以太坊2.0 是對以太坊網絡的升級，它提高了網絡的速度、效率和可擴展性，同時保持了安全性和去中心化。升級對以太坊非常重要，而這將包括三個主要階段：
階段0 — 在信標鏈上部署和抵押。
第一階段——分片框架
第2 階段——信標鍊和主網之間的合併。
ETH 2.0 給網絡帶來的關鍵變化是：
分片——以太坊將被分成18 個同時運行的“分片”。這將大大提高效率。
Staking——從工作量證明到股權證明的共識協議的徹底改革。
以太坊的當前限制
以太坊目前採用工作量證明（“PoW”）共識。以太坊2.0 的動機源於當前網絡的局限性。
運行成本高
工作證明的經濟問題是進入門檻很高。實際上，除非用戶加入礦池的電力成本，否則有利可圖地開採以太坊所需的硬件的初始成本很高。
能源消耗大
據估計，以太坊每年使用57.01 TWh（在撰寫本文時），這相當於烏茲別克斯坦的電力消耗，使其在環境上不可持續。
中心化風險
更高的啟動成本也會導致礦工加入大型礦工占主導地位的礦池或規模經濟。這導致礦工的集中化，從而抵消了PoW 系統提供的一些安全性。
擴展限制
此外，PoW 更難擴展，因為處理能力受到每個塊順序挖掘的限制，並且塊大小有限。如果待處理事務的數量超過塊大小限制，則任何剩餘事務都會排隊等待下一個塊。以太坊網絡目前每秒只能處理大約15 筆交易，考慮到網絡不斷增長的需求，這太少了。
用戶成本高
由可擴展性問題引起的網絡擁塞，使得用戶在網絡上交易的成本大大增加。
以太坊2.0 上的權益證明流程
權益證明用驗證者和權益替代了礦工和電力。驗證者取代礦工成為維護網絡狀態的個人。在以太坊2.0 上，驗證者需要將32 ETH 作為其意圖的合法性提交到官方存款合約中。
PoS 如何在以太坊上運作
1.可以在每個時隙創建區塊，持續12 秒。
2.網絡隨機選擇一個驗證者作為每個時隙的提議者。
3.如果指定的驗證者錯過了提出區塊的機會，則網絡將沒有該時隙的區塊並進入下一個時隙。
4.在每個時隙期間，驗證者將輪流提交證明（投票給主鏈）。
5.投票決定每個時期的區塊（一個時期為6.4 分鐘，由32 個時隙組成）。
6.每個驗證者在每個epoch 提交一次他們的證明。
7.最終確定至少需要2 個epoch（≈ 12.8 分鐘）。
8.驗證者還將相互監視惡意行為。
9.如果他們觀察到另一個驗證者在同一個時隙中提出兩個區塊或提交與自身相矛盾的證明投票，他們可以提醒網絡。
10.網絡將獎勵告密者並懲罰違規者。
11.每個時期都會處理獎勵，懲罰和削減。通貨膨脹獎勵是指驗證者因開展工作而獲得ETH。正確提交證明並在提議區塊時包括其他驗證者證明會產生2% 到22% 的質押獎勵，具體取決於整個網絡的質押量。
12.如果驗證者未能保持在線並執行他們的計算責任份額，他們的區塊獎勵將適度減少（他們離線的每個epoch 損失67K Gwei），以激勵驗證者盡可能保持在線。懲罰金額被故意設置得較低，以便具有低連接性的誠實驗證者仍然可以獲得積極的質押獎勵。
相對於PoW的優勢
更經濟可行
與PoW 機制（工作量證明）需要的電力硬件和昂貴的顯卡的投資不同，礦工通過燃燒電力或其他能源來消耗物理能量（稱為哈希功率）來確認。而用於質押的成本更低，並且尋求贖回投資的驗證者可以撤回他們的質押的ETH流動性資源。
網絡更安全
在PoS 網絡上，對惡意行為者的經濟懲罰（打擊）更強。在PoW 中，攻擊失敗的經濟風險等於電力成本和借用的算力，而在PoS 中，發起攻擊的成本等於質押的ETH 數量。如果驗證者試圖發起攻擊以破壞網絡，那麼他們質押的32 個ETH 將被削減（移除和燒毀）。可懲罰的罪行包括在同一位置提出兩個區塊或提交相互矛盾的證明投票。在成功攻擊大量ETH 被盜的情況下，網絡會受到損害，ETH 的價值可能會下降，從而導致攻擊在財務上不那麼成功。一旦驗證者被削減，該驗證者將在8,192 個時期（≈ 36 天）後自動強制退出活動驗證者集。該驗證者還將在每個時期減少其ETH 餘額，直到他們退出活動集。被削減的驗證者將看到他們的ETH 餘額從3% 減少到10%，這取決於抵押率以及在相似的時間範圍內被削減的驗證者數量。
通過要求至少16,384 個活動驗證器節點（在信標鏈啟動之前存在大約8,000 個節點），更高級別的去中心化也提高了安全性。
參與門檻低
公司還為選擇不運行自己的驗證器節點的客戶提供質押服務。與礦池一樣，希望質押少於32 ETH 的個人可以加入質押池，在那裡他們的資金與其他人的資金匯集在一起以達到所需的32 ETH。他們的獎勵與總貢獻成正比。
降低能耗
股權證明（PoS）中需要的密碼複雜度較低，因為它不依賴於電力和計算設備的成本來阻止潛在的攻擊，而是依賴於直接的經濟激勵。因此，在權益證明網絡中，每筆交易的能耗顯著降低。根據ETH 研發團隊的研究，耗能降低了近99.9%
分片
增加的可擴展性來自稱為分片的橫向處理技術。分片是將數據庫水平拆分以分散負載的過程，並試圖解決區塊鏈系統面臨的三難困境：
在當前的區塊鏈中，整個網絡在每次交易後都必須經過所有參與節點的驗證，因此處理速度受限於其最慢參與者的速度。這會造成瓶頸，增加交易成本並需要更多的計算能力和存儲。
通過分片，網絡會將狀態和歷史的驗證分解為更小的部分（分片），節點專注於驗證接收到的數據的子集（分片）而不是整個區塊鏈，從而無需存儲整個以太坊區塊鏈。這種並行處理的過程優化了網絡的整體處理和存儲容量，大大增加了它。任何人都可以運行一個能夠分片的節點，並且硬件要求低於運行一個完整節點的要求，從而增加了網絡參與度。分片將繼續保持網絡去中心化。
與當前系統一樣，驗證者的嚴格程度仍然存在差異。
ETH2.0的階段
Eth2 將分階段推出，第0 階段已於2020 年12 月1 日推出。
階段0
第0 階段是啟動信標鏈，它將實施PoS 共識機制。
信標鏈協調驗證者的註冊。
隨著階段0 的推出，出現了一個新的代幣ETH2。
以太坊的用戶將能夠通過燃燒當前錢包中的ETH 的註冊合約以1:1 的比例轉換為ETH2。
用戶將獲得一個提款密鑰和一個驗證器密鑰。
需要抵押32 個ETH2 才能成為信標鏈上的驗證者。
ETH 2.0 有一個期限，用戶在第一階段之前將無法提取它。
信標鏈目前不處理賬戶、交易、存儲或智能合約。
目前是一個獨立的網絡，與當前的以太坊系統並行運行，確保數據連續性不會中斷。
最終，信標鏈將與傳統的以太坊鏈合併，成為以太坊網絡的主要結算層，並協調分片鏈。
那麼信標鏈共識如何形成？
至少需要128 個驗證器來證明每個分片塊，這稱為委員會。每個分片塊都將在稱為slot的時間範圍內提出和驗證。該委員會每次提議並驗證32 個時隙——統稱為一個紀元——之後委員會被解散，並將選擇一組新的驗證者。這樣做是為了使惡意驗證者無法控制新提議塊的最終結果。
當分片區塊提案獲得委員會足夠的證明時，就會與信標鏈共享一個交聯。此交聯是分片狀態的摘要，其中包括新區塊及其交易。
階段1
第一階段將實施由信標鏈控制的分片鏈。
在第2 階段之前，將不支持帳戶或智能合約。
預計第1 階段將首先從64 個分片開始。
最終，側鏈將發揮全部功能。
階段2
在信標鍊和傳統以太坊這兩種環境之間架起了一座橋樑。
以太坊1.0 區塊鏈將成為64 個分片鏈之一，所有這些都將使用新的以太坊PoS 協議運行。
以太坊1.0 主網分片將向信標鏈提供以太坊的歷史和當前狀態。
在此期間，dApp 將希望開始在Beacon Chain 上構建。
eWASM 來取代EVM。
eWASM 將允許程序員從多種語言中選擇編寫代碼以在區塊鏈上運行，從而增加生態系統潛在程序員的數量，而無需學習原生的以太坊專用語言。
結論
一旦ETH2.0 啟動，你將以同樣的方式使用以太坊網絡，但它會更快、更便宜，並允許在區塊鏈上提供更多可能性。任何人都可以成為驗證者，並通過抵押他們的ETH來賺錢，同時通過保持網絡的穩定和安全來支持網絡。這是朝著更好的以太坊邁出的一大步，也將會是區塊鏈/加密貨幣歷史上的一大步。
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