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文章来源：蓝狐笔记
对于很多以太坊投资者来说，ETH 2.0还不清楚，甚至对于很多开发者来说，也不够清晰。
前言：对于很多以太坊投资者来说，ETH2.0还不清楚，甚至对于很多开发者来说，也不够清晰。那么，作为以太坊的未来替代品，ETH2.0的发展路线图包括哪些内容呢？有哪些领域值得我们关注？这篇文章有一个简短的叙述。本文作者James Prestwich，来自hackernoon，由“蓝狐笔记”公众号社区“Sien”翻译。什么是ETH2.0
ETH2.0计划成为以太坊的替代品。在接下来的几年里，ETH2.0的设计者试图整合以太坊的所有共识系统和状态。由于范围广泛，我们无法确切地说ETH2.0 将包括或不包括哪些内容。
我们确实做了一些澄清，并且许多团队正在努力实施早期工作。目前，ETH2.0设计者初步计划包括分片、Casper、状态租金和eWASM VM。初始客户端测试正在进行中，轻功能ETH2.0 测试网络预计将在三个月内（2019 年第一季度）推出。最初，ETH2.0将从以太坊主网获取其以太币，但设计者最终计划改变这种关系：ETH2.0将成为主链，而以太坊1.x将成为其管理下的分支链。
这对于工程师来说意味着什么？
如果您是一名Solidity 或Dapp 开发者，希望部署ETH2.0 智能合约，那么未来将会有很多变化。 ETH2.0是以太坊的完全替代品，将改变我们在编写智能合约时所做的许多假设。它计划在多年内分阶段推出，这更像是产品发布周期而不是产品升级周期。
为ETH1.x 编写的工具和合约将来可能需要完全重新设计和编写。幸运的是，还有几年的时间来准备生态系统。为了帮助推动这项工作，我想讨论当前的路线图并介绍其中的一些工程分支。
分阶段推出
目前，分片路线图已经列出了七个阶段。只有阶段0 有详细的规范，并且会定期更新。第一阶段规范尚不精确，尚未积极开发。在第一阶段之后，路线图变成了一系列目标而不是技术文档。例如，在第2 阶段，路线图链接到ethresear.ch 的次数是github 的三倍。由于未来的所有阶段都更多是推测性的而不是实施性的，因此我们的具体讨论主要限于阶段0、阶段1 或阶段2，并且我们讨论了后续几个阶段可能的粗略方向。
阶段0 —— 信标链
第0阶段引入了“信标链”。 ETH2.0设计者希望信标链成为ETH2.0生态系统的枢纽，以及所有其他分片的安全和验证的源泉。一旦部署，信标链将使用Casper FFG（Casper the Friendship Finality Gadget）来运行PoS。 Beacon 链的早期迭代设计得尽可能简单，这就是为什么阶段0 将不支持智能合约、账户、资产转移或包括任何分片。信标链上的以太币不会在链上转移，这意味着用户将无法将其存入交易所。
BETH：新的以太币
Beacon ETH（BETH）是一种新资产，仅由信标链上的质押者（验证者）使用。它以两种方式创建：1）作为验证信标链（以及第一阶段后的分片）的奖励； 2）通过ETH1.X合约，任何ETH1.X的用户都可以购买1ETH的BETH。合同将其视为“押金”。工程师可能会注意到该合约没有提现功能。这是因为在第0阶段没有办法将BETH从信标链中取出。换句话说，一旦将以太币存入ETH1.X验证者注册合约中，ETH1.X的以太币就会被有效销毁。
Beacon 链验证者观察合约并向Beacon 链提交存款信息，Beacon 链将向存款人发行新的BETH。因此，我们预计在ETH 发送到验证者注册合约后不久，新的BETH 将在信标链上发行。可以对存款进行临时审查，但根据Casper 的规则不太可能进行永久审查。
在第2 阶段之前，信标链上不允许转移以太币，而且我认为在1.X 完全融入分片生态系统之前，没有任何方法可以将BETH 转移回ETH1.X。鉴于第0 阶段尚未完成且第1 阶段尚未详细说明，似乎可以合理地假设BETH 资产将在至少两年内保持独立且不可转让。
一旦第2阶段完成，BETH将能够转移到分片；然而，ETH 不会。这不太可能造成严重的财务困难。过去，像BETH 这样的预发行代币和轻效代币都是通过IOU 在交易所进行交易。例如，HitBit 和BitMEX 的XTZ 期货市场是在Tezos 众筹期间推出的。如果BETH 有市场需求，我们应该会看到一个充满活力的交易所生态系统，支持受监管的BETH 交易和质押。然而，对BETH 的需求似乎并不明确。 BETH 是一项糟糕的投资，因为ETH 与BETH 的单向挂钩将BETH 的价格限制在1ETH。也就是说，BETH 的价值永远不会高于ETH，但也可能会低于ETH。
阶段0+——股权
用户可以在信标链上存入32 BETH 权益成为验证者。在第0 阶段，验证者将仅管理信标链。从第一阶段开始，验证者将同时管理1024 个分片链。信标链（以及每个分片链）将使用Casper FFG 来完成区块。
FFG是一种PoS算法，可以减少一些不良行为的权利，例如停链和审查。精明的读者可能已经注意到，FFG 的表弟Casper CBC 位于分片路线图—— 的“以太坊3.0”部分。虽然对FFG（和CBC！）的完整讨论超出了本文的范围，但我建议阅读Vitalik 的注释关于混合PoW/FFG，他提到了最低还原条件和FFG 文件。
利益相关者做什么？
分片旨在跨节点分割（切片）状态信息，而不要求任何节点拥有网络的全貌。因此，没有验证器会验证所有分片。相反，信标链将协调所有其他分片的验证，所有验证器将验证信标链。
每个周期（64 个区块或大约6.4 分钟），信标链都会重新洗牌验证者并将它们分配给某个分片。分配给分片的验证者组称为委员会。该委员会的目标是拥有128 名成员。在第0 阶段，这意味着信标链每6 分钟就会选择可用的验证者来组成接下来6 分钟的委员会。
在第一阶段，信标链将为1024 个分片中的每个分片分配一个验证者委员会。精确的方法很复杂。它涉及多阶段随机数生成过程以及可验证的延迟函数，以进一步阻止操纵委员会选择过程的企图。
ETH2.0 随机选择委员会，同时频繁轮换委员会，因为他们的工作非常重要。委员会负责保护其分片的安全性、活跃性和完整性，同时在信标链上证明分片的状态。它们是信标链了解分片状态的唯一方式，反之亦然。
从所有验证者池中随机选择他们可以降低委员会作为一个整体撒谎或作弊的可能性。轮换他们的目的是减少恶意委员会可能造成的伤害。换句话说，恶意节点或试图最大化利润的节点很难使用特别委员会来攻击网络的任何部分。此外，如果他们通过概率获得分片委员会的控制权，他们的控制权不会超过64个区块。
工程师的PoS
同时记录ETH1 之间的哲学差异。例如，虽然PoW 链支持无状态SPV 证明和NiPoPow 聚合远程状态跟踪，但PoS 禁止任何低状态通信。主观性阻碍了光状态证明。换句话说，PoS 的远程状态证明将包含与PoW 无状态SPV 证明大致相同的数据量，但需要事先验证整个PoS 历史记录。
相比之下，无状态SPV 证明不需要额外的信息进行验证。这意味着跨分片或跨链应用程序在主观PoS 环境中功能减少，开销增加。
第一阶段—— 个碎片
第一阶段旨在就分片链的内容达成共识，但不是就其含义达成共识。换句话说，这是对分片结构的试运行，而不是尝试通过分片进行扩展。信标链将分片链区块视为没有结构或意义的简单位集合。
分片链还没有账户、资产或智能合约。信标链在每个周期为每个分片随机选择分片验证器，他们只是对每个块的内容达成共识。只要所有委员会达成共识并定期更新分片上的信标链，分片区块上出现什么并不重要。
分片验证器通过称为交叉链接的过程来验证分片的内容和状态。简而言之，委员会必须在信标链中包含与分片相关的可验证信息（例如Merkle 根）。在第2 阶段或更高阶段，交叉链接将支持跨分片通信。一旦信标链从多个委员会收到给定交叉链接的准确性证明，信标链就可以相信该交叉链接是分片的真实表示，而无需验证整个分片。如果委员会对交联的有效性存在分歧，则显然其中一个委员会有过错，应予以减轻。这是所有分片安全的根源：验证者的恶意行为最终会被信标链发现并惩罚。
第一阶段没有什么特别有趣的事情。从根本上来说，这是交叉链接的引入阶段，也是分片参考信标链的对称机制。设计者似乎相信这些机制会起作用。主要的开放性问题围绕规范规范和实施策略。考虑到阶段0 花了大约一年多的时间才达到合理的规范水平，我相信阶段1 也将花费同样长的时间。有趣的是，阶段0 的实现和规范是同时发生的。
即使在今天，测试网启动后不到三个月，第0 阶段的规范也会定期发生变化。这意味着未来ETH2.0阶段的发展时间将会发生很大的变化。虽然乐观者告诉我需要6 个月，但在第0 阶段进入测试后，很容易看到第1 阶段需要12-18 个月的开发时间。
第二阶段—— 智能合约
第二阶段最终带来了我们熟悉的类似以太坊的系统。随着第二阶段的发布，分片链从简单的数据容器转变为结构化的链状态。此时，BETH 已经能够转移资金，并且重新引入了智能合约。每个分片将管理基于eWASM（所谓的“EVM2”）的虚拟机。我们期望EVM2 支持我们在Solidity 中熟悉的账户、合约、状态、其他抽象等。
然而，大规模的幕后变化可能会使大多数现有工具变得毫无用处。幸运的是，eWASM 团队已经为solc、truffle 和ganache 做了一些基础工作。在第二阶段测试网络启动之前或期间，我们预计会看到最常用的工具被移植来支持EVM2。
状态租金可能会包含在第二阶段，这将为当前的Solidity 工程师带来一些有趣的挑战。状态租金不是无限期地存储代码和数据，而是要求合约开发者和用户随着时间的推移支付EVM2 存储费用。这可以确保随着时间的推移丢弃未使用的信息，从而防止状态膨胀。目的是让用户而不是全节点为状态付费。这里已经提出了许多不同的模型，并且没有明确的最佳模型。
有趣的是，根据以太坊的几个升级计划和知名以太坊核心开发商的建议，状态租金可能是不同路线图中唯一的重叠部分。因此，我强烈建议规划对当前部署的合约支付状态租金，并设计未来向用户收取状态租金的模型。我们不知道国租的具体设计，但我们应该做好成本准备。
此外，我们不知道第二阶段会发生什么。它仍处于研究的早期阶段，包括几个尚未解答的主要问题。考虑到非正式的规范和开发流程，以及Phase 1范围的扩大，建议Phase 2可以在2020年之前发布似乎不合理。也就是说，尽管ETH2.0可能会在今年推出，但不要指望ETH2.0能够在2020年之前发布。 0 支持资产转移或智能合约，至少到2020 年。
第三阶段—— 链下状态存储
现在，为了更多地讨论智能合约，我们将几乎完全跳过第3 阶段。第三阶段通过尽可能多地移出链来最小化链上状态。它不是将整个状态存储在链上，而是存储一些状态信息和聚合器（聚合器是表示长数据列表的短数据；Merkle 树是聚合器的一种。）
用户将负责存储完整的链下状态。当用户想要与状态交互时，他们会在交易中包含当前状态的证明。这样，运行验证器节点的资源需求就会低得多。已经提出了几种具有不同功能和性能特征的聚合器设计，但没有被选择。
此时，我们停止利用链上通信来协调用户，因此我们必须计划通过其他系统同步状态。事件对工程师来说变得不再那么有用，因为链不再保证数据可用性。在第三阶段，维护和检索链下状态将成为DApp 的关键设计约束。
—— 待续——
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