什么是ETH2.0？全面探索以太坊2.0_webhaifeng的博客

还有一些潜在因素可能会拉低潜在上升的通胀：

在第一阶段，费用系统预计将涵盖两个要素，基本费用（代币被销毁）和溢价费用（作为对利益相关者的奖励）。 这些被销毁的代币将降低通货膨胀率。 如果验证者未能参与验证过程，例如由于节点崩溃或与网络断开连接，质押奖励将下降。 验证者将因行为不当而受到惩罚，这些代币将被销毁。 上述机制将导致 Eth2 的销毁，从而抑制通货膨胀上升的影响。 但是，我们很难预测每个因素的抑制程度，所以 Eth2.0 的发行速度存在很大的不确定性。

值得一提的是，我们不确定被销毁的任何部分交易费用的有效性。 从经济角度来看，共识代理与用户的利益是一致的，用户需要向共识代理支付一定的服务费。 如果共识代理完全由用户支付的费用而不是区块奖励提供资金，那么双方之间的冲突就不太可能出现。 同时，与将其留给费用市场相比，试图任意决定正确的奖励计划可能会导致效率低下。 当然，BTC在这一点上也没有成功，区块奖励还是很可观的。 就以太坊而言，从长远来看，将所有交易费用交给验证者可能更可持续，以此作为减少通货膨胀计划以抵消其影响的一种方式。 毕竟，验证者只是为了保证用户活动的安全（如果用户什么都不做，他们就不需要安全），这可以使安全性和通货膨胀之间的艰难权衡变得更容易。

5 双链合并

在我们看来，最终计划的实施——原以太坊与以太坊 2.0 的合并，可能还需要数年时间。 这可以通过使原始以太坊成为以太坊 2.0 内部的分片来实现。 这允许在分片之间双向传输代币以太坊2.0时间预测，直到两个代币最终合并。 根据计划，目前在原始以太坊上发生的大部分活动现在都可以在以太坊分片内继续进行。

下一步可能是纳入共识机制。 以太坊 2.0 中原有以太坊的分片可以逐步过渡到 PoS 机制。 起初，PoW机制可以存在，但是在设置一定数量的区块之后，比如每100个区块，区块的共识就可以由PoS决定。 PoS 会逐渐发展，直到取代 PoW 成为主流共识机制，但 PoW 仍然在这些 PoS 的检查点中实现。 如果这种情况继续下去，最终 PoW 及其区块奖励将被完全淘汰。 这将使以太坊用户和投资者对通货膨胀计划更有把握。

6 网络提出的常数

下表是我们认为以太坊 2.0 规范中最重要和最有意义的一些常量

7 点数

PoS 的大致思路是根据累积最多的 stake（即投票给币最多的链）选择一个分叉规则。 当然，我们也面临着如何构建投票流程的问题。 以太坊 2.0 投票系统背后的核心原则与 2018 年以太坊提案中所述没有变化，它仍然基于 Casper Friendly Finalty Gadget 的想法。 但是，该系统已根据 Casper Friendly Finalty Gadget 和 Latest Message Driven Greedy Heaviest Observed Subtree Fork 选择规则（即 CasperFFG & LMD GHOST Fork 选择规则）的组合进行了更新。

我们将通过将其分解为组件来解释投票系统的基本机制。 首先要考虑的是，我们有一个庞大的 staker 池，每个 staker 代表最多 32 个 ETH（激活一个 staker 需要 32 个 ETH，这个数字在停用之前可以低至 16 个 ETH）。 这个池子不直接对区块进行投票，而是被安排成各种投票委员会，其成员是从一个更大的池子中随机抽取的。

之所以设立委员会，是因为并不是每个staker都能参与对每个区块的投票，否则区块链会包含过多的投票数据，无法扩展。 委员会还帮助将投票数据聚合成可管理的块。 因此，随机选择了一部分利益相关者在这些委员会中投票。 Eth2 规范将每个委员会的目标人数设定为 128 人，这是一个理想的最低人数。 我们认为区块选择其实是有概率保证的。 可以聚合签署选票的签名以减少所需的块空间，确保网络可以扩展。

实际上，情况比上图所示的要复杂一些。 在第 0 阶段，每个时隙最多可以有 64 个验证者委员会（而不是如上所示只有一个）。 因此，如果每个委员会有 128 个成员，则每个 epoch 最多可以包含 262,144 个 staker（约 840 万个 ETH）。

每个质押代理都被分配到一个委员会，质押者越多，委员会的规模就越大。 委员会的最大规模为 2048，大致相当于每个时期使用的以太坊总供应量（64 个委员会 * 32 个 ETH * 32 个插槽 * 每个委员会 2048 个质押者 = 1.342 亿个 ETH），因此无论有多少人选择质押，委员会将永远有足够的空间。 下图说明了委员会的数量和每个委员会的成员数量如何随着权益池中的 ETH 数量而变化。 它表明随着质押池的增加，委员会的数量首先增加到 64 个，然后（当质押池约为 840 万 ETH 时），委员会规模开始增加。

每个插槽最多可以有 64 个验证者委员会

每个委员会 128 个利益相关者

每个 staker 最多代表 32 ETH

为了确定哪个区块拥有最多的选票，我们需要将所有委员会的选票相加。 如果选民表现良好，那么他们可以从新发行的以太坊池中获得奖励。 另一方面，如果选民从事某些类型的恶意行为，他们将受到惩罚并失去部分股份。 这些对恶意行为的惩罚是为了防止发生诸如选民投票给两个相互冲突的区块之类的事情。 然而，在某些情况下，为冲突区块投票可能是合法的，因此惩罚规则并不直观，我们将在报告后面讨论这些规则。

定稿

委员会成员在对一个区块进行投票时，不仅要对一个区块提案进行投票，还必须对一个历史检查点区块进行参考和投票。 或者更准确地说，是对从一个检查点块到另一个块（源检查点和目标检查点）的转换的引用。 正是这种机制有助于确保投票过程有效且值得信赖。 因此，基本上有两个 PoS 投票过程在进行（一个在另一个中）。 下图显示了两种类型的投票以及这些投票可能存储在哪些块中。

如果一个模块在一个阶段的所有委员会中，有一个建立在它之上的检查点模块，并且超过三分之二的委员会成员投票提及该检查点，则该模块被“确定”。 最早可以在三分之二的时间段内实现。 下一阶段是定稿。 当区块链在一个区块之后包含两个确认区块时，该区块就完成了。 因此，在大多数情况下（由于强大的沟通渠道，可以快速达到三分之二的投票门槛），用户需要等待大约一个 epoch（6.4 分钟）的时间来进行区块验证和最终确定。 两个纪元（12.8 分钟）的时间。 如下所示。

8 处罚条件

如上所述，罚没条件没有明确规定，不能仅仅因为选民投票给两个相互矛盾的区块而受到惩罚。 因此，选民可以受到三种情况的惩罚。

可被处罚的条件：

区块生产者在其分配的槽中提出两个相互冲突的区块提案。 生成两个包含对相同高度的检查点块转换引用的冲突引用的投票。 产生两个具有重叠检查点块转换引用的投票。 例如，投票引用从检查点块 1 到检查点块 4 的转换，以及引用从检查点块 2 到检查点块 3 的转换的投票。有人可能会争辩说，这个规则应该被一个更明显的规则取代，即所有块转换引用应该是有序的，但是一个诚实的节点可能会错过一个乱序投票的检查点块可能是合法的。 此行为如下图所示。

9 PoS过程的评估

敲定后，用户的交易肯定不会被双花。 但是，这些系统的评估非常困难，很难评估收敛和最终确定的程度。

投票委员会、投票委员会索引、引用检查点块转换以及等待两个 epoch 以完成的整个过程可能是不必要的抽象。 它只是通过将 PoS 系统分解成不同的部分来增加复杂性，混淆了安全模型中的一个基本缺陷——股权问题。 另一方面，也许将 PoS 过程分解为这些子部分确实会增加网络的安全属性。 权衡概率，我们认为这些投票过程可能会在一定程度上提高安全性和安全性。 投票过程的复杂性（比如在投票轮次之间进行质押）确保将质押客户更改为任何利润最大化的非交易行为在技术上可能非常具有挑战性，在某种程度上增加了安全性。 但从长远来看，这是否会使系统足够强大以生存和繁荣，这在我们看来确实是一个悬而未决的问题。 然而，我们想在我们的审查和分析中声明，我们对该系统的理解是不完整的。

请注意，我们上面的描述只是这个过程的一个基本轮廓，还有很多东西我们没有提到，系统中也有很多遗漏。 例如，我们没有涉及进入或退出质押池，如何计算每个质押者的奖励和惩罚，举报者如何标记不良行为，所有投票数据占用多少块空间，以及如何汇总和计算质押票数。

10分片

在第一阶段，分片被添加到系统中。 最初的计划是1024个分片，现在减少到只有64个。信标链仍然是主链或父链，只是现在它也包含分片链接。 由于有64个分片，信标链可以链接到64个分片，假设在正常运行的情况下，每个信标块可以链接到每个分片。

这样，有两种引用方式，分片链块引用信标块（使用信标块的哈希值），信标块可以引用信标链块（这叫做交叉链接）。 某些信标块中可能会遗漏一些分片引用，但每个分片链块都必须链接到信标链。

（注：蓝色箭头代表一个区块的hash，必须包含在每个区块中。灰色箭头代表一个cross-shard reference，可能包含也可能不包含在beacon block Beacon block中。如果遗漏了一个片段，可以在下一个信标块中包含一个引用，如图右所示）

重要的是要注意，在第 1 阶段，分片系统和分片过程变得相互关联。 从阶段 0 开始，每个时隙的多个验证者委员会现在映射到分片。 因此，每个分片都有自己的分级投票委员会，该委员会在每个提议者委员会期间都会发生变化。 以与信标链相同​​的方式，委员会的一名成员随后被赋予在特定时隙中生产区块的任务，而其余委员会成员则对每个提案进行投票。 需要考虑的一个关键点是，当信标链通过交叉链接引用分片块时，所有这些投票信息都包含在信标链中。

下图说明了质押者到分片链的可能分配。 在第 1 阶段，质押代理被随机分配到信标链或特定区块链。 如果小于840万个ETH，staking agent不足以完全服务于所有的分片，那么分片可能会有一定的缩水。

因此，信标链上的每个时隙只剩下一个验证者委员会。 每个分片块都包含最近信标块的哈希值，以及 . 信标块可能包含来自分片（交叉链接）的所有投票数据。

因此，在主信标链的分叉选择规则的计算和最终确定过程中，也可以在所有区块链上进行投票和质押。 PoS 的工作原理与以前相同，只是信标链上的投票信息不是包含在委员会索引中的投票信息，而是包括每个分片的投票信息。

各个分片链中没有检查点块以太坊2.0时间预测，也没有证明或最终确定过程。 相反，要在区块内获得交易最终性的保证，必须等待信标链。 一旦信标链中的相关区块最终确定，分片链中的用户就可以获得分片内交易的确定性。

因此，交叉连接具有三个功能：

使区块链委员会中的利益相关者投票计入主信标链上的投票，并验证和最终确定分片链块。 关于所有其他形式的跨分片通信，例如跨分片转移 ETH 或其他资产，据我们所知，其机制尚未完全解决。 虽然这个主题可能要到第 2 阶段才会出现，但这可能是另一个在可伸缩性和可用性之间产生不完美折衷的领域。 甚至可以说，这里的挑战是如此之大，以至于整个分片模型都受到质疑。 分片结构为那些希望运行节点的人提供了灵活性。 一个人可以运行一个节点来处理一切，信标链和每个分片。 也可以只运行信标链，其中包括一些分片块的标头。 还有第三种选择，即运行一个节点来验证信标链和选定的分片子集。 如果一个人选择不运行一个处理每个分片的节点，那么一个人就是依靠其他人来检查这些分片中进程的真实性，但是这个想法是一些用户会选择验证这些分片，所以他们的保证程度是概率很高。

11 结论

以太坊持有者喜欢尝试新的复杂系统，无论是 The DAO、ICO、Maker，还是现在。 然而，以太坊社区的一些成员向我们表达了对以太坊技术已有 5 年历史并且可能已经落后的担忧。 因此，以太坊 2.0 满足了热衷于尝试新想法的社区的需求。 所以我们预测会有相当数量的资金涌入以太坊2.0来赚取staking奖励，这些资金可能价值数十亿美元的ETH。

很多人问我们以太坊 2.0 的推出将如何影响当前的 ETH 价格。 当然，在短期内，大量的 ETH 可能会被锁定在信标链内部，被新区块链获得奖励的能力所吸引。 这一方面可能会限制市场上 ETH 的供应并推高价格，另一方面可能只是从其他被认为已锁定的合约中吸引 ETH。 然而，真正的问题是以太坊是否会推动长期价值，为此，不仅需要限制供应，还需要有可持续的需求。

为了使以太坊 2.0 网络取得成功，股权证明和分片系统需要发挥作用并具有足够的吸引力，以允许原始以太坊生态系统中具有经济意义的部分加入以太坊 2.0。 智能合约和 defi 系统将需要选择适合他们的分片，并投资升级他们的技术以适应分片系统的复杂性和局限性。 因此，以太坊生态系统的很大一部分需要很多年才能完成这种转变。 以太坊 2.0 是一个非常雄心勃勃的项目，我们也觉得它不会在没有重大挫折的情况下取得成功。

在撰写这份报告时，有一件事真正引起了我们的注意：以太坊极其复杂。 这么多的委员会、分片、投票类型，似乎一不小心就会出错，甚至可能会进一步拖延。 然而，尽管存在这些潜在问题，以太坊 2.0 仍然值得一试。 如果它真的成功了，潜在的回报是巨大的。