解讀以太坊將迎來的雙重升級：經濟與可擴展性

經濟升級約在 5-8 個月內，ETH 發行量隨着合併而低於 0%；可擴展性升級將在兩年內由數據分片實現。

原文標題：《以太坊將迎來經濟和可擴展性雙重升級，從合併、研究等方面探索以太坊路線圖》
撰文：Ryan Sean Adams， Bankless 創始人
編譯：東尋

以太坊的路線圖很棒，但這並不簡單。

根據我的思考：

• 經濟升級：在 5-8 個月內，ETH 發行量隨着合併而低於 0% 。

• 可擴展性升級：ETH 在兩年內獲得數據分片。

以上只是以太坊基礎協議升級。以太坊的主要擴展計劃正在數十個資金充足的團隊中並行進行，這些團隊擁有 optimistic 和 zk-rollup 技術。因此，預計 2022 年將成爲 Rollup 之年。

可擴展性的進展是不間斷的。

以太坊現在正在使用 dYdX、Immutable X、Arbitrum、Optimism 和許多其他工具進行擴展。而 2 年內的數據分片升級將使這些 rollups 的費用再降低 80-100 倍。

以太坊是一個正在發生重大變化的協議。從中期來看，我們正在推動協議的升級，使其能夠擴展以滿足全球需求，同時也提高安全性和去中心化。這是一條漫長而曲折的道路，但我們的研究人員和修補者比以往任何時候都更加活躍。

在開始之前，請記住，這不是「官方」路線圖，它代表的是對事情現狀的有限的、主觀的看法。

名稱已經改變

時間線 → 正在進行中

讓我們來談談我們對事物的稱呼。雖然從這裏開始可能看起來很奇怪，但請記住，命名框架是由路線圖決定的。以下是最近流行術語變化的兩個例子，以及它們改變的原因。

執行與共識

無論出於什麼目的，術語「Eth1」和「Eth2」已不再用於核心開發——請參閱 Tim Beiko 的「Great Renaming」文檔。

舊的命名方案提出了兩個問題，即「Eth1 在先，Eth2 只能在其後」和「一旦 Eth2 存在，Eth1 將不復存在」。從 2020 年 10 月開始，Danny Ryan 已經指出了這個問題。儘管信標鏈（Beacon Chain）自推出以來一直與主網一起運行，但使用 Eth1 和 Eth2 表明，早期版本在某個時候會消失。然而實際上，通過合併，鏈狀態將無縫地與信標鏈結合在一起。

沒有數據會丟失，也無需遷移。

現在，我們已經轉向「執行」和「共識」，而不是 Eth1 或 Eth2。建議你在此處閱讀 Danny 的深度文章。簡而言之，執行是指用戶層的所有事物：應用程序、賬戶餘額、代幣等。這也可以稱爲「狀態」。

然後，共識是將所有東西結合在一起的權益證明機制：最終性、分叉選擇規則、驗證器和激勵機制。

在合併後的環境中，這兩個層是共存的。

「功能」而不是「階段」

階段是我們已經改變的另一個術語。過去，它們指的是特定的協議變化，例如，「第 0 階段是信標鏈」。

從去年年底開始，已開始非正式、漸進地將「階段」重新定義爲「功能」。首先，使用「功能」更靈活。當設計更新或範圍擴大 / 縮小時，很難傳達簡寫的「第 X 階段」已經發生改變。

其次，與上面的「執行和共識」部分保持一致，它表明了順序性：「X 階段」之後必須是「X+1 階段」。在當前時間線中不起作用的一個很好的例子是，合併（以前的「階段 1.5」）優先於數據分片（以前的「階段 1」）。

偏向「功能」意味着名稱是原子性的，在需要時很容易重新排序，並且更清楚地傳達它們的最終影響。

認識論的靈活性

更抽象地說，我認爲上述兩個變化都是基於認識論的靈活性，認識論的意思是「與知識或認識相關」。換句話說，它是一種靈活的知識形成模式，可以讓我們的社區更好地理解集市產生的非結構化創造力。

我們能夠對路線圖做出適應性決策，因爲我們不拘泥於階段或順序。這是以太坊哲學的重要組成部分，我很高興看到它紮根於此。

更廣泛的社區可能需要一段時間來適應新的命名規範。

合併

時間線→ 5-8 個月

現在我們已經解決了命名問題，讓我們來談談下一個令人興奮的以太坊功能：合併（The Merge）。這是指以太坊即將從工作量證明（PoW）轉換爲權益證明（PoS）。

對於以太坊以及更廣泛的加密領域來說，這是最受廣泛期待的協議變更之一。在我們這個行業存在的大部分時間裏，PoW 及其對能源消耗的負面看法一直主導着大衆媒體。以太坊將成爲有史以來最大的「熱交換」其共識機制的協議。反過來，這也有望改變這種說法。

對協議的好處

合併包括對協議的許多重大改進：

• 一旦升級上線，鏈條就會變得更加安全。區塊在某個時間點後「最終確定」，引入了對驗證者鏈重組的大幅抑制——即驗證者重組區塊或其內部交易。

• 其次，PoS 消除了與 PoW 相關的巨大的能源消耗和硬件浪費。研究人員估計，以太坊的能源使用將下降高達 99.95%。一小部分常規商品硬件將取代當前運行以太坊共識的 ASIC 和 GPU。這兩種效應將導致更節能、多樣化、地理分佈更廣、抗脆弱的共識參與者集合。

• 第三，以太坊 PoS 爲分片奠定了基礎，這是一項同樣重要的協議變更，將把鏈分成許多併發線程。分片通過增加可用於數據可用性和結算的區塊空間來增強 L2 擴展工作。

• 最後，升級將使 ETH 的年發行量從目前的淨 3.5% 降至淨 0% 左右。

合併之路

爲合併奠定基礎的第一個重大事件是 Rayonism，這是今年早些時候的一個爲期一個月的黑客馬拉松。這項工作模擬了合併發生後鏈的狀態，以及共識 / 執行客戶端將如何相互對話。

如果你想了解更多關於這兩個事件的信息，請查看 Tim Beiko 的帖子「Amphora：一個主要的合併里程碑」。

從該事件中學到的知識已被納入最新版本的合併規範，稱爲「Kintsugi」。同時，還有一個名爲 Pithos 的長期存在的開發網絡。這將在 2021 年第四季度至 2022 年第一季度期間重啓多次，以使用更新後的規範重新測試從 PoW 到 PoS 的過渡時刻。一旦這種過渡相當穩定，現有的測試網（如 Goerli）就可以升級，以符合規範。

感興趣的社區成員可以關注「合併主網準備清單」，這是對剩餘任務的全面概述。

以太坊上海升級

時間線→ 10-12 個月

合併後的以太坊的一個有趣之處在於，雖然鏈最終被合併，但客戶端仍然是獨立的。這包括它們的架構方式，以及從事這些工作的團隊。對於驗證者來說，這意味着有大量的選擇。每個執行客戶端都可以在每個排列中與每個共識客戶端組合，反之亦然。在此處列出了這些組合客戶端的可能名稱列表。

獨立的執行層和共識層也允許在需要時進行非耦合的升級過程。這很好地契合了以太坊的關注點分離哲學。換句話說，幾個小的變化通常比一個單一的變化更易於管理。

然而，上海的升級將對這兩個層進行耦合更改，以使驗證器提取成爲可能。這允許驗證者將他們的 ETH 從共識退出到執行層，將它們更緊密地綁定在一起。一旦 ETH 從信標鏈中退出，那麼它就可以像今天人們一樣使用它：作爲價值存儲、支付 NFT 或支付交易費用。對於執行層，還有許多其他的建議正在被考慮，但沒有任何建議被上海升級正式接受。

我們不會知道可接受的範圍，直到我們更接近合併且實際運行。

研究

時間線 → 正在進行中

在上述內容被指定、實施和測試的同時，還有其他平行的研究工作在推動以太坊向前發展。

數據分片

在切換到權益證明之後，分片可能是以太坊即將發生的最重要的變化。請注意，當前的提案側重於數據分片，而不是執行。此功能爲 L2 提供了更多的區塊空間來存儲數據，但它不會像我們在主網上熟悉的那樣支持本地用戶事務執行。Rollups 目前使用以太坊進行這種類型的結算操作。此類分片的基礎研究不那麼複雜，這意味着它可以更快地進入主網並加速 L2。

原圖：Hsiao-wei Wang 設計：Quantstamp

優先考慮數據可用性符合可擴展性研究和應用程序在過去 18 個月中的發展趨勢。Vitalik 在 2020 年 10 月的帖子「以 rollup 爲中心的以太坊路線圖」中很好地闡述了這一可能的未來。

在未來的某個時刻，社區可能會決定添加分片執行。這仍然是一個開放的研究問題。

狀態保質期和弱無狀態

這一領域的研究將改革協議處理狀態的方式。狀態是指所有的用戶記錄，包括合約、代幣、NFT 和地址。在今天的以太坊中，用戶每筆交易都會產生一次性費用，以無限期地保持狀態。長期來看，這是不可能持續的。

多年來，已經探索了一些具有不同權衡的提案，包括狀態租金和 ReGenesis 之類的東西。

一個領先的提議被稱爲「弱無狀態（Weak Statelessness）」。這改變了以太坊節點持有和處理狀態的方式。具體來說，只有區塊提議者需要存儲狀態，而所有其他節點可以無狀態地驗證區塊。以下是它如何影響不同的用戶配置文件：

• 用戶：可以丟棄狀態，但需要隨交易一起提交「見證」。見證是與交易一起發送的證明，以證明它是有效的

• 非驗證者節點：可以丟棄狀態

• 驗證者 / 區塊提議者：如果依賴第三方進行區塊生產，則可以丟棄狀態

區塊生產者：沒有變化，仍然需要所有狀態。使用來自用戶的見證來製作包含有效狀態變化的區塊

伴隨的提案稱爲「狀態保質期（State Expiry）」。在這裏，如果在設定的時間段內未訪問，則狀態可以變爲非活動狀態或從活動狀態「過期」。這可能是冷存儲中的 ETH，也可能是社區遷移出的廢棄 ERC20。如果用戶想要重新激活他們的狀態，任何發送的交易都需要有一個見證。限制活動狀態大小的好處之一是，節點應該更易於管理，以便進行同步和維護。

這兩個概念都在積極的研究、基準測試，並通過概念驗證來實現。