听到以太坊2.0这个名字，你或许并不陌生。以太坊在区块链社区中具有重要的地位，而以太坊2.0，则直接影响到以太坊甚至区块链的未来。
然而，究竟什么是以太坊2.0？说实话，想要清晰回答这个问题并不容易。尽管如此，在这篇文章里，我们还是想试试看。
以太坊社区热闹纷呈，几乎没有一个区块链社区可以与之匹敌；绝大多数代币和智能合约都在以太坊上运行，对于大部分区块链领域的开发者和公司机构而言，以太坊也是他们的首选。然而以太坊的当前状态，距离它的野望还有很远。换句话说，以太坊的预期生态，还没有正式显现。在最后阶段Serenity中，以太坊将正式转换为PoS共识机制，展现出来它的最终样貌。
然而，宁静之路，路途漫长。
实践中，从以太坊1.0向最终Serenity阶段的过渡，包含了一系列硬分叉的计划。但是由于复杂度超过预期，这一过程耗时费力。社区用“以太坊2.0”描述了实现的目标和途径。
以太坊2.0，或者ETH2.0，你应该在许多区块链媒体中都看到过这个术语。有上百篇文章提到了以太坊2.0。但是能够让人满意的文章并不多：有些文章过于简单笼统，无法提供具体信息；另外一些文章，则过于专业和详细，让人难以卒读。
我希望借助这篇文章，描述清楚以太坊2.0。值得提醒的一点是，这篇文章中包含了当下对于以太坊2.0的理解，这些信息可能随时会被更新。
CZ：去年几个失败的加密货币项目短期内阻碍了加密货币行业的增长:金色财经报道，Binance首席执行官CZ在社交媒体上称，去年几个失败的加密货币项目的影响？短期内，它们阻碍了加密货币行业的增长。但我们已经看到了复苏。长期来看，因为它们确实阻碍了传统金融业者采用该技术，并可能导致他们在采用曲线上进一步落后，这可能会在10-20年后对他们产生生存影响。[2023/1/28 11:33:09]
一、为什么需要以太坊2.0？
首要原因是：目前的以太坊速度太慢了。许多复杂的应用想要扩张规模，要付出非常昂贵的代价。比较一下Visa的信用卡处理能力我们就知道了：Visa每秒钟可以处理上千笔交易，而以太坊每秒钟只能处理15笔交易。以太坊之所以缓慢，是因为它是去中心化的架构，并且，需要继续保持去中心化的方式。
那么怎么改进？
一个可能的思路是通过超级节点的方式：用户可以依赖超级节点，即“共识节点”。共识节点有足够强大的服务器来处理所有的交易。这个解决方式够简单，可以让区块链保持原样，所需要做的事情，只是增加客户端机器的并发处理进程就好了。
然而以太坊的开发者们拒绝了这个选择，主要是担心它会损害区块链的去中心化，损害其抗审查的能力。
对于区块链的不可能三角这一论断，我们早就耳熟能详:去中心化，可扩展性和安全性，只能从三者之中选择两者，无法三者兼顾。如何打破不可能三角，这是所有“第二代区块链”项目想要去尝试的。例如，IOTA就声称能够解决这个三难问题，包括以太坊2.0在内的大多数解决方案，都尝试用其它的共识机制代替PoW的挖矿机制。
分析：加密货币行业在特朗普执政期间迅速发展:CoinDesk今日刊文称，尽管特朗普公开承认他“不是比特币的粉丝”，在其执政的四年里，加密货币发展迅速。特朗普政府对该行业基本上是友好的，并引领了一波受到加密社区欢迎的法规和产品。具体而言，在特朗普任职期间，美国证券交易委员会（SEC）仍未发布关于加密货币的指导规则，SEC几乎所有的可行指南都是通过执法行动和非正式警告来实现的。美国商品期货交易委员会(CFTC)批准了加密衍生品进入美国，创建了一个机构可以参与的受监管的交易市场。在特朗普任期的大部分时间里，美国货币监理署(OCC)并没有大量介入加密领域，除了围绕金融科技宪章的法律纠纷。直到Brian Brooks由财政部长姆努钦任命加入OCC后，OCC才真正开始了与该行业相关的举措。[2021/1/27 13:36:36]
因此以太坊原先的设计或多或少被看做是失败的。按照ChromaticCapital的说法，以太坊2.0是“一个完全不同的项目，采用从0到1的范式，就像区块链的从链一样。”
以太坊2.0不仅仅是针对原先版本的升级，而是彻底改造了以太坊区块链。以太坊2.0的设计目的是让以太坊更安全、扩展处理能力足以应对数千笔交易，同时可编程能力提升。更关键的是，这些改进不会损害以太坊的去中心化。
以太坊2.0打算如何解决这个问题?
对于经典的区块链不可能三角问题，以太坊2.0打算借助于三项改进来解决：
分片PoS权益证明共识机制新的虚拟机
俄罗斯银行业对数字卢布提议感到担忧:金色财经报道，俄罗斯央行副行长奥尔加·斯科罗博加托娃（Olga Skorobogatova）周四会见了几家主要银行的代表，以期就数字卢布的概念寻求早期反馈。银行们主要担心的是当前正考虑的数字货币系统一旦启动后的集中程度。俄罗斯标准银行(Russian Standard Bank)董事长Alexander Samokhvalov表示，商业银行们将支持他们充当中介机构的方案，而不是俄罗斯央行自己维护所有个人数字卢布账户的方案。Samokhvalov称，后者\"没有给商业银行提供空间\"，可能引发银行挤兑。另一位匿名参与者表示，银行希望更清晰地了解数字卢布被计划用来替代现金还是当前的电子支付系统。[2020/11/27 22:23:09]
等等，这些术语是什么意思？
分片
分片（Sharding)是一种技术手段，在多个服务器上切割数据库，换句话说，就是对它们进行分区。就像一台计算机的同一块硬盘上有多个分区一样，也可以将区块链分割成几个部分，而不会损害数据一致性。分片(Shard)跟整个系统具有同样的安全性，而不会因为分片而出现风险。
权益证明机制(ProofofStake)
在PoS共识机制下，不再需要矿工来创建区块。在以太坊2.0中，质押验证人(Staker)将承担起来出块的责任：这些节点需要质押一定数量的ETH。相比于PoW共识机制，PoS的方式不仅节能，更能够提升交易速度，也让区块链上质押验证人的分布更为去中心化。
中国·山东数字经济优秀项目大赛将寻求区块链等行业应用:5月20日，第一届中国·山东数字经济优秀项目（产品）大赛在济南开幕。本次大赛主题为“培植数字经济发展沃土”，设数字经济集聚发展、传统产业数字化转型和培育数据要素市场3个单元。其中，数字经济集聚发展单元致力于寻找面向数字经济园区的5G、大数据、云计算、物联网、人工智能、区块链等行业应用。（新华日报）[2020/5/29]
多年来，以太坊的区块链开发者一直致力于实现一个独特的共识机制，既能够确保交易快速完成，又能够确保参与者遵守规则。借助于PoS权益证明机制，以太坊的交易能够在几秒内完结，并且可以抵抗51%攻击。
新的虚拟机设计
借助于新的虚拟机设计，开发人员可以创建自己的执行环境。这允许在分片上引入其他区块链的规则。例如，开发者可以将BTC或Zcash的规则引入到以太坊上。因此以太坊可以成为一套通用架构，供不同的区块链所使用。
不得不说，分片、PoS共识机制、新虚拟机这三个目标，每一个都是很远大的设想。到目前为止，区块链分片功能还没有实现，社区许多睿智的思考者们也在争论PoS共识机制是否真的有效。
以太坊人员正在着手解决区块链开发的多个挑战，致力于创建一个合适的架构，突破现有区块链开发所面临的约束和妥协，让这些问题成为历史。
二、以太坊2.0发展进程
接下来，我们一起梳理下以太坊进化到以太坊2.0，所需要经过的几个阶段。
分析 | 食品和供应链行业对区块链技术的兴趣自2017年起攀升:TrustNodes援引CB Insights消息，在2016年，媒体同时提及区块链和食品、供应链的次数几乎为零。从2017年开始直至2018年，人们对此的兴趣明显上涨。美国大型零售商沃尔玛致力于将区块链应用到其食品供应链中。沃尔玛食品安全副总裁Frank Yiannas表示，区块链技术将沃尔玛追溯一包切片芒果的时间从6天缩减至2.2秒。另外，通用电气公司也正在测试区块链技术在制造喷气发动机、火车、医疗设备和其他设备的复杂零件的应用。[2018/7/12]
阶段0:信标链
信标链是以太坊2.0的核心，这个新的区块链上线之后初期阶段，最多可以协调多达64条分片链的运作。信标链是整个以太坊2.0网络的“指挥和控制中心”。
信标链管理着“Caspar权益证明”协议，会记录质押见证人(Staker/Validator)及其抵押的代币量，并且随机选择质押验证人，也通过随机分配的方式，将分片链分配给验证者。信标链会采用共识规则，制裁不诚实的质押验证人，并充当不同分片之间的链接枢纽。
以太坊2.0的验证人通过权益证明机制投票，即使用他们所持有的代币，在被称之为“证书”的结构上投票。一旦分片链获得足够的“证书”，就会在信标链上获得关联(crosslink)关系。从这一刻起，区块获得最终稳定性，不可再被撤销或篡改。在分片链上，区块与主链即信标链上的区块一样，获得了相同的安全性。这个过程，似乎让我们想到Ripple的共识机制和IOTA的计划：让网络上的节点通过某种方式对区块进行投票。
质押验证人付出了劳动，也会获得相应的奖励：他们会得到ETH2作为回报，这是信标链的本地代币。长期看，ETH2会取代ETH代币，ETH2代币没有总量限制，通过这种方式分配代币给维护区块链运行的验证人，为区块链带来长期的安全性保障。
信标链计划在2020年第二季度或第三季度上线。这将启动向ETH2过渡的第0阶段。用户可以运行一个信标链客户端并且将ETH(现在称为ETH1)支付给信标链，在信标链上，会被切换到ETH2。这是一种单向兑换方式，ETH1会被销毁。
因此，如果第0阶段成功，将会存在两条以太坊区块链:以太坊1.0和以太坊2.0，或者称之为ETH1和ETH2。对于用户来说，此时以太坊2.0没有任何意义，因为还没有分片链可以链接到信标链上。
在这一阶段，信标链还是一副没有躯体的骨架，或者你可以将它看做是一艘大船的龙骨，一栋房屋的支架。
阶段1:分片链
大概从2021年开始，第一批分片链将会上线投入使用。
这些分片最初将以原始形式存储数据。它们不能根据某些共识规则处理数据，甚至不能显示用户或地址的帐户余额，它们仅被用作实验，用来测试分片效果，但也可能将这些分片用来存储数据，帮助DApp更好地扩展。
第1阶段的重点，会围绕信标链展开。在这一阶段，信标链开始通过交叉链接（crossLinks)引用分片的状态，从而实现状态的完结性。
我们可以将信标链想象成是这样的一个区块链：其他的区块链会连接到这条信标链上，并且围绕信标链旋转。在这个阶段，这些分片链还不具有多少实际功能。
建立和运行新的PoS共识机制，并设置一条区块链作为各种数据链的控制中心，这是一个巨大的挑战。想要将以太坊1.0发展到这一阶段，还会有成百上千的细节需要讨论，还会有无数大大小小的更新需要实现。但是关于阶段1，我们目前只需要知道这一些就够了。
在这个阶段，以太坊1.0和以太坊2.0区块链将继续并行运作。从第二阶段开始，事情会变得非常令人兴奋，更有意思起来。
阶段2:实现愿景
根据路线图所述，接下来的阶段将“实现以太坊2.0的真正愿景”:让分片链将能够处理交易。
从这个阶段开始，以太坊2.0网络应该可以用在实际的应用程序上了。在项目的后续过程中，智能合约也将在分片链激活。
然后上面提到的新的虚拟机所提供的执行环境也开始生效，它允许激活分片上自己的规则。例如模拟其他区块链，如比特币、Zcash或以太坊1.0。
就像以太坊1.0通过对比特币抽象化来实现区块链上的智能合约一样，以太坊2.0也将对以太坊1.0进行抽象化，重新定义区块链计算的基本性质。
阶段2会结合所有链条的功能。在阶段1中，分片链只是纯粹的数据存储，现在正在成为结构化的链，将智能合约的状态与共识过程也联系起来。
开发者可以在某个分片上创建他们的DApp,而以太坊则成为了一个由信标链控制的多链系统。
第二阶段预计在2021年末或2022年初完成。根据路线图所述，许多部分例如执行环境的概念化，“仍然在深入研究和开发中”。
阶段3-6
按照计划，以太坊2.0将会分为6个阶段上线。然而根据路线图，从阶段3开始，任何类型的预测都是推测，因为很可能会发生变化。在这些阶段的某个时候，以太坊1.0可能会逐渐因为无人参与而衰竭。当然，如果按计划推进的话，或者以太坊2.0替代掉原来以太坊1.0区块链的时候，所有的用户和以太坊代币都能迁移到新的区块链上了。不过，这一切还没有决定下来。
对于这几个阶段，在以太坊的Github文件库中，是以一种开放方式描述的：
阶段3:轻客户端状态协议实现轻客户端。这么做可能是为了减少各个节点必须携带的以太坊状态的数据大小，但并没有完全消除这些状态。阶段4:交叉共享交易交易可以在不同的分片之间共享。阶段5:与主链安全性紧密耦合阶段6:更多的分片，二级分片或指数级分片
分片之中会继续包含分片，单个分片链或成为未来其子链的信标链。
然而，关于这些阶段的更具体的信息现在仍然缺失，也只是有一些高度抽象的论文或来自来自在线研讨会的只言片语。
以太坊2.0的具体形式是怎样的？至今为止，还没有明确定义。因此，预计以太坊的宁静阶段，可能还需要一段时间——比如4-5年，甚至更久时间才能完成。
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译者：荆凯。
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