引介 | EF Eth2 研究团队第五次 AMA 节选（路线图）

编者注：北京时间 2020 年 11 月 18 日 21 时，以太坊基金会的 Eth2.0 研究团队在 Reddit 论坛上开展了新一期 AMA 活动。名义上，这是为 Eth2.0 的 Phase 0 创世而举办的一期 AMA，但网友们的没有局限在 Phase 0 创世上。实际上，与 Staking 相关的问题只占一小部分，更多的问题集中在两个方面：（1）Eth2.0 的未来路线图；（2）以太坊 1.0 和 2.0 的合并时间。这也很容易理解，一方面，大家希望知道 Eth2.0 的长期前景；另一方面，合并的时间也关系到用户存入的押金在什么时候能够释放出来（实际上关系更密切的是历程碑是押金什么时候开放转账，但在用户眼里，合并这个事件显然意味着更多）。

毫无疑问，这两个问题是相关联的；毫无疑问，所有人都在期待一个更清晰的答复；也毫无疑问，此次放出的信息，使路线图看起来大有不同。

我们节选了与 Eth2.0 未来路线图和 Eth1.0-Eth2.0 合并时间的问题，翻译了研究团队的回答。

这里是第一部分，有关 Eth2.0 未来的路线图。文末还附带了两个问题，有关 rollup 方案的技术潜力，以及自营 Eth2.0 验证者节点+信标链节点的开销。

路线图变更

问：

嗨，伙计们，关于即将上线的主网，我的破冰问题是：你们认为 Phase 0 上线后，当前规范中哪部分的变化会最大？

Vitalik：

这个问题有点突然，但是在过去的几个月中，路线图上有很多工作都在推进，我认为有必要总结一下有哪些部分已经发生了变化（这与接下来两年规范代码的发展有关）：

最重要的三个变化是：

• 以 rollup 为中心的路线图，将“phase 1”的设计简化为分片数据（shard data）（供 rollup 使用），更易于实现。
• 简化 Eth1-Eth2 合并。根据这个路线图，（i）eth1 交易直接存在于信标链而非分片上，（ii）得益于乐观性执行（optimistic execution），合并阶段的执行暂停（execution pause）时间可能会大大缩短。这会让合并变得更容易实现，而且概念证明（PoC）已经开始实现。
• 阶段性工作并行化。这是最新、可能也是最被低估的一个变化。从本质上来说，就是（i）轻客户端支持，（ii）数据分片（即 phase 1），（iii）合并，三者都独立于其它项来推进，这样每个部分只要准备好就可以实现，无论其它部分处于什么阶段。

这些变化的目的是让 eth2 能够尽早变得有用。轻客户端支持可能会在分片之前实现，让信标链尽快发挥作用，甚至成为用来在 eth1 上达成共识的工具。简化合并意味着双链合并将更早发生。阶段性工作并行化能够让合并比预期更快实现，甚至有可能比分片还要早。

作为 “以 rollup 为中心” 策略的一部分，“phase 2”（原生的分片化执行）暂时不会再被强调。这是因为 “phase 2” 的 最终目标 （超高 TPS），让 “数据分片（phase 1）+ rollup ” 的方案来实现，效果会更好，而且后者还有望比 phase 2 更早实现。因此，现阶段我们最好将所有精力都放到如何推进这些方案尽快实现上。尽管如此，我们不会采取任何不可逆的措施，导致我们未来无法引入原生的分片化执行。在任何时候，我们的路线图都完全兼容原生的分片化执行。

一句话总结：合并会提前实现，PoS 会提前实现，我们将提前迎来 10 万 TPS。

Justin Drake：

从长期来看，信标链的大部分逻辑都有可能发生巨大变化：

• 轻客户端支持
• 秘密的领袖选举，用于挑选区块提议者
• 可验证延迟函数（VDF）的无偏倚随机性
• 针对 eth1 合并的 eth 投票改造
• 信标链区块的数据可得性（data availability）采样
• 将 BLS 聚合签名升级成后量子替代方案
• 将 Casper FFG 升级成 Casper CBC
• （如果 SHA256 不再安全）将 SHA256 替换成算术化友好型哈希函数，或更安全的函数

• 通过一些调整让状态转换函数对欺诈证明、SNARK 化 和/或 形式验证更加友好

问：

那么，路线图中还有哪个部分，是你们没有头绪怎么做的吗？还是说都已确定有可能实现了？

Justin：

我认为，实现数据分片和 Eth1/Eth2 合并的研究都完成了，或者说风险很低 —— 现在已经变成主要是工程和协调问题了。

我认为，我们最终会需要一个新的核心虚拟机（也就是 “Phase 2”）来替代 EVM。如果可以是一个 zkVM，也就是 EVM 的一个 SNARK 友好型替代方案，那就很棒了。在 Eth2 zkVM 的研究和工程方面仍有许多重大的开放问题。

Dankrad：

从研究的角度看，我会说，没有哪一个我们是有具体计划的（Phase 0，1，2）。不论是 Phase 1（数据可得性）还是 Phase 2（无状态执行，以及一个更大的问题，我们需不需要使用一个新的 VM 比如 eWASM），都还有实践（执行）问题需要解决。

问：

以太坊 2.0 的不同组件（轻客户端、分片、合并、eWASM、执行环境，rollup，等等）中，哪些仍然是研究课题，离实现阶段还有多远？

Danny：

我不确定 eWASM 是不是真的会放到主网上。与 EVM 相关的合约、工具、语言、优化项，等等，数量都仍在急剧扩大。此外，从 eWASM 中获得的性能提升，与我们已有的 EVM 相比，可能微乎其微。更何况，EVM 本身已经成了一个区块链标准。

“执行环境” 提议也搁置了。尚不清楚，这种抽象层是否（1）能物有所值，带来对得起其复杂性的实质价值；（2）用 eWASM/EVM 来编写这些执行环境是否足够高效。

Justin：

• 轻客户端。研究和规范化工作大部分已经完成了。实现也相对简单。
• 数据分片。研究基本上完成了，正在形成规范。数据可得性采样技术中有一些工程上的调整，但我们已经知道如何在委员会内部实现简单的数据分片。
• 合并。预计针对合并的协调会很难，尤其因为要处理的是不断增生的 Eth1。
• eWASM。Phase2（即，拥有一个 Eth2 核心虚拟机）对于以 rollup 为中心的短期路线图来说，不再具有最高优先级。在长期中，我估计我们会拥有一个核心 VM，WASM 是首要的种子选手。
• 执行环境：在中期，rollup 及各种 VM 已足以替代 EE（从长期来看也有可能如此）。

• rollup：rollup 技术本身并不是 eth2 的一部分 —— 它是一种新兴的 Laery-2 方案 —— 所以这个问题超出了我们研究团队的关切范围。

问：

TXRX 团队在第 52 次 Eth2 实现者会议上说：

可执行信标链提议：直接将 eth1 链放到信标链上。这会降低通信复杂度，实现即时存取款，并为一些应用提供同步。下周将发布工作。

以太坊基金会会改变 eth2 的架构吗？

Danny：

问：

既然新的计划是放弃分阶段开发，转向轻客户端、合并和分片并行开发，那你认为三者的交付顺序会是怎样的？（哪些部分会更容易实现？）

Vitalik：

我认为，轻客户端将在 2021 年实现，如果我们努力一下，甚至有可能赶在 2021 年年初实现。至于合并和分片，我预期我们将在 2021 年年底看到成熟的测试版本，但是不确定是否会主网上线。

Danny：

轻客户端功能是在现有信标链基础上的简单升级，因此几乎可以肯定这会是第一个实现的。

除此之外，我并不是 100% 确定。我相信合并比分片容易实现，但是需要更多维护、测试和协调，因为这会影响到以太坊主网。鉴于这些复杂的因素，我目前还无法判定分片和合并的交付顺序。我想，这个问题的答案或许在第一季度末就会浮出水面。

Justin：

交付顺序（相对来说比较有把握）：

• PoS —— “phase 0”
• 轻客户端 —— “phase 0.5”
• 数据分片 —— “phase 1”
• 合并 —— “phase 1.5”
• 高级虚拟机 —— “phase 2”

其他

问：

为 phase 2 设想的所有执行环境都能在 rollup 上实现吗？在创新方面，以 rollup 为中心的路线图有哪些不足？

Vitalik：

是的，任何执行环境都能在 rollup 上实现。我想说的是，以 rollup 为中心的路线图更有利于创新，因为它的免许可性更高（任何人都可以使用任何规则创建 rollup）。因此，对于不同的团队（包括与当前核心开发流程关系不大的团队）来说，更容易加入进来。

这一方案的主要缺点是，由于不同 rollup 的内部执行规则完全不同，我们有可能会失去开发者网络效应。尽管如此，我的预测是，如果出现这种情况，很快就会形成一套主流标准，其它标准则趋于小众化。

Dankrad：

从本质上来说，rollup 就是 “谁来确保正确执行” 的问题。如果没有 rollup，那么提供 Layer 1 安全性的实体都是相同的（eth2 上的验证者）。在 rollup 中，会有其他实体来提供安全性，有两种方式：为正确执行创建零知识证明（zkrollup —— 目前不适用于通用执行）（译者注：创建的其实是计算完整性证明，未必具有零知识性），或生成欺诈证明（optimistic rollup）。

从功能上来说，任何执行环境都能在 rollup 上实现。zkrollup 可以提供与链上执行相同的安全性，但是需要很多资源来创建证明，这会影响到抗审查性。optimistic rollup 主要牺牲的是终局性——作为用户，你无法知道交易是否得到最终确定，除非你将之前的所有交易都执行一遍（译者注：即使不运行所有交易，optimistic rollup 的状态挑战期也是有上限的，因此只要相应的挑战期结束，相关的状态就获得了终局性，而不是像 Dankrad 说的这样只有自己运行才知道）。

Justin:

任何虚拟机都可以在 rollup 上实现，只要对欺诈证明（针对 optimistic rollup 方案）和/或算术化（针对密码学 rollup 方案）友好即可。

问：

事实证明，推荐使用的验证者硬件至少需要 16GB 内存 + 至少 1TB 的固态硬盘。原因有两个：一个是因为，在网络无法获得终局性的时候，节点的资源使用量会大幅飙升；另一个是：为了对 eth1 的最新块投票，一般都建议使用 geth 客户端。

如果每一个验证者节点都要运行 Geth 客户端，或至少有能力运行它，为什么不让每一个信标链区块都包含一个新的 eth1 区块，让信标链区块生产者更快地替代矿工？

Vitalik：

如果每一个验证者节点都要运行 Geth 客户端，或至少有能力运行它，为什么不让每一个信标链区块都包含一个新的 eth1 区块，让信标链区块生产者更快地替代矿工？

这是个事实，所以我们也正计划这样做（译者注：“planning on doing”的项目不明，Vitalik 说的可能是新路线图的思路，即让信标链区块本身包含（执行分片的）交易，而不是让信标链区块包含现在的以太坊的区块）

Justin：

两个原因都只是暂时的，我估计能在 2021 年解决：

• 缺乏终局性所导致的崩溃：客户端会找出办法来妥帖地处理无终局性的情形。（现在，终局性可以说是被拿来当拐杖用了。）我们已经计划开启一个长期运行的测试网，并且是禁掉终局性的，以此来强迫客户端提升性能。
• Eth1 区块投票：以明文的 Eth1 区块头为基础构建一个简单的层级就能解决这个问题 —— 因为同步着的轻客户端就能下载所有区块头。具体来说，只需创建一个押金证明（即押金与 Eth1 区块头配套的默克尔证明）的 gossip 广播网络即可。

如果每一个验证者节点都要运行 Geth 客户端，或至少有能力运行它，为什么不让每一个信标链区块都包含一个新的 eth1 区块，让信标链区块生产者更快地替代矿工？

另外，要求区块提议者维护一个 Eth1 全节点，让我觉得很不舒服，这完全违背了我们 “在树莓派上就能运行一个 Eth2 验证者” 的设计目标。

原文链接: 

https://www.reddit.com/r/ethereum/comments/jvkoat/ama_we_are_the_efs_eth_20_research_team_pt_5_18/

作者：以太坊爱好者；来自链得得内容开放平台“得得号”，本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场凡“得得号”文章，原创性和内容的真实性由投稿人保证，如果稿件因抄袭、作假等行为导致的法律后果，由投稿人本人负责得得号平台发布文章，如有侵权、违规及其他不当言论内容，请广大读者监督，一经证实，平台会立即下线。如遇文章内容问题，请发送至邮箱：linggeqi@chaindd.com