以太坊pos機制來臨前,以太坊升級將會帶來的5個改變

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本文目錄一覽：

1、以太坊pos機制來臨前

2、區塊鏈共識機制之POS和DPOS

3、ethw跟eths差別？

以太坊pos機制來臨前

以太坊自2015年誕生以來就廣受歡迎，但最近其昂貴的交易費用和低可擴展性對執行復雜的應用程序產生了負面作用，用戶對以太坊改進的需求也日益急迫。以太坊2.0已進行了一段時間，它是多年來以太坊網絡的最大變化，旨在解決當前基礎設施的一些問題。根據以太坊創始人Vitalik Buterin的說法，升級將加速以太坊區塊鏈的功能并推進大規模采用。本文將回顧以太坊2.0的基本特征，并探討升級將給系統帶來哪些變化。

什么是以太坊2.0？

以太坊2.0并不是一次性的升級，而這是對網絡的一系列變化，整個過程將在未來幾年內完成。當前以太坊仍使用與比特幣相同的PoW工作量證明共識機制，雖然該機制高度安全且去中心化，但存在著一些明顯缺陷。在PoW區塊鏈中，礦工需要使用高算力來解決復雜的密碼問題（競爭驗證交易的權利），因此鏈上交易速度較慢。此外，算力的比拼增加了電力消耗，這也是比特幣被環保主義者攻擊的原因。

以太坊2.0將使用PoS權益證明共識機制，在該機制下，驗證者不通過算力解決數學難題來驗證交易，而是需要在智能合約中鎖定該區塊鏈的原生加密貨幣。然后，網絡通過分析多種因素（包括權益大小和時長）來隨機選擇驗證者。目前，以太坊2.0的測試平臺信標鏈已擁有超過290000個驗證者。按照當前計劃，今年6月份以太坊網絡與信標鏈合并后，驗證者數量將會繼續增長。

以太坊2.0是區塊鏈社區史上最受期待的發展之一。如果一切按計劃進行，以太坊可能會解決其可擴展性問題，增加普通用戶的可訪問性，并增強去中心化應用程序的功能。

以太坊2.0將帶來以下5點變化：

高昂的gas交易費是以太坊目前最大的問題。gas費指支付給在驗證交易中消耗算力的礦工的費用，以“gwei”為單位，根據網絡需求波動。通常，一旦交易需求大，以太坊區塊鏈就會被阻塞。在這種情況下，礦工會優先考慮gas價格較高的交易請求，從而推高了整體的gas交易費。隨著以太坊轉向PoS權益證明機制，處理交易將變得更加簡單，這將會有效防止未處理的交易阻塞網絡。

以太坊2.0升級的一部分包括引入“分片”。分片將會把區塊鏈拆分為多條鏈，這些鏈都可獨立于主鏈對交易進行處理。

PoW區塊鏈在一條完整的鏈上記錄交易，例如比特幣區塊鏈，從2009年創世區塊被開采之后的交易歷史都記錄在鏈上。但是，在一條鏈能處理的交易數量有限。比特幣每秒只能7筆交易，而以太坊的處理速度也僅為每秒10-15筆交易。

分片將在現有主鏈的基礎上創建更新的鏈。根據以太坊基金會的說法，分片程序會將以太坊區塊鏈分成64條不同的鏈。由于這些鏈都可用于驗證交易，以太坊主網絡的負擔將減輕，整個生態系統的吞吐量將得到顯著提升。

3. 降低硬件要求

中本聰設計比特幣時，本意是希望每個人都參與到交易的驗證和記錄系統中。但是，系統的變化已經使普通人參與網絡驗證的門檻變得很高。挖礦難度的增加意味著必須投資昂貴的高級計算機來保證算力，當前以太坊也面臨著同樣的問題。

另外，節點還必須持有區塊鏈記錄的副本，這要求節點存儲大約4TB的數據。按照目前的市場價格，具有4TB以上存儲空間的計算機成本約為數千美元。設備門檻過高不利于吸引更多合格驗證者參與網絡的保護和建設。

以太坊引入PoS共識機制意味著驗證者不再需要計算能力強大的高級設備，僅需要服務器級設備即可用于驗證交易。而且，分片將減少分配給儲存以太坊區塊鏈歷史記錄的磁盤空間。由于以太坊未來將會有64條分片鏈，驗證者只需保存其中一條分片的歷史，即總數據的1/64。

除了充當支付結算系統，以太坊的可編程性還可用來創建智能合約和去中心化應用程序（dApp），為NFT和DeFi等行業提供動力。以太坊EVM就像一臺超級計算機，運行在以太坊網絡中的不同計算機（節點）上。EVM存儲執行智能合約的代碼并允許用戶與dApp進行交互。

盡管EVM極大地提高了以太坊的網絡能力，但由于生態系統面臨的壓力越來越大，其實用性近年來有所下降。與2015年以太坊剛剛誕生時相比，其網絡上運行的dApp數量已經非常多了，其中包括游戲（Axie Infinity、CryptoKitties）、DeFi協議（Uniswap、Yearn）和DAO（MakerDAO）等等。

EVM上不斷增加的負載使得網絡處理速度急劇下降。然而，改進EVM很困難，因為代碼是用復雜的編程語言Solidity編寫的。據以太坊網絡開發的主要參與者稱，以太坊2.0將引入由萬維網聯盟設計的以太坊Web程序集（eWASM）來取代EVM。

eWASM讓開發人員可以選擇其他更簡單的編碼語言，例如 C++ 和Rust。此外，eWASM 旨在與當前的Web標準兼容，因此更易于在常規瀏覽器中運行。這將使用戶更加便捷地從瀏覽器訪問dApp，而無需依賴瀏覽器擴展。eWASM的最大好處是它對開發者生態系統的影響，有了其他語言選項之后，更多的開發人員將涌向以太坊，從而進一步促進社區的創新和創造力。

5. 減少碳足跡

以太坊轉向PoS權益證明共識機制將減少電力消耗并減少對環境的消極影響。實際上，比特幣和以太坊1.0等PoW工作量證明的能源密集型特性已經引起了環保主義者和監管機構的擔憂。根據以太坊官方博客預測，PoS將使以太坊的功耗降低90-95%。此外，其他擴展解決方案（如rollup和分片）也將通過擴大網絡的規模經濟來降低交易的整體能源成本。

以太坊2.0進度

從以太坊基金會發布的信息來看，以太坊2.0可分為三個階段：

第0階段

第0階段從2020年12月1日信標鏈推出之后就開始了。信標鏈引入了權益證明共識，做一個完整的驗證者需要至少質押32枚ETH。目前，信標鏈的鎖定總價值（TVL）約為250億美元。信標鏈將在2022年第二季度與以太坊主網絡進行合并。合并后，整個以太坊網絡將切換到 PoS共識機制。

第1階段

根據以太坊基金會的計劃，第1階段將在2022年晚些時候或2023年的某個時間發生。該階段的升級將引入分片，但代碼開發和審計難度較大，因此具體時間將根據實際情況來調整。

第2階段

以太坊2.0的最后階段涉及到用以太坊Web組件（eWASM）替換以太坊虛擬機（EVM）。這將使用戶和開發人員更容易訪問以太坊。對于用戶而言，內置瀏覽器的支持將使去中心化應用程序的使用更加便捷。對于開發者來說，自由使用其他語言將使以太坊區塊鏈的應用程序開發更加容易。

以太坊2.0是終極解決方案嗎？

雖然以太坊2.0是否能獲得成功還是個未知數，但以太坊2.0升級將帶來的諸多改變和整體跡象相對積極。升級若成功實施，將會徹底改變以太坊的基本面。憑借更低的gas費用、更高的可訪問性和更好的用戶體驗，以太坊很可能成為區塊鏈技術領域的龍頭。

區塊鏈共識機制之POS和DPOS

工作量證明算法作為區塊鏈第一個也是目前經受住足夠實踐檢驗的一個共識機制，解決的是分布式系統交易信息一致性的問題，在一個去中心化的網絡中構建了彼此不信任節點的信任機制，也是比特幣成功應用的關鍵技術環節。

經過幾年的實際運轉，這一算法的弊端也顯露老虛鉛出來，比特幣網絡每秒完成600萬億次SHA256運算，消耗了大量的電力資源，而最終這些計算沒有任何實際或科學價值。這些運算存在的唯一目的是用來解決工作量證明問題，另外一個現實的威脅便是算力集中，工作量證明本質上是利用窮舉法找出符合規定條件的哈希值的過程，算力越強，獲得記賬權(即挖到礦)的可能性便越高，一開始是最早利用顯卡挖礦的人，后來是利用FPGA礦機的人，再后來是利用ASIC專用芯片挖礦的人，現在就是不斷制造出更好的ASIC的人，另外還有“礦工”節點聯合起來組成礦池，如Ghash，Ghash 2014年曾經發表聲明，將在今后確保不超過40%的全網算力，這類自律聲明是對比特幣去信任機制的莫大諷刺。

比特幣自誕生以來，人們便開始嘗試其他除了工作量證明算法之外的其他共識機制，如具有代表性的權益證明POS、委托權益證明DPOS、拜占庭容錯機制（BFT）及實用拜占庭容錯機制（PBFT）等，下面將主要介紹POS和DPOS，BFT和PBFT留待下一篇。

權益證明POS

POS是一類共識算法，或者說是一類共識算侍好法的設計思想，而不是一個，最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月，一個化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣，采用工作量證明機制+權益證明機制，首次將權益證明機制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念，每個幣每天產生1幣齡，比如你持有100個幣，總共持有了30天，那么，此時你的幣齡就為3000。當一個新的區塊產生時，其他想獲得記賬權的節點同比特幣也需要計算哈希值，得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關，這個難度值這里與幣齡成反比，即你的幣齡越大，得出符合條件的哈希值的概率就越大，同時你的幣齡被清空，記賬后系統會給予你相應“利息”，你每被清空365幣齡，獲得利息為：3000 * 利率 / 365，Peercoin的利率為1%，即0.08個幣。

可以看出，在POS機制下，持有幣越多，越容易獲得記賬權，接近于贏家通吃的感覺，但持有的幣越多，越接近于一個誠實的節點，因為破壞整個網絡帶來的損失也越大。Peercoin的POS機制有一個漏洞，對于不持有幣的人而言，他們本來就沒什么收益，所以一些惡意攻擊對于他們則是無損失的，這就是Nothing-at-stake attack（無利益攻擊）。后續的比較成功的POS都引入了對付這種攻擊的機制。

以太坊系統的目標是在今年引入權益證明，即Casper。在權益證明共識機制之下，用戶將能夠在以太坊網絡譽肆擁有“幣權”。用戶如果誠實行事并確認了合法交易，將獲得與其股權成比的利息；如果惡意行事并試圖網絡中作弊，就會失去其權益。

委托權益證明DPOS

委托權益證明DPOS是POS的變種，運用DPOS的典型如比特股等，其基本原理在于全網投票選出101個節點代行記賬權限，這些代表節點的權限完全一致。代表節點輪流記賬，可以選擇創造區塊或不創造區塊。但他們無法改變交易的詳情，惡意或者遲到的代表節點的行為也會被公之于眾，那么網絡可能將他們簡單快速地投票驅逐出去。被驅逐出去的代表節點將會失去他們記賬權限，以及對應的收入。

DPOS作為是一種弱中心化的共識機制，保留了一些中心化系統的關鍵優勢，如交易速度等(每個塊的時間為10秒，一筆交易在得到6-10個確認后大概1分鐘，一個完整的101個塊的周期大概僅僅需要16分鐘)，但每個持幣者都有能力決定哪些節點可以被信任，并且事實上，代表節點會主動降低自己的收入來贏得更多投票，剩下的收入會作為股息，支付給所有的比特股持有人。DPOS有點類似于代議制民主及股份公司董事會制度，都是一種精英制度，但其身份受制于下面的民眾，在DPOS中，幣的持有者至少有權決定代表節點―或者說礦工的身份。

ethw跟eths差別？

ETHW和ETHS是以太坊合并后的兩種“鏈拆分代幣”。差別就是一個用的是POW工作量證明共識機制，一個用的是POS權益證明共識機制。

ETHW繼續實行POW的工作量證明共識機制，是在合并前以太坊鏈上分叉出來的代幣。

ETHS是以太坊和信標鏈合并后的代幣，采用的是POS權益證明共識機制，DEFI協議將支持ETHS，合并后繼續在新的鏈中開發和更新，而舊的ETHW則保持原樣不變。

以上就是關于以太坊pos機制來臨前,以太坊升級將會帶來的5個改變的知識，后面我們會繼續為大家整理關于以太坊pos機制來臨前的知識，希望能夠幫助到大家！