科普 | 通往 Serenity 之路

Ethereum 的历史中从来不乏对核心协议的改进和升级。完成今年二月的君士坦丁堡（Constantinople）升级和即将到来的伊斯坦布尔（Istanbul）硬分叉之后，以太坊将走向 Serenity，也就是以太坊成长的最终阶段。根据 Vitalik 在 2018 Devcon 上的演讲，Serenity 将分为几个阶段，估计每个阶段都会维持一年。以太坊 2.0（也就是 Serenity 的别名）有五项设计原则：简洁性、强韧性、持久性、安全性和去中心化，分阶段逐步走向 Serenity，正是为了保证所有原则都得到了发展和保持，进一步巩固以太坊在区块链解决方案中作为市场领导者的地位。

首先—— Istanbul

在进入 Serenity 之前，Istanbul 是继今年二月君士坦丁堡分叉之后我们所计划的最近一次硬分叉，预计将于 2019 年 10 月部署，而且当前有 11 项 EIP 被提议纳入本次硬分叉中，其中包括 EIP-1057（即 “ProgPoW”）。

以太坊社区已经为 ProgPoW 的提议激烈地争辩了好一段时间。该 EIP 提议将以太坊的挖矿算法切换为 ProgPoW，因为该算法可以减少 ASIC 对 GUP 的挖矿效率优势。ASIC（专用集成电路）和 GPU（图形处理单元）都是矿工可用于挖矿的硬件设备。

ASIC 是高度专用话的迎接，挖矿效率更高，因此可以获得更高的利润；但 ASIC 是针对特定算法的，所以只能挖特定币种，比如比特币的 ASIC 就只能用来挖比特币，以太坊的 ASIC 也只能用来挖以太币。而且，虽然效率很高，ASIC 的研发非常昂贵且困难，所以如果只限于那些有 ASIC 渠道的人才能开设矿池，那就有导致中心化的风险。

GPU 则相反，它是通用的计算工具，可用于多种计算用途下的复杂计算。不同于 ASIC，GUP 可以挖任何币种，而且也很容易获得。GPU 不会像 ASIC 那样带来中心化的计算力量，因此一般而言也没有 ASIC 那么高的效率和利润率。

如果 EIP-1057 得到通过的话，以太坊将运用 ProgPoW 算法；它移除了 ASIC 对 GPU 的效率优势，让两者在挖以太币时没有效率区别，最终保证网络的去中心化。

以太坊核心开发者似乎普遍支持 ProgPoW，但他们组织了第三方审计，用于为最终决定提供参考。

编者注：5 月 24 日，Hudson Jameson 在 Fellowship of Ethereum Magicians 论坛上发帖称：“ProgPoW 的审计报告要推迟完成”，因此 EIP-1057 很可能不会包含在 Istanbul 硬分叉中。 Serenity 路线图简介可看这个视频：https://youtu.be/25sv6xLprU4

Phase0：信标链 | 2019

预计在 2019 年，Serenity 的第一阶段将推出信标链。Beacon Chain（“信标链”）是一条用权益证明来运行的区块链，并将标志着我们长期计划的、从 PoW 到 PoS 的迁移正式开始。信标链将围绕着原来的以太坊 PoW 区块链运行，以保证以太坊区块链的连续性不会断裂。在信标链的初级形态中，它有三个主要功能：

管理权益证明机制

权益证明是一种共识机制，网络参与者靠质押 ETH 来参与共识，不断让区块上链（不是像 PoW 那样用电挖矿）。

处理交联（Crosslink）

教练是信标链可以确定和保护各分片链状态的主要机制。分片链要到 Phase1 才会部署，所以这一升级主要是为 Phase1 作准备。

直接的共识和确定性

信标链通过 PoS 以及（人们以前就知道的）Casper FFG 来提供区块确定性。PoS 要求持有 2/3 质押量的验证者都在下一个区块签名（才能将之敲定），这意味着潜在的恶意攻击者在经济上要冒更大的风险。

Phase 1：分片链 | 2020

分片链是以太坊网络在未来实现可扩展性的核心部件。简言之，分片将一个数据库（无论是不是去中心化的）的数据处理任务在许多节点间分散开来，因此整个系统可以并行地交易、存储和处理信息。当前的以太坊主网不是这样的，每个全节点都必须处理和验证每一笔交易。

Serenity 的 Phase1 将解决分片链的确定性和共识问题。Phase1 的分片链更像是 “测试轮”，而不是一个即时可扩展方案的实际发布。信标链将监控这些分片链的执行状况。一名质押 32ETH 的验证者会被随机分配到某条分片链上为止服务（该随机性要保证验证者的分配情形是不可提前预测的，否则就有操纵分配的机会）。根据 ETH2.0 的技术详述，信标链将支持 1024 条分片链，每条链都有一组 128 个节点组成的群组来验证。

Phase 2：eWASM | 2020 或 2021

在 Phase2，以太坊2.0 的可用性正式到来。引入了新的虚拟机——以太坊定制型 Web Assembly（eWASM）——之后，分片链将从单纯的数据标记器变成功能完整的区块链，可以扩展以太坊网络的吞吐量。

为了让一个区块链生态系统得以成立，节点必须搭配有 虚拟机 来执行交易和智能合约。以太坊 1.0 的虚拟机叫做 EVM。切换到以太坊 2.0 和信标链之后，网络所用的虚拟机也会升级为 eWASM，这是一个基于 Web Assembly 的虚拟机，由万维网联盟（W3C）制定，是一套开源标准。因为 WASM 支持很多编程语言，人们可以用任何语言来写以太坊上的智能合约，改变今日只能用 Solidty 来写 EVM 合约的情形。

“以太坊 1.x”

注意，在 Serenity 的 Phase 0、1、2 中，原本的 PoW 链不会小时，它会围绕着信标链继续得到维护，而且矿工用传统形式挖矿也将继续得到 ETH 奖励。慢慢地，因为生态会迁移到信标链上，如果 “难度炸弹” 爆炸，那么 PoW 链会变得无法出块，也就会被完全废弃掉（说 “如果” 是因为一些人认为应当让这条 PoW 链永远存在）。在信标链得到测试和证明的期间，PoW 也会继续作改进。这些改进和硬分叉被称为 “以太坊 1.x”，它们将确保当前的以太坊主链能继续升级、适应生态系统的需要并随着信标链的扩展得到更多的应用。

以太坊 1.x 背后的团队还处在确立路线图的早期阶段，但他们决定了以太坊 1.x 升级的三个首要目标：

1、提高每秒吞吐量来提高主网可扩展性（通过优化客户端来使得网络可以持续提高区块的 Gas Limit）

2、保证人们可以长久运行全节点（通过 “状态租金” 减低和限制全节点对磁盘空间的要求）

3、通过包括 eWASM 在内的虚拟机升级来优化开发者体验、使用不同的交易费用模型来稳定整体交易手续费、

4、开发 finality gadget 来连接以太坊 1.0 和 2.0，用信标链来敲定以太坊 1.x 的区块

关于以太坊 1.x 及其背后团队的信息，可见 ethhub 以及 etherum wiki。

Phase 3：后续升级 | 2022

以太坊在 Phase 2 之后的计划就显得不够具体了。确定的是：开发者将继续致力于解决急迫问题并改进整个协议，以满足对区块链技术不断增长的需要。正在讨论的后续改进包括：轻客户端状态协议、与主链安全性耦合、超级二次方分片或者说指数型分片。也许还有 “以太坊 3.0”，作为以太坊的长远进化中的下一阶段。

原文链接: https://media.consensys.net/the-roadmap-to-serenity-bc25d5807268

作者: Consensys

翻译: 阿剑

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