发者选择其他更简单的编码语言，比如C和Rust。此外，eWASM被设计为与当前的Web标准兼容，因此它更容易在常规浏览器中运行。这将使用户更容易从他们的浏览器访问dApp，而不依赖于浏览器扩展。eWASM最大的好处是它对开发者生态系统的影响。随着其他语言的选择，更多的开发人员将涌向以太坊，从而进一步促进社区的创新和创造力。
5. 减少碳足迹
g>以太坊转向PoS权益证明共识机制将减少电力消耗并减少对环境的消极影响。实际上，比特币和以太坊1.0等PoW工作量证明的能源密集型特性已经引起了环保主义者和监管机构的担忧。根据以太坊官方博客预测，PoS将使以太坊的功耗降低90-95%。此外，其他扩展解决方案（如rollup和分片）也将通过扩大网络的规模经济来降低交易的整体能源成本。
以太坊2.0进度
从以太坊基金会发布的信息来看，以太坊2.0可分为三个阶段：
第0阶段
第0阶段从2020年12月1日信标链推出之后就开始了。信标链引入了权益证明共识，做一个完整的验证者需要至少质押32枚ETH。目前，信标链的锁定总价值（TVL）约为250亿美元。信标链将在2022年第二季度与以太坊主网络进行合并。合并后，整个以太坊网络将切换到 PoS共识机制。
第1阶段
根据以太坊基金会的计划，第1阶段将在2022年晚些时候或2023年的某个时间发生。该阶段的升级将引入分片，但代码开发和审计难度较大，因此具体时间将根据实际情况来调整。
第2阶段
以太坊2.0的最后阶段涉及到用以太坊Web组件（eWASM）替换以太坊虚拟机（EVM）。这将使用户和开发人员更容易访问以太坊。对于用户而言，内置浏览器的支持将使去中心化应用程序的使用更加便捷。对于开发者来说，自由使用其他语言将使以太坊区块链的应用程序开发更加容易。
以太坊2.0是终极解决方案吗？
虽然以太坊2.0是否能获得成功还是个未知数，但以太坊2.0升级将带来的诸多改变和整体迹象相对积极。升级若成功实施，将会彻底改变以太坊的基本面。凭借更低的gas费用、更高的可访问性和更好的用户体验，以太坊很可能成为区块链技术领域的龙头。
