以太坊2.0的啟動進程全面分析

據(jù)以太坊基金會消息，伊斯坦布爾（Istanbul）硬分叉升級預(yù)計將于2019年12月7日前后發(fā)生，和前幾次的君士坦丁堡、拜占庭等硬分叉升級一樣，這次的升級同樣以改變以太坊底層協(xié)議的方式來提升整體性能。然而，也和前幾次升級前屢次延遲的“尿性”一樣，伊斯坦布爾硬分叉之路依舊波折不斷。

據(jù)以太坊官方消息，伊斯坦布爾硬分叉原定于8月14日激活Ropsten和G?rli等以太坊測試網(wǎng)，并預(yù)計于2019年10月16日在主網(wǎng)上進行升級。

然而在8月15的以太坊電話會議中，核心開發(fā)者Péter Szilágyi指出，需要將該目標推遲兩周，且不排除在9月4日有再次推遲的可能性。最具爭議的ProgPOW算法將推遲到下一次升級中實施。

隨后9月6日的以太坊電話會議中，基金會社區(qū)經(jīng)理Hudson Jameson表示，由于有大量以太坊改進建議（EIP）提交審查，Ropsten測試網(wǎng)絡(luò)激活被推遲到10月2日左右，主網(wǎng)的激活將推遲到11月。

9月30日，以太坊基金會社區(qū)經(jīng)理Hudson Jameson表示，由于異?？焖俚膮^(qū)塊確認時間，造成測試網(wǎng)絡(luò)Ropsten已于UTC時間9月30日3:40提前到來。

10月25日，PegaSys Protocol Engineering產(chǎn)品經(jīng)理Tim Beiko發(fā)推表示，目前團隊初步達成共識，以太坊伊斯坦布爾硬分叉日期定為12月4日，為了以防萬一，1月8日為定為備用日期。

11月20日，以太坊官方博客發(fā)文稱，以太坊網(wǎng)絡(luò)將按計劃在區(qū)塊高度9,069,000處進行升級。時間預(yù)計在2019年12月7日星期六發(fā)生。具體升級日期和時間可能會因出塊速度有所變化。

升級狀況頻發(fā)，加上備受關(guān)注的EIP-1884ProgPoW提案的延遲，讓許多人為以太坊后續(xù)生態(tài)發(fā)展感到擔(dān)憂。因為從一開始的設(shè)計層面來說，伊斯坦布爾硬分叉是以太坊經(jīng)過最初的邊境（Frontier）、家園（Homestead），到現(xiàn)在的大都會（Metropolis）階段走向?qū)庫o（Serenity）階段（即以太坊2.0）前的最后一次硬分叉。

盡管近期以太坊基金會研究員Danny Ryan公開表示以太坊2.0零階段計劃將于2020年第一季度上線，但屢次升級上演的“狼來了”的故事，讓這個“計劃”看上去蒼白了不少。

同時，我們整理了近期各種開發(fā)者會議和部分研究員的公開言論后發(fā)現(xiàn)，且不論以太坊一貫的延遲尿性，單根據(jù)目前研發(fā)情況來看，要完全實現(xiàn)以太坊2.0仍然是很遙遠的事情。

“寧靜”將至？

首先，根據(jù)EthHub上的介紹，以太坊2.0是一系列可以顯著改善系統(tǒng)性能的研發(fā)規(guī)范（specifications），在2.0版本中暫定部署分片技術(shù)（Sharding）、Casper協(xié)議（POS共識機制）、狀態(tài)租賃（State Rent）和以太坊虛擬機EVM的升級項目eWASM。[4]

這一版本將分階段交付，每個階段都將建立在前一個階段的基礎(chǔ)上：

階段0：信標鏈Beacon Chain|2020第一季度

以太坊2.0交付計劃中，首先需要實現(xiàn)的目標是信標鏈，信標鏈將采用權(quán)益證明機制Casper the Friendly Finality Gadget（Casper FFG）[5]，實現(xiàn)從POW（工作量證明）到POS（股權(quán)證明）的過渡。這一階段讓驗證者能夠參與質(zhì)押系統(tǒng)、代替礦工成為鏈的構(gòu)建者，并為分片方案提供基礎(chǔ)。

階段0信標鏈介紹截圖??信息來源：Github

到目前為止，Prysm、Nimbus、Lighthouse等以太坊2.0實現(xiàn)團隊建立了支持信標鏈階段的單一客戶端測試網(wǎng)。據(jù)V神透露，7個單一客戶端開發(fā)團隊在9月初已經(jīng)實現(xiàn)了客戶端之間的互操作性(interoperability)。

另外，在主網(wǎng)上線前，還需要一個支持多客戶端的測試網(wǎng)，使BETH（Beacon鏈ETH，即以太坊2.0代幣）能夠在不同賬戶間轉(zhuǎn)帳。11月9日，作為以太坊2.0的構(gòu)建團隊Prysmatic Labs的成員，Danny Ryan表示，跨客戶端測試網(wǎng)至少還需要兩周的時間才能發(fā)布，測試網(wǎng)發(fā)布后也至少需要運行三個月。按這個時間來推算，跨客戶端測試網(wǎng)要在下個月能夠順利推出，才能在2020年2月、或者3月如期上線主網(wǎng)階段0，創(chuàng)建信標鏈創(chuàng)世區(qū)塊。

然而，由于階段0的實現(xiàn)與規(guī)范的制定是同時推進的[6]，在互操作性實現(xiàn)以后，已經(jīng)敲定凍結(jié)[7]的階段0規(guī)范進行了完全解凍，發(fā)布最新的0.9.2版本[8]。規(guī)范在重新凍結(jié)前，需要在眾多的以太坊2.0客戶端中確定、實現(xiàn)并通過審計。而以太坊是一個龐大的開源項目，去中心化的特性讓研發(fā)規(guī)范顯得有些混亂、無組織，研究團隊間也缺乏協(xié)調(diào)。種種情況讓團隊在應(yīng)對規(guī)范的變化時造成大量的時間的浪費，因此，上文中的“跨客戶端測試網(wǎng)如期推出”仍要打上一個問號。

階段1：分片鏈Shard Chains|時間待定

在階段1中將構(gòu)建沒有虛擬機EVM的分片，以分片鏈的方式為以太坊網(wǎng)絡(luò)提供大規(guī)模的擴容性[9]。

階段1分片鏈介紹截圖? 信息來源：EthHub

階段1的推進之路也正經(jīng)歷一些推倒和重來。6月份時，階段1大部分的規(guī)范已接近完成[10]。但在10月份，V神發(fā)布了Eth2分片鏈簡化提議[11]，提議減少分片數(shù)量，以加速分片項目落地。根據(jù)這一提議，以太坊開發(fā)人員在最后一刻將分片從1024個減少到64個。目前，階段1正在做將V神提出的分片鏈簡化方案轉(zhuǎn)化為規(guī)范形式的工作[12]。

此外，根據(jù)11月24日以太坊開發(fā)團隊Quilt的開發(fā)人員Will Villanueva在一個播客節(jié)目中的公開言論，階段1的規(guī)范可能會在階段0的規(guī)范完成后再敲定，但具體時間尚無法確定。

階段2：狀態(tài)執(zhí)行State Execution|時間待定

從本質(zhì)上來說，階段2是整個系統(tǒng)的“執(zhí)行層”，它使分片鏈從簡單的數(shù)據(jù)容器過渡到結(jié)構(gòu)化狀態(tài)，并引入智能合約，每個分片將管理一個基于eWASM虛擬機。這一階段的重點是執(zhí)行引擎(execution engine)、賬戶模型(account model)等，將開啟狀態(tài)執(zhí)行(state execution)和計算(computation)。

階段2介紹截圖? 信息來源：EthHub

目前這一階段仍處于積極研發(fā)狀態(tài)，還沒有任何正式的規(guī)范[13]，也沒有哪個團隊能預(yù)計何時可以促成主網(wǎng)發(fā)布。不過根據(jù)unitimes的消息，在4月7日，以太坊核心開發(fā)人員Casey Detrio在ethresear.ch上發(fā)布了階段2的一些新的想法[14]，讓千頭萬緒的階段2有了一個可能的落腳點，隨后V神發(fā)布了階段2的首個提案[15]和簡化提案[16]，希望構(gòu)建一個輕量級Layer1協(xié)議，然后重點關(guān)注分片鏈中的Layer2。

11月20日，Will Villanueva發(fā)表了一篇關(guān)于Eth2.0階段2進展的長文[17]，詳盡闡述了執(zhí)行環(huán)境(EEs)的概念及如何實現(xiàn)Eth1到Eth2的過渡。隨后，Will Villanueva在11月24日公開表示，目前包括其所在的Quilt團隊在內(nèi)有三個團隊正在研究以太坊2.0階段2。

然而，階段2的實現(xiàn)并不簡單。根據(jù)Will Villanueva的文章，目前為止，雖然階段2已經(jīng)有了初步的想法，近期無狀態(tài)客戶端（stateless clients）的拓展方面也有較大進展，但對于如何制定分片的基準和技術(shù)雛形以及如何在eth2的執(zhí)行環(huán)境中構(gòu)建智能合約（smart contracts）等難題，目前還沒有給出明確的答案。

除外，以太坊2.0的進程中還存在許多不確定因素

首先，我們上文中提到過實現(xiàn)團隊之間的協(xié)作問題，以問題#358為例，35個字段被重新命名，但Github的討論區(qū)里并沒有收到實現(xiàn)者的任何反饋。這些情況導(dǎo)致了混亂的發(fā)生，直接導(dǎo)致了許多時間被白白浪費掉。

同時，開發(fā)團隊的資金問題令人擔(dān)憂，根據(jù)區(qū)塊鏈軟件咨詢公司Kyokan的Matthew Slipper＆Dan Tsui的報告[18]，9個以太坊2.0研究團隊都表現(xiàn)出對開發(fā)的無限熱忱，但這份熱忱放在市場的現(xiàn)實上不堪一擊。由于團隊運轉(zhuǎn)資金的來源單一，一旦以太坊基金會出現(xiàn)資金枯竭的情況，或者主要支持這些團隊的實體（如ConsenSys或者Status）取消對他們資金的支持，那這些團隊就可能不得不暫停開發(fā)。

加之最近以太坊的“后院起火”，以太坊基金會的Virgil Griffith因前往朝鮮參加了“平壤區(qū)塊鏈和加密貨幣會議”，在11月30日，被美當(dāng)局指控違反美制裁法并逮捕。隨后V神澄清Virgil Griffith訪問朝鮮是個人行為，以太坊基金會未提供任何形式的支持，并準備請愿書要求釋放 Virgil Griffith。這無疑將以太坊基金會與這件事進行切割，以免受到牽連。但Virgil Griffith本身是以太坊 2.0的共識機制Casper FFG的共同開發(fā)者，作為以太坊項目的重要開發(fā)人員，其對以太坊后續(xù)發(fā)展造成的影響也令人擔(dān)憂。

因此，盡管以太坊初創(chuàng)企業(yè)ConsenSys的創(chuàng)始人Joseph Lubin在開發(fā)者大會Devcon V上表示，以太坊2.0階段0將于2020年第一季度啟動，階段1和階段2將于2020年底同時推出。但實現(xiàn)團隊之間的協(xié)作、開發(fā)團隊的資金問題等問題，讓以太坊后續(xù)發(fā)展愈發(fā)撲朔迷離，加之階段2尚無正式規(guī)范，參照階段0規(guī)范的屢次修正調(diào)整，預(yù)計在階段0進入測試之后，階段1、階段2可能還需要至少一年多的開發(fā)時間，這也讓以太坊2.0的問世遙遙無期。
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