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边肖：记得要集中注意力。
资料来源：巴比特
原标题：科普入门|简明以太坊2.0
现在以太坊1.0的处理速度很慢；整个网络每秒只能处理15个事务，任何通过这些事务的复杂操作都会带来极高的成本。相比之下，Visa(一家总部位于美国的支付服务提供商)每秒可以处理数千笔交易。
以太坊的效率为什么这么低？为什么使用成本这么高？
总之，去中心化会创造巨大的价值，同时也会带来高昂的成本(至少目前是这样)。去中心化的成本如此之高，是因为像今天的大多数区块链一样，以太坊上的每个节点(即连接到以太坊网络的计算机，例如，运行以太坊软件的笔记本电脑)都必须执行块中记录的每个计算，以确保所有参与者遵守规则。这个过程消耗能量和计算机资源。
此外，还有时间成本。以太坊节点遍布全球——毕竟这是一个为参与者提供激励的开放网络——不同节点之间有很高的网络通信延迟，计算能力也不一样。以太坊网络必须能够容忍很长的网络延迟(即阻塞时间不能缩短得太短)，这样网速慢的节点才能与网络保持同步，参与分散投票机制。
就目前架构下的以太坊网络而言，如果要求在短时间内处理过多的数据，笔记本电脑、个人服务器等消费类硬件无法与网络保持同步，只有大型数据中心才能充当这个网络中的节点。这将大大降低以太坊的去中心化程度，因为数据中心节点很容易形成垄断，进而控制整个网络或者审查网络。事实上，一些区块链网络(如EOS)现在正面临这样的问题。
对于公链来说，保持足够的去中心化水平非常重要。如果没有去中心化，那么使用区块链就没什么意义了，因为集中式的区块链可以很方便的审核人的交易，而且相比一般的分布式数据库，其使用效率要低很多。如果你不太了解区块链，请和我一起回忆一下，在中本聪通过比特币发起新的去中心化治理模式之前，任何系统都不可能实现无信任治理——所有参与者都有权控制决策，但没有人拥有全部(或大部分)控制权。Vitalik(以太坊创始人)在回应关于去中心化与性能权衡的问题时做了一个著名的类比：任何人都可以创造出类似“垃圾集中处理厂”的高TPS系统。
有没有可能创建一个区块链，使得每个节点只需要处理它的一部分，而不是所有的事务？这样，每个节点只需要处理网络中少量的事务，从而降低了通信成本。
那就是以太坊2.0。
以太坊2.0是新一代以太坊，我们甚至不应该叫它以太坊。以太坊2.0是一个完全不同的项目，在区块链的建筑中采用了全新的理念。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。与以太坊1.0只能实现15 TPS的吞吐量不同，以太坊2.0可以在不降低其去中心化的情况下，每秒处理数千个(甚至更多)事务。其实以太坊2.0是想引入一种更经济安全的共识机制，叫做权利证明(PoS)，而不是比特币和以太坊1.0使用的工作量证明(PoW)。
在传统的PoW区块链(如比特币)中，一些个人和机构会充当矿工，使用昂贵的硬件来解决数学问题，从而铸造新的比特币并处理交易。矿工可以通过维护网络安全获得额外的比特币和交易费用。相比之下，在PoS区块链(以太坊2.0等。)，验证者通过锁定以太坊为网络提供安全性，从而铸造新的以太坊并处理交易。事实上，验证者提供的安全性取决于网络本身的价值。如果验证者作恶(如通过恶意交易投票)，其锁定的以太坊将被没收。没收机制将鼓励验证者遵守协议规则。
PoS具有高安全性的原因之一是PoW系统容易受到“产卵露营”攻击。如果作恶者掌握的挖矿硬件足以攻击比特币等PoW区块链，比特币就无法阻止后续的攻击，因为网络会不断重组/分叉，然后又会被同样的挖矿硬件攻击，如此循环往复。相比之下，以太坊2.0的抗蹲攻击能力强得多——以太坊2.0可以分叉，没收攻击者的押金。这就像摧毁攻击者的比特币矿一样。
此外，以太坊2.0使开发者能够创建自己的事务处理方法，即执行环境，从而可以在以太坊网络中使用其他区块链的规则。用一种极其简化的方式来解释“执行环境”，以太坊2.0允许人们使用比特币、ZCash、以太坊1.0的交易规则以及其他想要的规则集，其规模比目前以太坊1.0的规模高出几个数量级，其安全性由支付了保证金的同一组验证者来保护。以太坊2.0通过分片:来实现这一点在以太坊2.0中，每个碎片链都有自己专属的制造者和验证者，并且这些碎片链之间紧密相连，可以相互通信，从而形成一个庞大的碎片链网络。所以以太坊2.0的验证者不需要处理全网的所有交易，只需要处理和验证某个碎片链上的交易。通过这项创新技术，
使用消费级硬件的人也能够参与以太坊 2.0 网络，为其做出贡献。要注意的是，在以太坊 2.0 中，每条分片链都具备相同的安全性。要想破坏某条分片链的话，必须破坏整个系统。这一安全性模型相比 Cosmos 等平台提供了更高的安全保障。在 Cosmos 等平台的模型下，每条链都独善其身，导致整个网络分片化，且容易遭受攻击。因此，若想攻击以太坊 2.0 ，攻击者必须购买并质押价值数十亿美元的以太币（如果以太币的价格上涨，质押金的美元价值也会随之上涨）。
下图显示了传统区块链网络的形态 ―― 一条由数据区块组成的 “链”。不了解什么是区块头（block header）和交易列表（transaction list）也没关系，下图仅作说明之用：
下图显示了以太坊 2.0 的形态，区别在于不只有 2 条分片链，而是有 64 条分片链，均由信标链进行协调。再强调一遍，先不要考虑技术细节：
以太坊 2.0 由 9 个不同的工程团队构建。这些团队均由以太坊基金会拨款资助，且获得了以太坊社区的支持。这些团队正在开发 客户端―― 客户端就类似于 Chrome 和 Firefox 浏览器，只不过不是用来访问网站的，而是用来访问并参与以太坊网络的。客户端多样性是以太坊的核心原则 ―― 如果有一个或两个客户端遭到破坏或是存在漏洞，整个网络不会因此而奔溃。每个客户端都各有针对性的用例，但是它们都能完全参与到该网络中。例如，一个客户端针对智能手机进行了优化，而另一个客户端是专为企业构建的。工程团队正在根据一个由高级研究人员（多数都是计算机系博士及同等层次的人才）所创建的规范来开发客户端。
此外，很多研究工作都是在一个叫作 ethresear.ch的网站上以开源的方式进行的，全世界任何一个人都可以将自己的技术想法、建议或批评发布到这个网站上。经过数年的迭代之后，以太坊 2.0 的规范才达到了当前的状态 ―― 研究人员有好几次认为自己已经创建了一个合理的设计，但是之后会发现一些缺陷，必须要重新设计部分或整个系统才行。在整个区块链领域，以太坊 2.0 研究团队是经验最丰富且最有才华的协议设计团队，这并非夸大其词。
下面是参与开发以太坊 2.0 的团队名单（排名不分先后）：
Phase 0 可能在 2020 年第二季度末或第三季度初交付。该阶段会引入信标链，将其作为整个以太坊 2.0 网络的 “命令和控制” 中心。信标链会将验证者组织到一起，并将他们分配到不同的分片链上处理交易；一段时间之后，所有验证者都会被重新 “洗牌” 并随机分配到另一条分片链上。“重新洗牌” 是以太坊 2.0 安全性的关键部分，如果没有这一设定的话，就有可能会出现一小部分验证者受贿或干涉以太坊 2.0 运行的情况。信标链会验证各分片链所生成的区块的有效性，以便以太币、代币和数据在各分片链之间交换。用 20 世纪 70 年代加利福尼亚人的语气来说：信标链就是一条可以管理其他区块链的区块链，maaaaaan。（译者注：这个 “maaaaaan” 应该就是拖长音的 “man”，增强语气的意思，作者想搞一个小幽默吧。）
如果说信标链是 “命令和控制” 中心，那么验证者就属于实操人员。验证者是 PoS 网络上的参与者，负责处理该网络上的交易并对其进行排序，并将这些交易转发给其他参与者。验证者会因此获得交易费和增发代币（通胀）作为回报。验证者在密码学货币网络中发挥了最重要的作用，而以太坊 2.0 正试图解决的一大核心挑战是，如何通过设计激励机制来让验证者遵守协议并作出有利于网络的行动。 信标链还将负责 罚没作恶验证者的押金。
以太坊 2.0 的 Phase 1 预计于 2021 年交付，将推出分片链，但是无法处理或结构化分片链上的数据。数据会以原始形式存在于分片链上（即，“数据 Blob”），主要是为了确保分片链彼此之间以及与信标链之间能够进行良好通信。分片链无法对数据进行任何计算。乍听起来，Phase 1 像是一个功能有限的优化测试网，但这一说法并不完全正确。新的 DApp 和现有 DApp 可以利用该数据存储来增强其可扩展性。例如，一个去中心化的 Twitter DApp 可以将数据存储在分片链上，并将大量计算工作放到链下完成、利用以太坊 1.0 来提供高水平的安全保障。在 Phase 1 期间，以太坊 1.0 依然会正常运行，以太坊 1.0 与以太坊 2.0 这两条链将并行。
在 2019 年 12 月末，Vitalik 提议加快将以太坊 1.0 转移到信标链的进程，以便以太坊实现 PoS 的优点，并加快其与以太坊 2.0 的整合进程。最开始的时候，以太坊 1.0 将成为一条特殊的分片链（而非执行环境），但它最终将在 Phase 2 转变成执行环境。 目前尚未提议具体的时间线，但是这一过程似乎会在 Phase 1 发生。
Phase 2 预计于 2021 或 2022 年上线，将实现以太坊 2.0 的真正愿景。届时，分片链就能处理交易，而以太坊 2.0 网络上就能搭建真正的商业应用。在 Phase 2，分片链上将引入智能合约，以及运行这些智能合约的执行环境。正如上文所述，执行环境能让开发者任意创建规则集，以此规定交易的处理方式。这就意味着，协议开发者将能创建出执行环境，来模拟比特币、Zcash、以太坊 1.0 的规则，或是以几乎任何可以想象得到的方法来计算区块链交易。就像以太坊 1.0 通过抽象化比特币的方式在区块链上实现智能合约那样，以太坊 2.0 将通过抽象以太坊 1.0 来重新定义区块链计算的本质。
关于以太坊 2.0 的一些组成部分，依然存在一些研究问题还未得到最终解决。例如，如何以去中心化的方式提供并存储数据（以免少部分数据提供商垄断整个网络），跨分片交易如何运作，以及执行环境治理等问题。然而，关于这些方面的研究依然在迅速推进中。
下面再重申一下以太坊 2.0 的三个阶段：
从我的角度来看，以太坊的未来一片光明。没有哪个智能合约区块链像以太坊这样拥有这么多研究人员、开发人员、用户和项目，现在正是加入以太坊的良机。以太坊即将迎来一场非常重要的大型升级，如果成功实现的话，将为这个世界创造巨大价值。
特别感谢来自 ConsenSys R&D 的 Robert Drost 、来自 Prysmatic Labs 的 Terence Tsao 、James Fickel 和 Carrie Krabes 对本文的帮助。
原文链接:https://medium.com/@chromaticcapital/eth2-for-dummies-11ff9b11509f作者:Grant Hummer翻译&校对:闵敏 & 阿剑
本文由原作者授权 EthFans 翻译及再出版。
