以太坊将迎来经济和可扩展性双重升级，从合并、研究等方面探索以太坊路线图

撰文：Ryan Sean Adams， Bankless 创始人
编译：东寻

以太坊的路线图很棒，但这并不简单。

根据我的思考：

• 经济升级：在 5-8 个月内，ETH 发行量随着合并而低于 0% 。

• 可扩展性升级：ETH 在两年内获得数据分片。

以上只是以太坊基础协议升级。以太坊的主要扩展计划正在数十个资金充足的团队中并行进行，这些团队拥有 optimistic 和 zk-rollup 技术。因此，预计 2022 年将成为 Rollup 之年。

可扩展性的进展是不间断的。

以太坊现在正在使用 dYdX、Immutable X、Arbitrum、Optimism 和许多其他工具进行扩展。而 2 年内的数据分片升级将使这些 rollups 的费用再降低 80-100 倍。

以太坊是一个正在发生重大变化的协议。从中期来看，我们正在推动协议的升级，使其能够扩展以满足全球需求，同时也提高安全性和去中心化。这是一条漫长而曲折的道路，但我们的研究人员和修补者比以往任何时候都更加活跃。

在开始之前，请记住，这不是「官方」路线图，它代表的是对事情现状的有限的、主观的看法。

名称已经改变

时间线 → 正在进行中

让我们来谈谈我们对事物的称呼。虽然从这里开始可能看起来很奇怪，但请记住，命名框架是由路线图决定的。以下是最近流行术语变化的两个例子，以及它们改变的原因。

执行与共识

无论出于什么目的，术语「Eth1」和「Eth2」已不再用于核心开发——请参阅 Tim Beiko 的「Great Renaming」文档。

旧的命名方案提出了两个问题，即「Eth1 在先，Eth2 只能在其后」和「一旦 Eth2 存在，Eth1 将不复存在」。从 2020 年 10 月开始，Danny Ryan 已经指出了这个问题。尽管信标链（Beacon Chain）自推出以来一直与主网一起运行，但使用 Eth1 和 Eth2 表明，早期版本在某个时候会消失。然而实际上，通过合并，链状态将无缝地与信标链结合在一起。

没有数据会丢失，也无需迁移。

现在，我们已经转向「执行」和「共识」，而不是 Eth1 或 Eth2。建议你在此处阅读 Danny 的深度文章。简而言之，执行是指用户层的所有事物：应用程序、账户余额、代币等。这也可以称为「状态」。

然后，共识是将所有东西结合在一起的权益证明机制：最终性、分叉选择规则、验证器和激励机制。

在合并后的环境中，这两个层是共存的。

「功能」而不是「阶段」

阶段是我们已经改变的另一个术语。过去，它们指的是特定的协议变化，例如，「第 0 阶段是信标链」。

从去年年底开始，已开始非正式、渐进地将「阶段」重新定义为「功能」。首先，使用「功能」更灵活。当设计更新或范围扩大 / 缩小时，很难传达简写的「第 X 阶段」已经发生改变。

其次，与上面的「执行和共识」部分保持一致，它表明了顺序性：「X 阶段」之后必须是「X+1 阶段」。在当前时间线中不起作用的一个很好的例子是，合并（以前的「阶段 1.5」）优先于数据分片（以前的「阶段 1」）。

偏向「功能」意味着名称是原子性的，在需要时很容易重新排序，并且更清楚地传达它们的最终影响。

认识论的灵活性

更抽象地说，我认为上述两个变化都是基于认识论的灵活性，认识论的意思是「与知识或认识相关」。换句话说，它是一种灵活的知识形成模式，可以让我们的社区更好地理解集市产生的非结构化创造力。

我们能够对路线图做出适应性决策，因为我们不拘泥于阶段或顺序。这是以太坊哲学的重要组成部分，我很高兴看到它扎根于此。

更广泛的社区可能需要一段时间来适应新的命名规范。

合并

时间线→ 5-8 个月

现在我们已经解决了命名问题，让我们来谈谈下一个令人兴奋的以太坊功能：合并（The Merge）。这是指以太坊即将从工作量证明（PoW）转换为权益证明（PoS）。

对于以太坊以及更广泛的加密领域来说，这是最受广泛期待的协议变更之一。在我们这个行业存在的大部分时间里，PoW 及其对能源消耗的负面看法一直主导着大众媒体。以太坊将成为有史以来最大的「热交换」其共识机制的协议。反过来，这也有望改变这种说法。

对协议的好处

合并包括对协议的许多重大改进：

• 一旦升级上线，链条就会变得更加安全。区块在某个时间点后「最终确定」，引入了对验证者链重组的大幅抑制——即验证者重组区块或其内部交易。

• 其次，PoS 消除了与 PoW 相关的巨大的能源消耗和硬件浪费。研究人员估计，以太坊的能源使用将下降高达 99.95%。一小部分常规商品硬件将取代当前运行以太坊共识的 ASIC 和 GPU。这两种效应将导致更节能、多样化、地理分布更广、抗脆弱的共识参与者集合。

• 第三，以太坊 PoS 为分片奠定了基础，这是一项同样重要的协议变更，将把链分成许多并发线程。分片通过增加可用于数据可用性和结算的区块空间来增强 L2 扩展工作。

• 最后，升级将使 ETH 的年发行量从目前的净 3.5% 降至净 0% 左右。

合并之路

为合并奠定基础的第一个重大事件是 Rayonism，这是今年早些时候的一个为期一个月的黑客马拉松。这项工作模拟了合并发生后链的状态，以及共识 / 执行客户端将如何相互对话。

如果你想了解更多关于这两个事件的信息，请查看 Tim Beiko 的帖子「Amphora：一个主要的合并里程碑」。

从该事件中学到的知识已被纳入最新版本的合并规范，称为「Kintsugi」。同时，还有一个名为 Pithos 的长期存在的开发网络。这将在 2021 年第四季度至 2022 年第一季度期间重启多次，以使用更新后的规范重新测试从 PoW 到 PoS 的过渡时刻。一旦这种过渡相当稳定，现有的测试网（如 Goerli）就可以升级，以符合规范。

感兴趣的社区成员可以关注「合并主网准备清单」，这是对剩余任务的全面概述。

以太坊上海升级

时间线→ 10-12 个月

合并后的以太坊的一个有趣之处在于，虽然链最终被合并，但客户端仍然是独立的。这包括它们的架构方式，以及从事这些工作的团队。对于验证者来说，这意味着有大量的选择。每个执行客户端都可以在每个排列中与每个共识客户端组合，反之亦然。在此处列出了这些组合客户端的可能名称列表。

独立的执行层和共识层也允许在需要时进行非耦合的升级过程。这很好地契合了以太坊的关注点分离哲学。换句话说，几个小的变化通常比一个单一的变化更易于管理。

然而，上海的升级将对这两个层进行耦合更改，以使验证器提取成为可能。这允许验证者将他们的 ETH 从共识退出到执行层，将它们更紧密地绑定在一起。一旦 ETH 从信标链中退出，那么它就可以像今天人们一样使用它：作为价值存储、支付 NFT 或支付交易费用。对于执行层，还有许多其他的建议正在被考虑，但没有任何建议被上海升级正式接受。

我们不会知道可接受的范围，直到我们更接近合并且实际运行。

研究

时间线 → 正在进行中

在上述内容被指定、实施和测试的同时，还有其他平行的研究工作在推动以太坊向前发展。

数据分片

在切换到权益证明之后，分片可能是以太坊即将发生的最重要的变化。请注意，当前的提案侧重于数据分片，而不是执行。此功能为 L2 提供了更多的区块空间来存储数据，但它不会像我们在主网上熟悉的那样支持本地用户事务执行。Rollups 目前使用以太坊进行这种类型的结算操作。此类分片的基础研究不那么复杂，这意味着它可以更快地进入主网并加速 L2。

原图：Hsiao-wei Wang 设计：Quantstamp

优先考虑数据可用性符合可扩展性研究和应用程序在过去 18 个月中的发展趋势。Vitalik 在 2020 年 10 月的帖子「以 rollup 为中心的以太坊路线图」中很好地阐述了这一可能的未来。

在未来的某个时刻，社区可能会决定添加分片执行。这仍然是一个开放的研究问题。

状态保质期和弱无状态

这一领域的研究将改革协议处理状态的方式。状态是指所有的用户记录，包括合约、代币、NFT 和地址。在今天的以太坊中，用户每笔交易都会产生一次性费用，以无限期地保持状态。长期来看，这是不可能持续的。

多年来，已经探索了一些具有不同权衡的提案，包括状态租金和 ReGenesis 之类的东西。

一个领先的提议被称为「弱无状态（Weak Statelessness）」。这改变了以太坊节点持有和处理状态的方式。具体来说，只有区块提议者需要存储状态，而所有其他节点可以无状态地验证区块。以下是它如何影响不同的用户配置文件：

• 用户：可以丢弃状态，但需要随交易一起提交「见证」。见证是与交易一起发送的证明，以证明它是有效的

• 非验证者节点：可以丢弃状态

• 验证者 / 区块提议者：如果依赖第三方进行区块生产，则可以丢弃状态

区块生产者：没有变化，仍然需要所有状态。使用来自用户的见证来制作包含有效状态变化的区块

伴随的提案称为「状态保质期（State Expiry）」。在这里，如果在设定的时间段内未访问，则状态可以变为非活动状态或从活动状态「过期」。这可能是冷存储中的 ETH，也可能是社区迁移出的废弃 ERC20。如果用户想要重新激活他们的状态，任何发送的交易都需要有一个见证。限制活动状态大小的好处之一是，节点应该更易于管理，以便进行同步和维护。

这两个概念都在积极的研究、基准测试，并通过概念验证来实现。

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