摘要：以太坊2.0有哪些关键技术？
千呼万唤始出来，以太坊2.0它来了！
近日，V神在推特上宣布，以太坊2.0的发布日期定在了12月1日，主网的存款合约地址也正式生效。
标志着以太坊开始向2.0迈进。
那么，什么是以太坊2.0，和目前版本有什么不同？
据Billions项目组所知，以太坊2.0是当前版本的一次重大升级，将引入信标链、分片等多项关键技术，同时共识机制也将发生变化。
根据早期的战略规划，以太坊分为四个阶段进行：前沿、家园、大都会、宁静。
前沿、家园、大都会均属于1.0阶段，宁静属于2.0阶段。
与以太坊1.0相比，以太坊2.0的性能将至少是其64倍，到时候再也不用担心网络拥堵的问题啦！
以太坊2.0的三个阶段
阶段0：信标链阶段1：分片链阶段2：执行阶段0：以太坊2.0的第0阶段，信标链将会实施。信标链存储和管理验证人的登记信息，将为以太坊2.0实施PoS共识机制。为了防止数据中断，实现平滑过渡，这一阶段会同时存在以太坊1.0和2.0，这意味着以太坊会有两种共识机制，一种是采用POW的以太坊，另一种是采用POS共识机制的以太坊。
阶段1：这是以太坊2.0的第二阶段，可能会在2021年推出。阶段1的主要提升是与分片链的整合。分片链是以太坊区块链的一种扩容机制，将之「拆分」成64条不同的链，允许并行交易、存储和处理信息。按最保守的估计，其吞吐量将是以太坊1.0的64倍，但其设计目标是让数据应对能力比以太坊1.0高出数百倍。
阶段2：以太坊2.0的第三阶段，可能会在2021或2022年启动。与上述两个阶段相比，该阶段的定义不太明确，但会涉及添加ether帐户，启用转账和提款功能，实施跨片的转账和合约调用，构建执行环境以便以太坊2.0上可构建可扩展的应用，还有将以太坊1.0整合进以太坊2.0，让PoW机制最终可以关闭。
以太坊2.0的关键技术
1.信标链
信标链，英文名叫BeaconChain，Beacon，意思就是灯塔，信号浮标。它其实是以太坊2.0系统的核心。
信标链是一种全新的权益证明(PoS)区块链，它是为了解决共识问题，而分片链(ShardChains)的目的是解决以太坊的扩展性问题。
分片链之所以能解决性能问题，它相当于是通过多片技术处理交易等，提高了系统的效率和性能，下图展示的是信标链和分片链的结构图，其中信标链处于协调层，负责协调和管理工作，而分片链处于数据层，负责数据部分的工作。
从上图可以看出，信标链是链接POW主链和分片链的枢纽，信标链上管理着验证者的名单，以及分片验证者任务。
在以太坊2.0中，存在“验证者”和“提案者”两种角色。
验证人负责验证和组织新区块。一个节点如果想要成为“验证者”，就需要向以太坊的一个智能合约抵押至少32枚ETH，抵押完成后，信标链通过检测自动将其加入验证者列表。
一旦某位验证人成功验证了一个区块，他将获得一笔ETH奖励。
成为验证者之后，信标链就会给你安排任务了。
它会将你随机分配到一到两个分片中去做验证，验证人每6.4分钟要为信标链上的区块提交一次见证信息，并偶尔会被选出来提议区块。如果总共有100,000名验证人，那每位验证人平均每两周将被要求提议一次区块。上述流程是完全自动的，全部由软件处理。
我们知道，在工作量证明机制下，也就是我们现在的以太坊主链上，矿工通过挖矿生成下一个区块，但是在权益证明机制下，不存在挖矿，下一个区块的产生是由验证者们选择出来的。这个选择具有随机性，不是一个验证者所能掌控的，这也体现了去中心化的特点。
2.分片链
分片链机制具有可扩展性，可以极大地提升以太坊链的吞吐量。
当前由连续区块组成的单条区块链安全性高且易于验证，但是要求每一个全节点处理和验证连续区块内的每一笔交易。这会影响网络快速处理交易的能力，尤其是在主网交易量剧增的时候。
而分片链机制会将以太坊链「拆分」成64条不同的链，拆分以后，将数据处理的任务分配给许多节点，这样就可以并行处理交易，而非串行。每增加一条分片链都像是加一条车道，将以太坊从单车道的小马路升级成多车道的高速公路，更多的车道和并行处理能力会带来更高的吞吐量。
分片链可以提升以太坊并行交易、存储、及信息处理的能力，保守估计可以将吞吐量提升64倍，它的设计足以处理数百倍于以太坊1.0的数据量。
3.PoS
Billions项目组曾在之前的文章中提到过权益证明，权益证明是以太坊1.0现有的工作量证明共识模型的一次升级，可以带来更高的速度和可扩展性。
上文提到，用户参与验证需要质押至少32个ETH，之所以这样设计，是为了防止节点作恶，一旦节点恶意篡改数据，那么质押的以太坊将以罚金的形式被系统收取。因此，从这个角度来看，节点作恶对自己没有任何好处，而且由于验证人节点众多，即使部分节点作恶也不会影响整个系统的安全。
与Pow抽象的损失电力成本相比，这一机制带来了更具加密经济特性的安全性。PoW挖矿需要巨额的硬件投资和大量电力，而以太坊2.0的质押只需要一台家用笔记本电脑，这就降低了参与共识过程的门槛，从而增加了网络的去中心化程度，当网络中质押的以太坊数量达到1000万枚时，将会十分安全。
总之，POS机制降低了普通用户参与挖矿的门槛，这对于以太坊生态的发展有诸多好处，如果以太坊2.0运行良好，未来以太坊网络的拥堵情况或将大幅改善。
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