信標鏈上已經有超過 260 萬 ETH 參與質押,從多角度瞭解一下以太坊 2.0 最新進展。

原文標題:《Eth2 的發展現狀,2021 年 1 月》
撰文:Danny Ryan

12 月初,以太坊社區啓動了新的信標鏈權益證明共識機制,這是以太坊長期可持續發展的基礎。 信標鏈的啓動取得了巨大的成功,到目前爲止,信標鏈的魯棒性良好,運行是穩定的。

在我寫這篇文章時,信標鏈上已經有超過 250 萬個 ETH, 在不斷鞏固共識。所以,這就是當下「 eth2 的狀態」。 但是接下呢? 會發生什麼,我們又要去哪裏?

這篇文章旨在從一個較高的視野向讀者描述以太坊 2.0 的景況——對以太坊共識機制進行一個全面的審視,以便其能繼續爲以太坊及其社區提供一個更加可持續、安全且具有擴展性的家園。

這篇文章不會深入技術細節,也不旨在全面。 如果您想更詳盡地瞭解 eth2 的其他方面,建議您在以太坊基金會博客上查看 Ben Edgington 寫的「eth2 的新功能」以及我寫的「 eth2 快速更新」 系列。

這些只是我目前個人的觀點。還有很多其他的聲音和觀點都在推動着 eth2 不斷髮展與進化。這篇文章您可以看作是對動態發展進行闡釋的一張掠影快照。 祝你閱讀愉快!

以太坊 2.0 在進化:速覽客戶端、共識與信標鏈等新進展

eth1 + eth2 == Ethereum

其實使用「eth1」和「eth2」這樣的詞組是一種誤用,如果可以的話,我會永遠地拋棄他們。但是在當下,這兩個詞組又無處不在,那麼至少讓我們探討一下他們的含義。

這兩個名稱「eth1」和「eth2」在暗示着一個錯誤的順序。他們彷彿在表示因爲「eth2」的出現「eth1」的存在價值將被折損,最終「eth1」將被「eth2」取代。而其實,這兩個詞組實際上代表着堆棧的不同層級。

eth1 主要是對以太坊用戶層(狀態,交易,賬戶)的操作和更新,以及用戶最終在與以太坊進行交互時會考慮的其他所有內容。另一方面,eth2 是一系列升級,旨在徹底改變以太坊的核心共識——即從能耗巨大,低效的工作量證明過渡到更可持續,可擴展的權益證明。而我們通過這種新的共識機制,最想就什麼方面達成共識呢?答案是 eth1 的用戶層呀!

這種兩種相對獨立的關注點(用戶層與核心共識)使得在以太坊(eth1)有序地向前推進着的同時,還能支持以太坊核心共識(eth2)以相對低風險的方式進行重大改革。而且,在未來,這種關注點的相對獨立性也可能使得整個以太坊堆棧的不同組件變得更專業化。如今,那些使得以太坊保持活力與良好狀態的英雄們(eth1 客戶開發人員)可以繼續專注於優化用戶層和增強穩定性,而 eth2 工程團隊可以盡其所能去建立完善的權益證明共識。

eth1 與 eth2 合併後,以太坊客戶端會以模塊化的方式利用 eth1 和 eth2 各自最優的內容。關於合併後在實踐中具體會是什麼樣子,我們曾有一場高質量的探討,具體內容可以查閱我在「eth1+eth2 客戶端關係」話題下發表的以太坊研究 文章。(也可以查看我在 ETHOnline 上「eth1+eth2= Ethereum」的 演講,我曾就此發表過看法)。

eth2== 共識

當我們談論「eth2」時,我們是在說以太坊的核心共識機制的軟件以及協議升級。從根本上講,eth2 是以太坊共識機制從工作量證明到權益證明的轉換,並且引進了分片數據層來提高擴展性。如果說工作量證明是一艘火箭飛船將以太坊帶出地球大氣層,那麼使用權益證明的 eth2 信標鏈則是永恆的太空棲息地,火箭最終將停靠在那裏,形成一個可持續的廣闊家園。

如果您看一下當今 eth2 客戶端的複雜程度,會發現它完全取決於對共識的管理,例如確定性,分叉選擇規則,驗證者和激勵措施。

eth1== 用戶層

當我們談論「eth1」時,我們是在說以太坊的工作量證明鏈以及所有在主網上開發的應用程序和工具。當我們討論 eth1 以及更大的「eth1x」項目升級時,我們談到的幾乎都是「用戶層」裏的事情。比如狀態、合約、執行和交易等。如果將「共識」比喻成大腦,那麼「用戶層」就是身體; 自以太坊誕生以來,幾乎所有升級都針對「身體」,而代表工作量證明的 「大腦」 (相對較小)則一直保持原狀沒有什麼改變。

如果您看一下當今 eth1 客戶端的複雜程度(比如,geth )會發現優化的絕大部份工作都指向了用戶層的管理,比如——高效地訪問 / 編寫大量的用戶狀態,優化執行以及安全地管理交易內存池等等。

簡而言之,未來的以太坊會替換掉現在的「大腦」(藉助可持續且安全的權益證明),同時保持我們熟悉的「身體」的完整。 這些將通過穩定的 API 和其他工具轉化爲不受干擾的智能合約和應用程序。(請參閱 Mikhail 帶來的 演示——使用未經修改的 metamask 與 eth1 + eth2 合併測試網進行交互。

共識,究竟要在什麼方面達成共識呢?

對於信標鏈發佈的一個常見誤解是——「它什麼也沒幹」,而我的回答是「這就是關鍵所在!」

信標鏈的核心是一個權益證明共識機制,該機制由質押了 ETH 的驗證者來共同維護。截止到今天,這種共識機制唯一達成的共識就是它本身。 對於最終用戶關心的其他事情——例如用戶層(交易,用戶帳戶,智能合約等),它尚未達成共識。 這是設計使然。

以太坊網絡容納了數千億資產(€/ $ /Ɖ)和千萬用戶的活動的,因此升級其核心的共識方式(儘管所涉及的範圍會很廣)必須是保守的、逐步進行迭代。

總計: 第一步【已完成】—以去中心化的,和安全的方式達成共識 第二部【進行中】—對以太坊生態系統有價值的事項達成共識:(1)目前以太坊網絡 / 狀態(即 eth1)和(2)未來的分片數據

以太坊共識(eth1)

首要的一點,eth2 是爲以太坊服務的。信標鏈是通過 bootstrap 的方式啓動的,靠社區運行,而其最終也將服務於社區及其現有的應用程序、合約以及其他工具。

從工作量證明到信標鏈的權益證明,以太坊共識的熱交換將爲當今和未來的去中心化應用提供更安全、可持續的成長土壤。通過改變共識機制,同時保持其餘協議(用戶層)的穩定,以太坊將爲現有用戶和應用程序提供不受干擾的持續性體驗。在轉換之前,現有的應用程序仍然受工作量證明程序的保護,而在轉換之後,將立即由信標鏈來處理與保護這些應用程序。現有的 API 和其他工具在很大程度上將保持不變,總的來說,現有應用程序會正常工作。

如今,通過使用合併的 geth+teku (eth1+eth2)客戶端來運行私密的測試網,這項工作正在緊鑼密鼓地被推進着。我們期待儘快發佈更多公開場所以及一些早期規範,以便更多客戶端(eth1 和 eth2)參與進來。

信標鏈的安全性和穩定性

2021 年,信標鏈將繼續錘鍊、評估和完善,最終實現 eth1 與 eth2 的並軌。並軌的一個必要條件就是時間。信標鏈需要在實踐中運行足夠長的時間,以證明其運行的穩定性和魯棒性。 除了時間穩定性要求之外,我還希望進行詳細的網絡 / 負載分析,其他測試 / 模糊測試以及廣泛的合併測試網。

分片數據 除了一個安全、可持續的家園,以太坊也需要一個能夠擴展規模的家園。

顯然,全球對去中心化應用程序需要所產生的需求量,單獨地依靠如今的以太坊 L1 難以滿足。儘管以太坊當前的 L1 配合 L2 擴展性技術(rollups,channels 等)會在未來 12 個月內起到極大的幫助作用,但隨着全球採用率的不斷提高,在以太坊需求超過供給的現象仍將持續。

L2 rollup 生態系統利用 L1 的數據獲得了擴展性,爲了完善這個令人激動的生態系統,eth2 旨在就可擴展的、分片的數據層達成共識。

就是說,對於核心共識的複雜性以及最終用戶所面臨的複雜性而言,就分片數據達成共識要比就分片狀態達成共識要簡單得多。同時,可擴展的 L1 數據使得采用 L2 rollup 獲得了更多的可擴展空間。

存在一種樂觀的 看法 認爲,eth1 和 eth2 並軌加上分片數據會讓我們加速告別舊世界並最終使我們到達想去的地方。這並不是說用戶層分片(跨多個分片的用戶狀態和交易)是完全不可能實現的,只是說,在今天它有一些落後了,因爲我們爲以太坊帶來了更簡單但功能強大的升級。

如果想了解背後更多的信息,請查閱 Vitalik 的文章— Rollup 的中心路線圖(A Rollup Centric Roadmap ),或者他的演講—2020 年及以後的以太坊擴展事宜(Scaling Ethereum in 2020 and Beyond0 )。

一路升級

目前正在積極規範和討論信標鏈的第一波升級。提出來的某些改變是對驗證者激勵和狀態管理的一種迭代,而其他的改進提議則爲信標鏈帶來相對適度的新功能——比如,對本地輕客戶端的支持。

關於這些迭代升級的許多討論都發生在論壇 eth2 specs repo 以及 Eth R&D 聊天室 中 。我期待客戶端團隊和其他貢獻者可以在接下來一個月的工作中分享更多有關這些方面的信息。

信標鏈的首次升級可以看作爲 eth2 客戶端開發者與參與社區質押的人舉辦的一次「熱身」活動。因爲合併和分片的更宏大升級都是從謹慎的小升級開始的。

eth2 客戶端狀態

總的來說,eth2 的客戶端狀況良好。我們有 4 個主網客戶端(NimbusTekuLighthousePrysm),每個客戶端都可以運行驗證器。此外,Lodestar 目前仍是以內測版在運行 Mainnet,但同時也在爲不斷髮展的 eth2 開發者生態系統提供着出色的 JS 工具和庫。提高全面性能和穩定性工作仍在繼續,並且在客戶端多樣性方面仍有期待。總而言之,我們將看到客戶端與質押者的豐富生態圈。

客戶端多樣性

據我們所知,目前的客戶端多樣性還不是最優的情況。根據一些估計,Prysm 節點至少佔主網節點的 50%,儘管這是 1:1 對應着客戶端確認的質押數量,但它仍是一個有所偏頗和具有指向性的代表。

對於主網的四個客戶端,理想的分配權重接近相等(25%),對於任何一個客戶而言,權重肯定不能超過 50%。考慮到 eth2 客戶端的狀態,這是可以實現的,但需要社區成員和機構質押者共同努力,尋找並採用那些所佔權重較低的客戶端。作爲用過這 4 個客戶端的人,我可以證明它們都很穩定,表現都很出色,而且每個客戶端背後都有一個熱情友好的團隊,他們期待着與你一起合作。

2021 客戶端發展

客戶端團隊利用 2021 年的大部分時間來改善主網客戶端的安全性和穩定性,同時推動上述各種升級的落地實現。在 2021 年初,隨着規範的通過審覈和逐步完善,以上的大部分工作將進入研發階段,但是在下半年,我們將開始看到並軌和(或)分片升級的生產測試網絡。 我認爲客戶端團隊在給您提供最新信息方面做的比我更好,可以加入他們的聊天室,訂閱他們的報告或者關注一下他們的博客。

其他內容

無狀態以太坊

如上所述,「 eth2」廣義上代表對以太坊核心共識機制的一系列升級,而「 eth1x」則代表對以太坊用戶層的研發和升級。無狀態以太坊(以及大部分 eth1x)致力於使 L1 狀態更具可持續性,同時開放一系列節點類型,從而爲用戶與網絡進行交互提供更多的選擇。

因爲關注點(共識與用戶層)的相對獨立,該研發工作被設計爲與 eth2 升級並列進行。儘管在某些方面我們必須確這樣的設計是連續順滑的,但是「無狀態」在 eth1 + eth2 合併之前或之後都可以進行。雖然無狀態組件越早交付越好,但是 eth2 並不依賴於無狀態的完成進度。

當前,每個月都有關於「無狀態」的消息發佈以及其他積極的研發工作在進行。 我希望 2021 年在這些迭代升級中的能看到穩步的推進!

以太坊改進提案 1559

EIP 1559 是以太坊備受關注的改進提案,有關於以太坊的收費市場。它也完全獨立於 eth2,並且從技術上來說,可以在 eth1 + eth2 合併之前或之後進行都可以。過去 12 個月,該產品的研發工作日漸活躍,我們樂觀地預計,到 2021 年,主網上將出現 1559 提案的收費機制。

不過,值得注意的是, 1559 提案中的收費機制和 eth2 分片數據層天然地很契合。當以太坊的數據使用者嘗試將數據插入以太坊網絡時(最切實地幫助 rollups 安全地將其區塊數據登記到信標鏈中),會給他們帶來更好的用戶體驗。

有關更多 1559 針對 eth1 的升級提案的信息,請查閱 Tim Beiko’s 寫的「1559 更新

社區和工具

儘管 eth2 的社區和工具仍然處於早期階段,但是它們正在蓬蓬迅速的發展着。有很多社區發起的倡議活動——例如 EthStaker , Ethereum Due Diligence Committee , Ethereum Studymaster , Secret Shared Validators 等等,這些都顯著地優化了驗證者的體驗(對新的開源項目以及工具開發的每週進展亦有裨益)。

以太坊基金舉辦了一場非常成功的 Medalla 數據 挑戰賽 ,並且他們正在評估來自社區質押捐贈活動(Staking Community Grants )中的大量激動人心的提案。請睜大眼睛,敬請期待今年更多令人興奮的 eth2 活動吧!

隨着信標鏈的啓動,似乎有更多未開發的綠洲等待我們的挖掘使其產生影響。請記住,我們實在共同創造這一切!如果你覺得這一切似乎缺少了什麼,或者某個項目需要幫助,請不要猶豫,快參與進來吧!貢獻,無論大小,都將產生巨大的影響。

尾聲

總之,2021 還有大量的工作需要完成,但是有無新鮮事呢?信標鏈的成功啓動對於衆工程師、質押者以及整個社區而言是一個巨大的里程碑。如今,我們爲以太坊的可持續未來奠定了基礎。雖然還有一些不太堅固的垣壁和數不清理還亂的糾纏線索,但是以太坊社區已經全面展現了其難以置信復原力及交付力。 祝福偉大的 2021!🚀

來源鏈接:blog.ethereum.org