圖片由pete linforth提供
以太坊 2.0是以太坊網路的升級，預計將在2020年年底進行。
一旦推出，以太坊 2.0將成為測試proof-of-stake共（pos）演算法系統的試驗網。大部分經濟活動和智慧合約將繼續在原有的以太坊網路上執行，它將繼續成為以太坊 2.0的平行系統。開發者實現了eth2向eth2過渡的連線橋，但反向是無法轉回 token 的。
以太坊 2.0部署的三個階段是什麼？
第0階段：信標鏈
測試網於2020年7月開始。它只包括測試新的pos共識機制，因此該網路將主要是測試驅動的，儘管它將使用真實的以太坊 token。在這個階段內，以下pos的功能將會上線。
staker的管理
staker的資金管理。
一個隨機數生成器，幫助選擇區塊生產者和質押的監管者。
staker對區塊大小提案進行投票。
獎勵和罰款的分配，對staker的獎勵和罰款。
第一階段：分片
最初將部署一個有64個分片的實驗網路。在沒有重大經濟活動的情況下，0階段旨在測試基本的pos基礎設施，而1階段旨在測試基本的分片模型。在這一階段，65個區塊鏈將並行執行--0階段存在的信標鏈和64個新的分片。在信標鏈和所有64個分片之間也將有一個雙向通訊和連結機制。
第二階段：實施新的執行模式
假設在這個階段，智慧合約將開始在網路上工作，經濟活動將開始。分片將不再是原始資料的儲存，而是開始類似於虛擬機器和以太坊 1.0智慧合約。第二階段的規範正在制定中。
單向轉換
在以太坊 2.0推出後，將有兩個網路並行執行--eth2和eth2。最初可以將eth2 token兌換成eth2 token，但反之則不行，所以理論上，eth2 token的交易價格應該小於或等於eth2 token的價值。然而，在過渡的早期階段，eth2 token不太可能被交易所定價或支援，因為它們的唯一用途將是質押。甚至連基本的轉賬都將無法實現。
要將eth2轉移到eth2，你需要使用eth2託管協議。這個協議會銷燬eth2上的 token，然後銷燬的 token可以作為發行新的eth2 token的確認。token 會被永久銷燬毀，不過由於硬分叉導致的協議變更，可以實現 token 的回收。
轉移到eth2的 token 會自動進入驗證器池。
pos（proof of stake）
根據pos的概念，投票的 "權重 "和驗證者的獎勵金額是由質押的 token 值決定的。eth2規範規定，每個驗證者必須有32個eth。如果合約中收到的 token 數超過32eth，那麼驗證者不會從這些額外的 token 中獲得獎勵。如果少於32個eth token ，那麼節點將不會被啟用。因此，您需要以32個 token 的比例將eth轉入eth2。32個eth的每一部分都可以是一個單獨的staker。
token 的發行將是怎樣的？
eth2將繼續在pow的基礎上執行，eth2將繼續在pos的基礎上執行。
在此期間，這兩組驗證者、礦工和候選節點都將獲得獎勵，因此以太坊的通貨膨脹率將上升--至少在兩個系統合併之前是這樣。
eth2的發行水平將取決於參與質押過程的token數量。每年的發行水平將基於一種演算法，其中eth2是參與pos驗證池的以太坊 token數量（這些數字的來源是vitalik buterin在2019年4月發表的一篇文章）。
來源: bitmex research
這個公式是基於這樣的想法：eth轉入eth2的數量越多，新 token 的發行量就越多，但投資收益會隨著質押的增加而減少。圖解以太坊2.0通貨膨脹率。
下圖表示以太坊 2.0的通貨膨脹率：
圖表來源: bitmex research
發行率決定了報酬的數額。該獎勵旨在激勵使用者向eth2轉換 token 。由於eth2的成功將減少對 token 的需求，因此獎勵將按比例減少。這樣的模式可以確保移動 token 的數量足以顯著增加網路的規模；但是，如果eth2很受歡迎，那麼發行量不會變得太高。
這樣的模式似乎與以太坊最初的 "永久線性膨脹 "計劃相矛盾。
一些因素可以減輕通貨膨脹可能上升的影響。
在第一階段，激勵系統預計將包括兩個要素：一個是銷燬 token 的基本佣金，另一個則是staker 的獎勵佣金。銷燬 token 將降低通貨膨脹。
如果驗證者不能參與驗證過程--例如，如果節點停止工作或失去與網路的連線--那麼質押獎勵將被取消。
如果驗證者違反規則，他們會被罰款，沒收的 token 會被銷燬掉。
這些機制可能會導致大量的以太坊 token 被銷燬毀，可能會抑制高通脹的影響。
區塊鏈合併將如何進行？
在未來，eth2和eth2可能會在幾年內合併回一個系統。事實上，eth2將成為eth2內部的一個分片，允許以太坊在分片之間雙向移動，兩個 token 將合二為一。據推測，目前發生在eth2上的大部分經濟活動將繼續在eth2分片內部進行。
下一步可能是共識系統的合併。eth2分片可以逐漸轉向pos。
proof-of-work可以繼續工作，但在給定數量的區塊之後--例如，每100個區塊之後--區塊的共識將決定proof-of-stake。最後，將有可能完全放棄pow：pow區塊的獎勵將變得沒有必要。這將使以太坊使用者和投資者對通貨膨脹時間表更加確定。
網站開發人員提供的主要技術功能是什麼？
資料來源: github
在以太坊 2.0中， pos（proof of stake）將如何運作？
pos是分叉選擇規則的一般概念。
優先選擇多數 token 投票的鏈。eth2的核心投票系統原則與以太坊2018年提案中的原則相同，是基於casper friendly finalty gadget的想法。然而，該系統已經基於casper friendly finalty gadget和最新的message driven greedy heaviest observed subree fork選擇規則（casper ffg & lmd ghost fork選擇規則）的組合進行了更新。
投票系統引擎包含以下幾個部分。首先，一個大型的分叉池，每個分叉池最多代表32個eth（啟用一個分叉池需要32個eth，這個數量可以減少到16個eth，這就需要停用）。這個池子並不直接對區塊進行投票--它被劃分為委員會，其成員從更大的池子成員中隨機選出。
劃分到委員會的原因是，不是每個staker都能為每個區塊投票--否則，區塊鏈將包含過多的投票資料，這將使擴充套件變得不可能。
此外，委員會允許你將投票資料收集到可控的資料器中。因此，在這些委員會中，隨機選擇一組staker進行投票。
根據eth2的規範，每個委員會的staker目標數量是128個（期望的最低數量）。開發者認為，這是一個足夠多的stakers數量，以提供一個可能的區塊選擇保證。簽名可以結合起來，以減少所需的區塊大小並擴充套件網路。
委員會由randao等系統隨機選出。隨機選擇定義了一個口令短語，每當有一個區塊被建議時，就會加上這個口令。為了對抗區塊分片攻擊，提議區塊只有兩個選項可以影響該階段：提議區塊或不提議。因此，操縱的可能性是有限的。
除了委員會分配質押外，還有另一個子類別的塊和檢查點塊。
每32個區塊中就有一個區塊檢查點（checkpoint），檢查點之間的時間間隔稱為一個epoch（紀元）。在每個時代的邊界內，有32個12秒的時間段(間隔)可以提出區塊。
因此，每個時代有32組時段，供32個委員會使用。在每個epoch結束時，委員會的成員會更換位置。每個時代有一個委員會（"理想的最小值 "是128名成員）。一個委員在12秒的時間間隔內有獨家提案權，其他委員可以投票支援一個區塊。這種投票也稱為證明。
為信標鏈中的委員會分配staker（假設每個槽位有一個委員會）：
資料來源: bitmex research
在現實中，事情可能比這些圖中更復雜。所以，在0階段，一個時段最多可以有64個委員會，而不是一個。因此，如果每個委員會有128個成員，那麼每個時段最多可以容納262,144個staker，相當於大約840萬eth。
每個staker被分配到一個委員會。質押的越多，委員會越多。最大的委員會規模是2048個，大致相當於每個epoch使用的全部以太坊供應量（64個委員會*32個eth*32個槽位*每個委員會2048個staker=1.342億eth）。
下圖說明了委員會的數量和委員會成員的數量如何隨著質押池中eth數量的變化而變化。它顯示，隨著質押池的增長，委員會數量首先增加到64個，然後當質押池中約有840萬eth時，委員會的規模開始增長。
委員會的數量和委員會成員的數量。
資料來源: bitmex research
為了確定哪些區塊擁有最多的選票，有必要將所有委員會的所有選票相加。如果投票者表現得很友好，他們可以從新增發的以太坊 token 池中獲得獎勵。如果投票者違反規則，他們會被罰款，並失去部分質押物。懲罰的目的是為了防止諸如投票給兩個衝突的區塊這樣的站隊行為，儘管在某些情況下可能允許這樣做。staker會因為下線而被剝奪獎勵。
在以太坊 2.0中如何進行最終確定？
當委員會成員對一個區塊進行投票時，他們不僅要對一個特定的區塊提案進行投票，還必須對一個特定的歷史區塊檢查點進行參考和投票。正是這種機制保證了投票過程的穩定。因此，事實上，在pos模型上，存在著兩種投票程式，一內一外。下圖說明了這兩種投票是如何發生的，以及這些投票可以儲存在哪些區塊中。
投票和引用，假設有效溝通（假設每個槽位有一個委員會）。
如果在一個區塊上建立了一個檢查點區塊，超過三分之二的委員會成員在投票時提到了這個檢查點，那麼這個區塊就可以得到 "確認"。
一個區塊最早能成為 "確認 "的時間是在該區塊的三分之二確認之後。
下一個階段是最終確定。當一個區塊在區塊鏈中包含兩個確認後的區塊時，這個區塊就被最終確定了。因此，在大多數情況下，當三分之二投票者形式的門檻達到足夠快時，由於有效的溝通渠道，使用者需要等待一個紀元（6.4分鐘）的確認，以及兩個紀元（12.8分鐘）的最終確定。這個過程如下圖所示。
正常情況下，在信標鏈中確認和最終確定一個區塊的過程。
資料來源: bitmex research
違反規則者將受到什麼處罰？
三種情況下，投票人會受到處罰。
區塊打包者在同一時段內提出兩個相互衝突的提議。
同時提交兩個含有衝突連結的檢查點區塊。
投出兩個與檢查點區塊轉場有重疊連結的投票。例如，一個標誌著從檢查點塊1到檢查點塊4的過渡，以及從檢查點塊1到檢查點塊4的過渡，另一個一個指的是檢查點塊2到檢查點塊3的過渡。
可以假設這個規則將被一個更合理的規則所取代，根據這個規則，所有對區塊過渡的引用都必須按順序進行，然而，一個誠實的節點有可能跳過一個檢查點區塊，連續投票的結果可能變成合法的。一張圖說明了這種情況。
來源: bitmex research
以太坊 2.0中的pos效率如何？
開發者宣稱，在區塊最終確定後，使用者將得到保證，他們的交易不會被篡改。然而，這些系統在收斂程度和最終確定等引數上極難評估。
也許整個過程，包括投票委員會、這種委員會的指數、檢查點區塊轉換的連結，以及需要等待兩個紀元的區塊最終確定，都是一種不必要的抽象，是試圖pos模型將投票系統劃分為元件，使其複雜化。但是安全模型包含一個根本性的缺陷，即stake沒有資產的問題。
另一方面，有可能這樣的過程實際上增強了網路的安全性。
多元件過程--例如，質押的週期--這使得決定更改質押的使用者很難改變規則。
在以太坊 2.0中，分片是如何工作的？
在第一階段，分片被新增到系統中。最初的計劃是以1024個分片開始，但現在這個數字已經減少到64個。信標鏈仍然被認為是主鏈，但現在也包含分片引用。由於有64個分片，而每個信標區塊可以與64個分片相關聯，所以假設在正常操作中，每個信標區塊可以與每個分片相關聯。
有一個雙向連結機制--分片區塊引用信標區塊（有這些區塊的雜湊值），信標區塊可以引用分片區塊（交叉引用）。有些分片可能不會被信標區塊引用，但每個分片區塊都必須引用一個信標鏈。
以太坊分片系統中的區塊結構（顯示兩個分片）。
圖片來源: bitmex research
藍色箭頭代表區塊的雜湊值，每一個區塊中都必須包含這個雜湊值。灰色箭頭代表交叉引用的分片，不一定包含在信標區塊中，如圖右側所示。
在第一階段，分片系統和質押過程變得相互交織。從0階段開始的槽位的驗證者委員會以分片的形式顯示。每個分片都有自己的投票選擇委員會，該委員會在擬議區塊的每個 "委員會期 "中都會發生變化。
同樣，在信標鏈中，一個委員會成員被分配了在指定時間段產生一個區塊的任務，而其他委員會成員在那個時間段對每個提案進行投票。關鍵因素是當信標鏈透過交叉引用系統引用分片區塊鏈時，所有的投票資料都包含在信標鏈中。
在第一階段，質押被隨機分配--要麼在信標鏈中，要麼在特定的分片中。如果stake包含的eth少於840萬，則沒有足夠的質押品完全服務於所有的分片，因此分片的工作可能會在一定程度上減緩。
下圖表示了一種可能：staker委員會按分片分配。
圖：bitmex research
這使得信標鏈每個槽位只有一個驗證者委員會。然而，每個分片區塊鏈都包含最後一個信標區塊的雜湊值，每個信標區塊可以包含所有分片的投票資料（交叉引用）。
因此，分片區塊鏈上的所有投票和質押也可以用於計算選擇分叉的規則和主信標鏈的最終確定過程。pos系統的工作原理和之前一樣，只是信標鏈中不包含委員會目錄（索引）中的投票資料，而是每個分片的投票資料。
在各個分片區塊鏈中沒有檢查點區塊，也沒有確認或最終確定的過程。為了確保交易在分片內部完成，你需要等待信標鏈。一旦信標鏈中的實際區塊被最終確定，使用者就可以驗證交易是否在分片中進行。
因此，交叉連結使得：
將分片區塊鏈委員會的投票權計入主信標鏈的投票權。
最終確定和驗證分片區塊鏈區塊。
進行所有其他型別的分片互動--例如，將eth從分片移動到分片或其他型別的資產。
這方面所需的機制尚未充分發展。隨著第二階段的開始，它們可能會成為需求。
分片框架允許以靈活的質量來管理一個節點--能夠處理一切，包括信標鏈和每個分片。只有信標鏈可以被管理，這包括各個分片區塊鏈的頭。
還有第三種可能--控制驗證信標鏈和所選分片段的節點。如果使用者選擇不管理處理每個分片的節點，他必須依靠其他使用者來驗證這些分片中程序的真實性。然而，一些使用者很有可能會選擇驗證這些分片，從而提供保證。
以太坊 2.0的前景如何？
以太坊持有者傾向於嘗試新的複雜系統--dao、maker、defi。
一些以太坊社羣成員擔心，以太坊技術已經存在5年了，但它仍然落後，所以他們認為需要新的技術。
以太坊 2.0滿足了社羣對新想法的需求，可以預期它將產生大量的資金和stake獎勵（可能是數十億美元的eth）。
以太坊 2.0的推出將如何影響價格？
短期內，大量的eth token可能會在信標鏈中被鎖定，因為使用者會被透過打包新區塊賺錢的機會所吸引。因此，eth在市場上的存量可能會縮減，價格可能會上漲。另一方面，eth可能只是從其他合約中吸引過來，在那裡它們被認為是封鎖的。要想讓以太坊 2.0成為token價格長期增長的催化劑，存量不僅不應受到限制，而且產生的需求也是必要的。
為了使以太坊 2.0網路取得成功，pos和分片系統必鬚髮揮作用，並且有足夠的吸引力來吸引以太坊生態系統中具有經濟意義的組成部分。
智慧合約和defi系統將不得不選擇適合他們的分片，並投資升級他們的技術以相容分片系統的限制。
以太坊 2.0的主要缺點是什麼？
以太坊 2.0非常複雜。在一個擁有眾多委員會、分片和不同型別投票的系統中，很有可能出現失敗和延遲更新等問題。
作者 | alex koma 翻譯 | 李翰博
