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關於以太坊2.0,你應該知道的那些重大變化

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以太坊2.0最廣為人知的的變化是staking和分片,但實際上,它包含了大量的變化,這些變化都是從改進以太坊中得到的靈感。

我們從比特幣與以太坊中學到了什麼

比特幣誕生於11年前,自其誕生之日起,它就激勵了許多人去學習更多的東西,並進一步研究區塊鏈設計和加密經濟學,以了解如何改進它們。

從PoW開始,我們了解到協議安全性在加密貨幣中是至關重要的。激勵人們在遊戲中擁有更多的皮膚(使用昂貴的硬件)非常有效。雖然“自私挖礦(selfish mining)”還有一定的迴旋餘地,但確保比特幣網絡安全的PoW表現卻異常出色。

當以太坊在2015年發佈時,它引入了“通用”區塊鏈的概念,允許任何人在網絡上構建與ETH和各種令牌交互的應用程序。這些應用為DeFi的成熟和成長打開了大門,現如今,DeFi上已經擁有超過10億美元的抵押資產。

目前為止,Ethereum已經發布近5年了,它所經歷的驚人增長幫助該行業發現了瓶頸以及哪些可以改進。

當以太坊在2017年增長遇到困難時,一些“以太坊殺手”挺身而出,“擊敗”了以太坊。但這些“殺手”主要是為了每秒更高的交易而犧牲了更弱的安全性,或者在明顯誤導(和混亂)的情況下不公佈交易費用。但這些都不是Ethereum需要改進缺陷的“解決方案”。

要想真正改進Ethereum,每個相關人員都需要從現有系統後退一步,重新開始。我們可以拿走以太坊最好的部分,同時也清除它的許多缺陷。

注意:為了方便參考,當我提到“狀態”時,我指的是以太坊永久保存的全局持久數據,如賬戶信息、交易和智能合約狀態等令牌餘額。

進入Ethereum 2.0

Ethereum 2.0是加密貨幣領域中最大的開源成果,旨在交付一個全新的系統來實現Ethereum的預期目標。您可能聽說過Casper和Sharding,但是Ethereum 2.0包含的目標太多了。

由於以太坊2.0(Eth2)的許多改進肯定會打破現有以太坊鏈的變化,這些變化將建立在Eth2鏈上,現有以太坊鏈將在新系統中“插入(plugged)”(插入分片)。這樣,Eth2將不需要升級現有的網絡而變得複雜,而以太坊原網絡也會正常運作,並帶來新系統所能帶來的所有好處。但是,正如我們所提到的,以太坊2.0包含的目標太多了。

這篇文章將會討論Eth2所帶來的人們可能不知道的重大變化。

貨幣政策

加密貨幣的貨幣政策比大多數人認為的更重要!對於那些通過發行(在區塊獎勵中鑄造新供應)來吸引礦商和哈希率的代幣,為其安全性提供資金所需的發行量越少越好。

我們已經可以看到,比特幣擁有最安全的鏈,同時在前20位的代幣中保持最低的發行率。目前,BTC的年發行量為3.8%,考慮到以太坊的年發行量約為4.5%(如果ETH反映了BTC的減半政策,這個數字會高得多),這已經是相當低的水平了。

雖然很多以太坊的持有者認為ETH為安全付出了過高的代價,但是降低供應的發行可能會導致算力和安全性的下降,因為礦商沒有那麼有利可圖。這使得降低PoW的發行變得困難,因為這可能會對供應鏈安全產生意想不到的副作用。當然,比特幣(在很大程度上)不存在這個問題,因為它的大部分礦業回報變化在長期內是可以預測的。

以太坊2.0最大的目標之一是轉換到POS,這意味著去掉昂貴的挖掘硬件,如ASIC或GPU礦機。這種高強度的計算和能耗將被更便宜的標準計算機所取代,這些標準計算機只處理Eth2節點處理的東西,比如塊傳播和同步。對於那些保護網絡的人來說,成本要便宜得多,此外,必須質押32枚ETH。

隨著總體安全成本的降低,根據網絡中有多少人,現在可以將發行降低到0%-1%之間。這樣,發行規模就精確到它需要支付多少錢才能獲得最優的安全性。

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發行和獎勵的數量取決於需要多少安全資金

除了減少發行,Eth2還打算用一種名為EIP1559的不同策略來取代交易費中的拍賣市場和gas價格。你不需要了解它是如何運作的,但只要知道大部分花費的費用將會在這個模型中消耗掉。雖然用戶通常會在EIP1559上支付更少的費用,但在以太坊2.0中會有多個分片,因此Eth2中的總費用使用/燃燒可能比當前以太坊中的費用使用更大。

再加上極低的發行率(<1.0%),燃燒費用可能導致以太坊 2.0的淨發行為負,這意味著更多的供應將被消耗掉,而不是被創造出來。這將導致ETH變得更加稀缺,使得攻擊PoS網絡的成本更加昂貴。

共識算法(如PoW或PoS)的目標是保持鏈的安全性和分散性,而保護網絡安全的動機是將加密貨幣與簡單的賬本分離開來。這一激勵措施確保了礦工/礦工為網絡提供安全保障。以太坊2.0在為礦商融資方面所尋求的是最低可行發行量(MVI)。

MVI是指該鏈持續地維持最低數量的發行,以保證安全性。低發放量和費用的逐漸消耗使得攻擊更加昂貴(因為ETH變得更加稀缺),降低了網絡遭受大規模攻擊的機會。

無狀態

當人們談論以太坊及其規模大小時,你可能聽說過“狀態膨脹”。這是指一次性gas費用支付使您的數據在以太坊區塊鏈上擁有永久居留權的問題, 導致了一個無限的、不斷增長的狀態,在這種狀態下,大量的數據甚至可能無法使用。

存儲大小的狀態“膨脹”,這意味著以太坊節點需要更多的存儲空間或更好的硬件,這與網絡的年齡成線性關係。從長期來看,這限制了誰有能力運行以太坊節點,並且每當區塊gas限制增加時,狀態增長就會成為一個更大的問題。

對於ETH2,目標是實現無狀態,這意味著light(無狀態)節點將能夠驗證所有事務和狀態的所有部分,而不需要實際持有任何狀態。無狀態允許輕量級客戶機以有狀態/無狀態的形式存在,每個無狀態都需要不同的規範,這使得節點通常更容易訪問。如果您擁有的資源比無狀態節點所需的資源多,但是對於完整的有狀態節點來說還不夠,那麼您可以運行一個處於中間狀態的半有狀態節點。

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使用無狀態範式的網絡圖

這對於分片非常重要!由於每個分片都有自己獨特的狀態,所以ETH2中的驗證器將對它們驗證分片的狀態執行狀態更改(事務)。無狀態協議使得驗證器在切換分片時不必下載分片的整個狀態,只需要表示數據的二進制merkle樹(它要小得多)。分片越多,狀態增長就越沒有止境,而且總會有交易或探索區塊之類的服務,它們被鼓勵保持所有分片鏈的狀態/數據,並準確地交付它,而不考慮成本。

這為充當“狀態提供者”的軟件打開了大門,這些軟件將事務更改的狀態部分提供給驗證器,以便驗證器可以輕鬆地執行狀態更改。狀態中繼器有助於磁盤I/O和存儲密集型驗證部分完全轉移到不同的實體。

這打開了一扇有趣的激勵機制之門(對於狀態,這是Ethereum的一個問題),並極大地受益驗證器,因為它們不再需要保持整個分片狀態。然而,他們仍然可以驗證他們從中繼器接收到的狀態是否正確,因為他們可以將接收到的信息與同步的狀態樹進行比較。

賬戶的抽象

目前在Ethereum協議中有兩種類型的帳戶,外部帳戶(用戶)和合約帳戶。只有外部帳戶能夠啟動事務,並且只有以自己的名義進行事務的用戶才允許修改其帳戶的狀態。目前,有一些元交易,但這些都依賴於一個中繼網絡來支付gas,就像GSN一樣。

以太坊2.0的目標是將這兩種帳戶類型抽象為1,使用戶帳戶和合約帳戶與網絡難以區分。當然,合約仍然存在,但這將為以太坊本身作為元交易的中繼者打開大門。你為自己簽署了一項交易,並廣播它將不會是與網絡交互的唯一方式。

你也可以讓你的普通賬戶像智能合約一樣運作,比如把你的主賬戶收到的ETH直接發送到你的冷錢包裡,或者把任何ETH自動發送到你的DAI賬戶裡。

功能可以構建到帳戶中,這為dapp的設計和功能打開了更多的窗口!用戶管理帳戶的處理將不再是一組明確定義的操作,就像它們目前在以太坊中一樣。

帳戶抽象的一個有趣的可能性是,合同將能夠支付自己的gas費用,或者是發送交易的原始地址。這是一個複雜的問題,所以仍然有很多工作要做,但是在這種變化之後可以建立的可能性是巨大的!

執行環境

對於在以太坊上開發的任何人來說,他們的主要語言選擇是Solidity或Vyper,它們有自己的特點,但是它們很好地滿足了開發生態系統的需要。目前,這些語言被編譯成更通用、更低級的操作,以便以太坊虛擬機(EVM)理解。

EVM使用這些操作碼來幫助以太坊節點生成相同的計算結果,而不管運行它的計算機是什麼。它還使自定義復雜的操作(如驗證簽名或獲得帳戶餘額)變得很容易,只需一行代碼即可完成。如果沒有EVM讀取並正確地將更改分配給狀態,這些特性通常是不可能的。

EVM是整個智能合約生態系統的重要基礎,即使是在其他鏈上。如果以太坊上的任何應用程序能夠使用EVM想要的任何運行時,那就太好了。鏈不應該把自己的狀態轉換規則(像EVM)強加給其他人,執行應該更加開放。這就是執行環境的用武之地。

執行環境(EEs)允許將任何類型的狀態轉換直接構建到協議中(使用WASM),這讓我們能夠完全抽象處理事務的方式。可以有專門用於處理ZK rollup或私有事務的EE,也可以有用於UTXO建模事務(如BTC)的EE。甚至可以有一個特定於令牌的EE,它可以用於所有令牌,而不必為存在的每個令牌上傳相同的代碼。當然,現有的EVM將被複製到一個名為eWASM的EE中,以維護對當前生態系統的支持。

ETH1上的每一個Dapp都需要在設計時充分考慮EVM,以太坊的狀態轉換函數(EVM)的所有限制會影響整個系統。有了EEs,這一瓶頸將不復存在,全新類型的數據應用程序將被構建,充分利用它們對協議的開放式依賴。



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