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君士坦丁堡分叉系列 | 细数以太坊的四个发展阶段

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[摘要] 近期如果搜索“以太坊”这个词条,铺天盖地而来的新闻和文章一定与“君士坦丁堡分叉”有关。君士坦丁堡分叉预计将于1月16日发生,是以太坊社区一次几乎没有争议的硬分叉升级,目的是改善以太坊网络。此次分叉是以太坊“大都会”发展阶段

  近期如果搜索“以太坊”这个词条,铺天盖地而来的新闻和文章一定与“君士坦丁堡分叉”有关。

  君士坦丁堡分叉预计将于1月16日发生,是以太坊社区一次几乎没有争议的硬分叉升级,目的是改善以太坊网络。此次分叉是以太坊“大都会”发展阶段的最后一步。

  以太坊的目标是成为“世界计算机”。但是在达成这个目标之前,它需要经历不同的增长阶段,就像电脑系统升级一样。

  

  四个发展阶段

  根据以太坊的发展路线,总共需要经历四个发展阶段。每个发展阶段都会增加新的特征、提高可用性和网络安全性,从而不断提高以太坊的扩展性。这四个发展阶段分别是:

  1)边境(Frontier,2015年7月):以太坊网络第一次上线,开发者可以在上面挖以太币,并开始开发dApp和各种工具。

  2)家园(Homestead,2016年3月):以太坊发布了第一个正式版本,对协议进行了优化,为之后的升级奠定了基础,并加快了交易速度。

  3)大都会(Metropolis,2017年10月):这个阶段分两次上线,分别是拜占庭是拜占庭(Byzantium,2017年10月)和君士坦丁堡(Constantinople,2019年1月),让以太坊变得更轻量、更快速、更安全。

  4)宁静(Serenity,时间待定):这个阶段将会为我们带来期待已久的PoS共识,使用Casper共识算法。

  所有这些更新都将有助于以太坊扩展,提高以太坊的交易速度、降低交易费用。

  目前阶段:大都会

  大都会阶段的以太坊更轻量、更快速、更安全,还能为智能合约的开发者提供更高的灵活性。

  大都会将分为两次核心升级:拜占庭和君士坦丁堡。第一次硬分叉(拜占庭)在2017年10月发生。第二次(君士坦丁堡)预计将于1月16日发生。

  每个阶段都包括一系列以太坊改进协议(Ethereum Improvement Proposals),简称为EIP。拜占庭一共有9个EIP 来提高以太坊网络的隐私性、扩展性和安全性。拜占庭分叉之后,区块确认的时间更快,交易费用更低。

  以下是大都会阶段的主要更新:

  隐私

  大都会阶段,开发者得到了新的隐私工具 ——在链上有效地验证zk-SNARKs,即零知识简洁非交互式知识论证。

  零知识证明可以某个陈述的真实性,但不会透露任何超出其所要证明的额外信息。比如说,如果我要向小明证明我知道一台电脑的开机密码,我只需要输入开机密码就可以了,不需要让他知道这个密码到底是什么。

  那零知识证明对以太坊有什么影响呢?这意味着不需要再将某些隐私信息存储到链上,交易中的发送方、接收方、金额和数据等信息都可以隐藏起来。

  除了zkSNARKs,这一阶段以太坊还会使用环签名(Ring Singature)。环签名是一种数字签名方案,是一种简化的群签名。环签名中只有环成员没有管理者,不需要环成员间的合作。

  账户抽象化

  在软件工程中,抽象化是一种让开发者用一定抽象的思维进行思考,隐藏那些对手头上的问题不重要的细节,防止终端用户细节过载的问题。这能让用户对自己的私钥更有掌控权,同时提升合约支付挖矿费用的能力。抽象化还能降低量子计算攻击的风险。

  挖矿难度炸弹

  这个难度炸弹会让以太坊从工作量证明(PoW)转移到权益证明(PoS)。这会让挖矿变得更加困难,矿工获利也会更低,每个区块的奖励由3个ETH变为2个ETH。

  最终阶段:宁静

  这是以太坊路线图的最后阶段,将把以太坊网络从PoW转换为PoS。“宁静”阶段的愿景是以太坊网络的主流采用。

  工作量证明PoW

  大多数区块链使用工作量证明,也就是说矿工的挖矿难度会慢慢加大,需要更多的电力和算力。

  PoW的问题是会变得越来越中心化,某几个挖矿公司会控制比特币的哈希值。

  由于挖矿难度越来越具有挑战性,所需的硬件和电力越老越多,挖矿成本就越来越高。因此,个人挖矿会越来越少,而是集中在某些挖矿公司。

  这会产生什么问题呢?如果这些矿池联合起来,他们就可以发动51%攻击,阻止确认新的交易,让用户之间停止付款。

  权益证明 PoS

  以太坊对这个问题的解决方案是PoS。也就是说验证者(而不是矿工)将以太币作为赌注,通过下注来“验证”区块。如果该区块通过验证,那验证者就能得到与赌注成比例的奖励,如果在错误的区块上下了注,那你的赌注将被取消。

  PoS 还有助于解决PoW方面的一些问题:实现去中心化、提高能源效率、帮助以太坊扩容。

  Capser

  Casper是以太坊权益证明协议的名字,共有两个版本。一个是由Vlad Zamfir领导的,另一个是由Vitalik Buterin领导的FFG(friendly finality gadget).

  同样地,会有一些人将通过将代币投锁在特定的钱包里来进行投注。这些下注的人能通过每年的以太币红利获得奖励。因此,持有的ETH越多,获得的分成就越多。

  在PoS机制中,无论发生什么事,都会赢得奖励,不会有任何损失。失去赌注的唯一方式就是恶意验证错误的区块。

  Caper走向PoW共识,阻止51%攻击的发生,进一步确保了以太坊网络的安全性。

  以太坊如何扩容

  Casper 会为以太坊扩容并实现主流采用做好准备。为了达到这个目标,以太坊需要处理大量交易。否则,成本就会一路飞涨,而且交易时间也会更长。

  Vitalik提出了通过分片技术帮助以太坊扩容的计划。通过分片技术,交易可以不必是线性的顺序进行,而是可以并行发生。这就好比你自己下载一首歌和用Torrent(种子)和数千人下载用一个文件之间的区别。

  分片也是分割区块链数据的过程,因此每个节点只需要担心区块链的一小部分。这能让以太坊每秒钟处理几千个交易——而且在同一条链上。

  各种交易方式TPS对比:

  可以看到,要超过Visa目前的交易速度,比特币和以太坊还有很长的路要走。

  Plasma

  与比特币类似,以太坊也存扩展性问题,这减缓了交易时间,特别是在ICO期间。Plasma是一个能解决以太坊扩展性问题的方案。它由Vitalik Buterin与雷电网络的Joseph Poon合作完成的。

  Vitalik 表示,将以太坊推动到下一个级别需要解决解决四个问题:隐私、共识安全、智能合约安全以及扩展性问题(最大的问题)。

  边境 - 家园 - 大都会 - 宁静,这四个浪漫的名字连在一起仿佛在我们的脑海中描绘了一个从荒芜到繁华再回归平静的世界。

  目前的以太坊正处在各个繁华的“大都会”阶段,矿工、交易者、开发者疯狂涌入,dApp数量急剧增长。

  此次的君士坦丁堡分叉将带领以太坊走上新台阶。我们有理由相信,这个世界计算机“宁静”的那天终会到来。

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