一篇文章告诉你以太坊2.0的前世今生，连小白都能看懂

随着以太坊合并时间的临近，关于以太坊2.0的相关话题再次变得非常火爆以太坊merge，但是有些小伙伴对于什么是以太坊2.0以及一些相关的概念不太清楚，比如：POW/POS 共识机制、分片、信标链等，还不是很了解。 今天就来了解一下以太坊2.0相关的概念吧！

比特币诞生后，一种去中心化、无需信任的区块链技术应运而生； 而以太坊的出现，将区块链和智能合约紧密结合，让我们可以在区块链上开发各种区块链。 区块链应用。 如果说比特币是公链之王，那么以太坊则将自己定位为“世界计算机”。 目前以太坊生态拥有全球最大的开发者社区和最多的DAPP应用。

然而，以太坊目前的处理速度还不能满足其成为“世界计算机”的目标：交易速度受限、交易成本高、网络拥堵频繁成为制约以太坊生态发展的瓶颈。 为了解决这个问题，让以太坊成为更适合构建和运行DApps的公链平台，从而真正实现成为“世界计算机”的目标，以太坊在2014年诞生之初就设定了四个发展阶段： Frontier（2015 年 7 月）、Homestead（2016 年 3 月）、Metropolis（2017 年 10 月）、Serenity（宁静）。

现在前三个阶段已经完成，第四阶段宁静（Serenity）是以太坊的最终形态，也就是我们常说的以太坊2.0，所以以太坊2.0是解决以太坊目前网络性能瓶颈的既定计划，致力于在不降低去中心化程度的情况下大大提高以太坊网络的可扩展性和性能。

以太坊 2.0 有很多改进，主要包括：

1个

共识机制由PoW改为PoS；

2个

引入信标链，整体架构由单链变为多链（Shard Chains）

关于POW和POS的白话解释：

区块链技术实际上是一种去中心化的账本。 许多节点共同维护账本的安全。 由于有多个节点参与记账，如何让所有节点达成共识是区块链决定的。 技术是否安全是一个非常重要的问题。 不同的共识机制其实是基于不同的记账方式和奖励机制，比如POW和POS。

POW：POW（Proof of Work），工作量证明，引入了对特定值的计算。 就像大家一起解决一个难题，谁先解决，谁就可以获得新区块的记账权，从而获得记账奖励。 如果你想得到奖励，你必须比别人计算得更快。 工作量体现在计算速度和次数上。 你的工作量越大，你记录的速度就越快，所以得到的结果越多，成功的概率就越高。 我们给那些争夺记账权的用户一个形象的名字，叫做矿工，拼命计算的过程叫做挖矿，所以在POW机制下，作案者需要掌握足够的算力才能比别人计算得更快，成本作恶率很高。

然而，POW机制在保证安全的同时，也意味着巨大的能源消耗。 目前以太坊的工作量证明协议每年的总耗电量约等于芬兰，碳足迹接近瑞士。巨大的能源消耗会对环境造成巨大的影响，所以这也是一个区块链技术最受人们诟病的一个非常重要的因素

POS：POS（Proof of Stake），权益证明，试图解决POW机制中大量资源被浪费的情况。 该机制通过计算用户持币量占总币量的百分比，包括持币时间来决定记账权。 以太坊的 POS 机制要求用户质押自己的 ETH，才能成为 ETH 网络中的合法验证者。 验证者执行与矿工相同的功能：对交易进行排序，创建新区块，以便所有节点维护网络状态。 同意。 不同的是，他们不需要提前购买挖矿设备和能源消耗进行挖矿，而是使用ETH作为抵押品来防止失信。 如果验证者行为不当，这个质押的 ETH 可能会被销毁，通过这样的机制来保护网络而不需要大量的能源消耗。

什么是分片？

要理解这个问题，我们还需要理解限制以太坊交易速度的问题。 在以太坊 2.0 项目诞生之前，以太坊只有一条公链，区块是顺序生成的。 因此，区块生成的速度和每个区块中可以记录的交易数量决定了以太坊每秒可以处理的交易数量。

提高以太坊性能的一种方法是扩大区块大小，使每个区块包含更多数据。 但这将需要存储块的节点具有更大的硬盘和更好的网络带宽。 这将进一步增加挖矿和运营节点的成本，而挖矿和节点的成本越高，去中心化程度越低，越不利于网络安全。 所以以太坊社区很早就放弃了这个方案。

以太坊想要采用的解决方案叫做分片链。 简单的说，一条链不够用，跑多条链。 就像单核CPU跑不动了就换多核CPU一样。 在以太坊 2.0 中，目前的计划是建立 64 条分片链，每个分片都有一组验证者负责打包和验证区块。 原来的以太坊主网（PoW Main Chain）最终会变成一个分片。 试想一下，如果交易数量不变，但是处理交易的链条数量增加了，就像高速公路的宽度突然变成了64，处理速度肯定会大大加快，大家的体验也会更加顺畅。

什么是信标链？

虽然分片链的出现会大大提高交易速度，但也存在分片之间的协调互通问题。 如何保证分片后所有分片都能协调同步？ 这就需要一个中央系统来掌控全局。 信标链（Beacon Chain）就起到了这样的作用。 信标链是整个以太坊 2.0 网络的“指挥与控制中心”。 它会随机分配一个验证者，同时也会作为一个hub，帮助分片实现跨分片通信，保证整个系统的安全。

以太坊Serenity阶段的升级步骤

以太坊作为第一条拥有最多用户和DAPP应用的公链以太坊merge，其合并不可能一蹴而就。 每一步上线前都必须经过充分验证，否则会造成巨大的影响。 因此以太坊Serenity阶段的升级目前分为三个步骤，即：信标链、合并和分片。

目前信标链已于2020年12月1日上线，用户已经可以使用以太坊上的智能合约质押ETH参与POS获得奖励。 不过，虽然信标链已经上线，但其目前的功能只是在实战环境下验证POS等以太坊2.0的各种基础功能，并不具备处理交易和执行智能合约的能力。 公众号：橙皮办公室，目前质押的ETH及奖励已锁定，不可提现。 质押的本金和收益只有在以太坊合并后开启信标链提现后才能取回。

所以现在的以太坊实际上包括两条独立的区块链，一条是矿工使用POW共识机制守护的以太坊主链，目前所有的智能合约实际上都运行在这条主链上； 另一个是信标链目前有超过 40 万活跃验证者，近 1300 万个 ETH 被抵押到信标链中以维持共识。 以太坊进入PoW+PoS混合挖矿阶段，为全网向PoS过渡铺平了道路。

最近大家听到比较多的合并（Merge），指的是以太坊信标链和以太坊主链两条链的合并。 合并后，当前的以太坊主链将成为64条分片链之一，这也标志着POW挖矿正式退出以太坊舞台，以太坊将升级为全新的基于POS机制的区块链。

合并后，ETH 供应链将减少。 在POW时代，ETH每天会发行约12000个ETH作为支付给矿工； 在POS时代，ETH的供应量将减少约90%，每天约产生1280个ETH。 ETH，这些 ETH 将作为奖励支付给那些质押了 ETH 的验证者。 这些质押的 ETH 和获得的收益可以在以太坊合并和信标链提现开放后逐步提现。

分片是一种多阶段升级，旨在提高以太坊的可扩展性和容量。 分片提供了数据存储需求的安全分布，使汇总更便宜，并使节点更易于操作。 它们使第 2 层解决方案能够提供低交易费用，同时利用以太坊的安全性。 分片的升级计划将在主网与信标链合并后进行。

如何质押ETH成为网络验证者？

以太坊从 POW 转变为 POS 后，无需运行高性能矿机即可参与权益证明系统——只需要一台家用电脑或智能手机。 这降低了质押 ETH 的门槛，吸引更多人参与到 ETH 生态中。 下面给大家介绍几种参与ETH质押的方式：

自建节点方案

非托管解决方案

完全管理的计划

基于托管的权益池解决方案

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