什么是以太坊2.0？

以太坊2.0，有时称为Eth2或Serenity，是对以太坊区块链的升级。其目标是在不损害安全性或去中心化的情况下，提高以太坊网络的速度、效率和可扩展性。在这方面，它试图克服所谓的“区块链三难困境”（普遍认为在去中心化、安全性和可扩展性方面，区块链网络只能同时优化其中两个特性）。

以太坊2.0在以太坊的结构和设计上整合了几个根本性的变化，包括技术和经济方面。两个关键的变化是转向“权益证明”和增加“分片”。

什么是权益证明？

权益证明是一种由区块链网络使用的共识机制，用于实现分布式共识。在权益证明共识机制中，参与者通过质押加密资产（质押意味着通过将其发送到特定的智能合约来“锁定”它们）被随机选中成为验证者，他们提议新的区块并因此获得奖励。在这种机制中，验证者取代了工作量证明系统中的矿工角色。违反协议规则的参与者可能会被部分或全部没收其质押资产。这种胡萝卜加大棒的方法旨在激励参与者根据协议规则验证和排序区块中的交易。

权益证明的优势是什么？

在以太坊社区中，关于转向权益证明的最常被提及的优势有以下几点：

提高能源效率。由于权益证明不要求参与者将计算能力用于工作量证明哈希算法，因此能量消耗显著减少。估计以太坊2.0将消耗不到工作量证明以太坊1%的能量。

通过支持“分片链”提高扩展能力。分片链（见下文）通过允许网络同时创建多个区块来提高交易吞吐量。在工作量证明系统中，分片会降低破坏网络每个部分所需的哈希能力（从而降低整个网络的安全性），但在权益证明系统中并非如此。换句话说，转向权益证明是实现分片的必要条件，而分片可能是一种有效的扩展技术。

增加去中心化。由于权益证明消除了对哈希能力驱动的挖矿的需求，不再需要大型和资本密集的矿场。理论上，这应该降低验证者的进入门槛，降低中心化的风险。此外，由于大量的分片链，全面转向以太坊2.0需要大量的验证者（超过16,000个）。这种观点认为，大量的验证者将使网络不易受到特殊利益的操控。

权益证明的缺点是什么？

不够成熟。虽然工作量证明在比特币和自2015年以来在以太坊中经过了十多年的考验，权益证明的历史记录较少。尽管权益证明已在许多公共区块链中无事故地使用，但其在以太坊中的实施相对复杂，意味着可能存在尚未知晓的攻击向量或漏洞。

富者愈富。对以太坊中权益证明的常见批评是，由于挖矿基本上没有成本，并且质押的ETH越多，获得的奖励就越多，那些已经拥有最多资本的人将继续积累更多资本。相比之下，尽管比特币挖矿是一项资本密集的事业，但利润率很窄。这意味着矿工获得的大部分比特币必须出售以覆盖挖矿成本——通过出售，矿工将大部分新铸造的比特币（及费用）分配给更广泛的参与者，从而广泛分发新比特币。

什么是分片？

分片是一种扩展技术，旨在显著提高区块链网络的效率和容量。它涉及将网络的整个状态分割为多个较小的、可管理的部分，称为“分片”。每个分片几乎像一个独立的区块链，拥有自己的一套账户余额和智能合约。然而，与完全独立的区块链不同，分片通过主链或确保整个网络安全和数据一致性的层进行相互沟通和协调。

在以太坊2.0的背景下，分片旨在通过将数据处理责任分散到多个分片上来解决可扩展性问题。每个分片将能够独立处理交易和智能合约，从而增加网络的整体容量。以太坊2.0中分片的初始实施预计将主要集中在提高数据可用性上，从而通过允许引用存储在分片链上的数据来增强层-2解决方案的可扩展性。

验证者将在以太坊分片网络的安全性和运作中发挥关键作用。他们将被随机分配到不同的分片，确保没有单一分片被特定的验证者群体过度影响或控制。这种随机分配有助于增强网络安全，使其更能抵御协调攻击或操纵。

随着以太坊的发展，分片及其实施的细节可能会得到改进。

Eth 2.0 时间表

向Eth 2.0的转变是一个逐步的多阶段过渡，按照以下时间表进行：

信标链。在2020年12月成功部署，信标链引入了一种权益证明（PoS）共识机制，与现有的以太坊网络并行运行。这个阶段尚未处理交易或智能合约，但为新的PoS共识模型奠定了基础。建立了一个“信标链”来存储验证者的注册，并与以太坊主网并行运行，但在信标链阶段，以太坊仍依赖于工作量证明共识机制。

合并。在2022年9月完成的这一关键阶段中，运行在工作量证明（PoW）上的原始以太坊主网无缝合并到信标链的PoS系统中。这一过渡标志着以太坊上能源密集型挖矿的结束，全面采用PoS进行网络安全和共识。因此，以太坊的能源消耗显著下降，为更高效的可扩展区块链操作铺平了道路。

分片。合并后，以太坊计划实施分片，以大幅增加网络容量并降低交易费用。分片将网络分割成多个部分（分片），每个部分都能够独立处理交易和智能合约。这将扩大以太坊网络的整体容量，使其能够每秒处理更多交易，并使其更易于全球用户访问。分片的初始阶段将集中于在分片之间分配数据，后续阶段将致力于使分片能够独立执行智能合约和管理账户，从而进一步增强网络的可扩展性和效率。分片的引入预计将分阶段开始。