以太坊路线图详解：从兼并与研究的角度探讨以太坊经济与可扩展性的双重升级

作者：Ryan Sean Adams 本文编译自 Bankless

以太坊的路线图很棒，但并不简单。

按照我的想法：

以上只是以太坊基础协议的升级。 以太坊的主要扩容计划正在数十个资金雄厚的团队中并行实施，这些团队采用 optimistic 和 zk-rollup 技术。 因此，2022 年有望成为 Rollup 的一年。

可扩展性的进步是不停的。

以太坊现在通过 dYdX、Immutable X、Arbitrum、Optimism 等进行扩展。 而 2 年内的数据分片升级将使这些汇总的成本再降低 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，我们正在推动协议升级，使其能够扩展以满足全球需求，同时提高安全性和去中心化程度。 这是一条漫长而曲折的道路，但我们的研究人员和修补匠比以往任何时候都更加活跃。

在我们开始之前，请记住这不是“官方”路线图，它代表了对当前情况的有限、主观的看法。

名称已更改

时间轴 → 进行中

让我们谈谈我们所说的东西。 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。 以下是最近流行语变化的两个例子以太坊升级时间，以及它们发生变化的原因。

执行与共识

无论出于何种目的，核心开发中不再使用术语“Eth1”和“Eth2”——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 在前，Eth2 只能在后”和“一旦 Eth2 存在，Eth1 将不复存在”。 Danny Ryan 自 2020 年 10 月以来就指出了这一点。尽管信标链自推出以来一直与主网一起运行，但 Eth1 和 Eth2 的使用表明早期版本将在某个时候消失。 然而，在实践中，通过合并，链状态将与信标链无缝集成。

没有数据丢失，也不需要迁移。

现在，我们已经转向“执行”和“共识”，而不是 Eth1 或 Eth2。 我建议您在这里阅读 Danny 的深度文章。 简而言之，执行是指用户层面的一切：应用程序、账户余额、代币等。这也可以称为“状态”。

那么，共识就是将一切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。

在合并环境中，这两层共存。

“功能”不是“阶段”

舞台是我们改变的另一个术语。 过去，他们指的是具体的协议变更，例如“阶段 0 是信标链”。

从去年年底开始，开始对“阶段”和“功能”进行非正式的逐步重新定义。 首先，使用“函数”更加灵活。 当设计更新或范围扩大/缩小时，很难传达简写“X 阶段”已经改变。

其次，与上面的“执行和共识”部分一致，它表明顺序：“X 阶段”必须跟在“X+1 阶段”之后。 当前时间线中不起作用的一个很好的例子是合并（以前称为“阶段 1.5”）优先于数据分片（以前称为“阶段 1”）。

对“功能”的偏爱意味着名称是原子的，在需要时很容易重新排序，并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，我认为以上两种变化都是基于认识论的灵活性，即“与知识或认知有关”。 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自适应决策，因为我们不受阶段或顺序的约束。 这是以太坊理念的重要组成部分，我很高兴看到它在这里生根发芽。

更广泛的社区可能需要一段时间才能适应新的命名约定。

合并

时间表 → 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。 这是指以太坊即将从工作量证明 (PoW) 过渡到权益证明 (PoS)。

这是以太坊和更广泛的加密空间最受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，这有望改变这种说法。

协议的好处

合并包括对协议的一些重大改进：

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交谈。

如果您想了解有关这两个事件的更多信息，请查看 Tim Beiko 的博文“Amphora：一个重要的合并里程碑”。

从这次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，还有一个由来已久的开发网络，叫做 Pithos。 这将在 2021 年第四季度和 2022 年第一季度之间重启几次，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，就可以升级现有的测试网（例如 Goerli）以符合规范。

感兴趣的社区成员可以关注“Merge Mainnet Readiness Checklist”，这是对剩余任务的全面概述。

以太坊上海升级

时间表 → 10-12 个月

合并后的以太坊的一个有趣的方面是，虽然链最终合并了，但客户仍然保持独立。 这包括它们的结构以及处理它们的团队。 对于验证者来说，这意味着大量的选择。 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。 此处列出了这些组合客户端的可能名称列表。

单独的执行层和共识层还允许在需要时进行分离的升级过程。 这非常符合以太坊的关注点分离理念。 换句话说，几个小的变化往往比一个单一的变化更易于管理。

然而，上海的升级将对这两层进行耦合更改以启用验证器提取。 这允许验证者将他们的 ETH 从共识中撤回到执行层，将它们更紧密地绑定在一起。 一旦 ETH 退出信标链，就可以像今天的人们一样使用它：作为一种价值储存手段，用于支付 NFT 或支付交易费用。 对于执行层面，还有很多其他的提议正在考虑之中，但都没有被上海升级正式采纳。

在我们接近合并和实际运行之前，我们不会知道什么是可以接受的。

研究

时间轴 → 进行中

在指定、实施和测试上述内容的同时，还有其他并行的研究工作在推动以太坊向前发展。

数据分片

分片可能是以太坊在转向权益证明之后最重要的变化。 请注意，当前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交易执行。 Rollups 目前使用以太坊进行此类结算操作。 这种分片的基础研究没有那么复杂，这意味着它可以更快地进入主网并加速L2。

原图：王晓薇 设计：Quantstamp

优先考虑数据可用性符合过去 18 个月可扩展性研究和应用程序的趋势。 Vitalik 在他 2020 年 10 月的帖子“以 Rollup 为中心的以太坊路线图”中很好地阐述了这个可能的未来。

在未来的某个时候，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

该领域的研究将彻底改变协议处理状态的方式。 状态是指所有用户记录，包括合约、代币、NFT 和地址。 在今天的以太坊中，用户为每笔交易支付一次性费用以无限期地维持状态。 从长远来看以太坊升级时间，这是不可持续的。

多年来，已经探索了许多具有不同权衡的提案，包括状态租金和 ReGenesis 等。

一个领先的提案被称为“弱无状态”。 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，而所有其他节点都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：

随附的提案称为“状态到期”。 在这里，如果在设定的时间段内没有被访问，状态可以从活动状态变为非活动状态或“过期”。 这可能是冷库中的 ETH，也可能是社区迁移出来的废弃 ERC20。 如果用户想重新激活他们的状态，发送的任何交易都需要有见证。 限制活动状态大小的好处之一是节点应该更容易管理同步和维护。

这两个概念都在通过概念验证进行积极研究、基准测试和实施。

详细了解当前进展：