什麼是以太坊2.0?信標鏈/合併/分片是什麼?和以太坊有什麼關係?以太坊2.0升級後幣價怎麼走?

2022年幣圈最大的事應該就是以太坊2.0的升級,目前大合並已經在9月15日完成了。

關於這個升級是眾說紛紜,好多剛入門的小夥伴問小君,是不是要入手ETH2幣了,小君的腦袋有很多個問號。

還有說法是今年的The Merge之後,以太坊已經完全升級成功了。

其實這些概念並不完整,但一句兩句也說不清楚,因此小君準備了一篇以太坊2.0知識懶人包,我們一起來了解:

  • 以太坊2.0是什麼
  • 信標鏈、分片和合併是什麼
  • 升級有什麼好處,升級後以太坊幣價能漲嗎

什麼是以太坊2.0?

以太坊2.0,也就是以太坊升級,分成三個階段:

第一階段:Beacon Chain,現在已經運行兩年,第二階段,大合並The Merge,在2022年9月15日完成,最後一個階段就是分片Sharding,預計在2023~2024年完成。

那麼以太坊為什麼要升級?

我們現在用的以太坊網絡,比特幣網絡都是layer1的網絡,也就是基礎的區塊鏈,區塊是一個一個順序產生,每次交易都需要所有節點的驗證,處理速度是相當慢的。

目前以太坊主網每秒大概處理15~30個交易,而幣圈人士這麼多,不停有交易者、使用者、創建者在使用主網,就造成了嚴重的堵塞,想要快速成交就不得不提高手續費吸引礦工優先處理交易,也就是以太坊常被人詬病的gas fee費用太高。

這就好像我們開車上班,路況好的話只需要20分鐘就能到公司,花10塊的油費,但如果今天突然有明星駕到,粉絲追星造成了道路擁擠 ,同樣的車程要花2小時才能通過,而且塞車的時候很費油,又很不環保。

以太坊如果想要在區塊鏈世界持續保持競爭力,就必須要解決擁堵,高能耗及gas fee高的問題,否則現在這幫虎視眈眈的公鏈既便宜、不堵塞還環保,遲早會超過以太坊。

這也是為什麼以太坊需要從1.0升級到2.0的原因。

有的人說,頭痛醫頭腳痛醫腳,既然以太坊容量不夠,那擴大區塊的容量不就行了。

可偏偏「Blockchain Triemma」就是讓問題沒那麼簡單。。。

假設我們擴大區塊就會需要更大的電力能源,來維護主網運行。

目前運行一個以太坊的節點,至少需要存儲800G的數據,一般的「礦工」是做不到的,只有擁有「礦場」才可以。如果擴大區塊,只有擁有大礦機的大機構才有資格做這個「礦工」,其實無形中就會更中心化。

而且如果區塊擴大,安全性也會存疑。

這就是區塊鏈世界的「困難三角」Blockchain Triemma,想要大力發展去中心化和延展性,驗證節點就會發散式成長,中間的漏洞增加,安全性就會大打折扣。

如果想要無限擴展,又保障安全,只能由中心節點統一管理。比如我們用的傳統金融系統,很安全,但卻喪失了區塊鏈本身蓬勃發展的基礎「去中心化」。

「困難三角」的三方互相牽製,其中「一角」或「兩角」過度發展時,剩下的「一角」就會被壓製,此消彼長,魚和熊掌不可兼得。

像以太坊1.0的去中心化做得很棒,安全性極高,但延展性就不好,出現了擁堵和gas fee高的問題。

以太網的官網上,我們可以看到,以太坊其實一直在尋找三角問題的平衡:去中心化、安全性和可拓展性。

所以我們會看到以太坊 2.0計劃通過3個階段來保證去中心化以及可拓展的同時,又足夠的安全。

那第一階段我們先弄清楚:

什麼是信標鏈(Beacon Chain)?

信標鏈是以太坊2.0的核心,引入了新的共識機制:proof of stake,PoS權益證明。這個新的共識機製,將在第二階段的合併中,取代現有的PoWpow工作量證明,並且在第三階段連結管理聯結各個分片鏈。

合併和分片我們後面再講。

The Beacon Chain在2020年12月1日上線,目的是為了保證在以太坊合併之前,驗證權益證明的共識邏輯是健全並且可持續的。在合併之前,信標鏈和以太坊鏈同時運行,互不影響,是兩條獨立的公鏈。

可以這麼理解,信標鏈就是我們在上線新系統之前,做的一場測試系統。他會獨立運行2年,中間會按照上線後的預想,採取PoOS代替PoOW,驗證這套邏輯是否可以滿足上線後的需求。

但信標鏈並不承載真正的以太坊業務,也不會發生提現等實際財務證明。在2020年至2022年,真正的以太坊仍是主網採用PoW來運行。

我們可以把現在的 ETH 1.0想象成一艘飛船,在它還沒有完全準備好進行星際航行的時候就啟動了,所以飛船行駛過程中總是碰到各種問題。

於是社區通過信標鏈建立了一個新的引擎,這個新引擎可以給飛船的星際航行提供足夠的動力。但由於是新引擎,所以需要先測試,確保沒有問題才可以安裝到飛船上。

圖片來源:https://ethereum.org/en/upgrades/beacon-chain/

那「PoW工作量證明」和「PoS權益證明」有什麼區別呢?

「PoW工作量證明」通過評估礦工的工作量來決定其獲得記賬的幾率,工作量越大,就越有可能獲得記賬的機會,也就有更大的概率獲得以太幣作為挖礦獎勵。

挖的礦越多,獎勵也會越多。這就像我們社畜打工,奉行多勞多得。

但這種情況下就非常依靠強大的硬體設備和電力的支援,前期需要投入不少的財力物力以及人力,進場門檻比較高,所以共識大都掌握在一些礦場主手裡,导致了规模经济,促进集中化。

這樣的模式下,產出掌握在少數人手裡,容易引發安全焦慮,如果這部分人想要「搞事」就變得非常容易,而他們並沒有鎖定資產作為抵押品,即使他們真的「搞事」也很難有什麼懲罰。

加上現在最令人詬病的是能源的消耗,大量消耗的電力對現在的氣候問題更是雪上加霜,全球現在都開始限電,省電了。

所以ETH 2.0引入了「PoS權益證明」,「質押者」將取代「礦工」來驗證和記賬,通過評估質押者持有的代幣數量和時長,來決定其獲得記賬權的幾率。

那如何成為質押者?

只需要向主網的合約發送「押金」,經過審查後,就能收到一張「電子單據」,擁有了這種「金卡」,就可以成為質押者(Stakers)參與了。目前成為出塊節點的門檻是32個ETH。

質押ETH來參與建設,獲取獎勵,類似於社畜賺到了錢,拿錢去投資,以此來錢生錢。「32個ETH」就相當於我們在銀行買理財,會有一個「50萬起投」,同樣的道理。

在信標鏈中,生成區塊的方式也與以往有所差別。我們知道在之前的以太坊主鏈上,下一個區塊是由礦工挖礦產生,但在權益證明下,下一個區塊會由共識機制隨機選擇。

這樣的模式也解決了部分關於安全的擔憂,因為任一個質押者都無法掌握,或是預測下一個區塊的走向,想要破壞也無從下手。

雖然質押者取代了礦工,但獎勵還是保留的。不過以太坊鏈同樣賞罰分明,如果質押者違反規則,在驗證的過程中有欺詐性行為,質押的ETH就會被部分,或全部銷毀。

當「押金」低於16個ETH時,就會被信標鏈移除質押者名單。這也是對主網的安全性保障。像原來的機制是無法做到的,總不能把人家的礦機硬盤一把火燒了吧。

什麼是合併(The Merge)?

合併(The Merge)就是目前的以太坊主網和信標鏈(The Beacon Chain)做一個合併,由原來的PoW「proof of work,工作量證明」,轉換為PoS「proof of stake,權益證明」,升級後節省了99.95%的能源。

圖片來源:https://ethereum.org/

主鏈和信標鏈是兩條完全獨立的鏈,在The Merge裡會「合二為一」。主鏈會採用Beacon Chain上驗證已久的PoS權益證明,而信標鏈會集成主鏈上的所有資料。l

還記得之前社區用信標鏈給飛船做的新引擎嗎?

在進行了大量的測試以後,這個新引擎已經足夠為飛船未來的星際航行保駕護航,於是就把新的、更有效的引擎合併到現在的飛船上,保證飛船在未來的星際航行中穩定運行。

圖片來源:https://ethereum.org/en/upgrades/merge/

合併後,以太坊就從原有的「PoW工作量證明」過渡到了「PoS權益證明」。

值得註意的是,合併後ETH的每日發行量會減少90%,相當於比特幣「三次減半」的效果。因此The Merge也被社群成為「三重減半Triple Halving」。

這是因為The Merge會淘汰PoW的固定區塊獎勵,變更為PoS的動態APR獎勵「質押年回報率」,原有的「礦工」會失業,新的驗證者上崗。

升級前每個區塊都帶有2個以太幣區域獎勵,產生一個新的區塊需要12.8秒,系統每天會為礦工們發行1.3萬枚ETH,年增發率為4.3%。

升級後主網會根據質押的以太幣數量,動態的調整APR,目前的「質押年回報率」約為4.7%,預計未來只有十分之一的ETH會參與質押,其餘的仍保留在各人的「荷包」裡。

所以The Merge後的年增發率約為0.4%,相當於每天發行13000 * 0.4 ÷ 4.3 = 1200枚ETH。

數據網站Ultrasound對合併後的以太坊總流通量做了預測。

他們首先分析了「EIP-1559燒幣」的數據,發行375天,以太幣燒毀250萬枚,基於POW共識發行了550萬枚,得到的流通量的年增幅為2.5%。

圖片來源:https://ultrasound.money/

而合並後,如果銷毀量同樣是250萬枚,年供應量會為負增長,轉變為 -1.6%。

圖片來源:https://ultrasound.money/

換句話說,市場上的以太幣會越來越少,這將會使以太坊的代幣經濟更為通貨緊縮。

什麼是分片(Sharding)?

分片是一種數據庫分區技術,把一整條區塊鏈分割成小的分區,一個區域就叫做一個分片,目的是為了增加可擴展性,使它們能夠每秒處理更多交易。

我們知道,區塊鏈的數據庫是一個區塊連著一個區塊,是條鏈式結構,以太坊網路的所有功能都由這條公鏈承載,每一筆交易都需要通過所有節點才能確認,效率低是必然的。

可以把以太坊想象成公路,ETH 1.0時只有一條公路,大家都塞在這條公路上行駛緩慢,ETH 2.0後分出了很多條公路,就像切片一樣,多車道並行,堵塞問題就會得到解決,同時道路暢通後,gas fee就會降低。

分片將現在鏈式結構的區塊,拆分成一片一片,每個拆分後的區域承擔專職功能,驗證節點會分散到各個分片上來處理對應的交易,分攤下來每個節點只處理網路中的一小部分交易。

雖然這樣大大的提升了以太坊區塊鏈的效率,但駭客想要攻擊主網似乎變得更容易。畢竟之前需要擊破全網大部分節點才可以篡改數據,現在只需要擊破一個區域的大部分節點就可以作惡了。

那如何解決「安全」問題,不被駭客攻擊?

以太坊2.0就為「分片」引入了「節點隨機分配」的技術。

主網中會存在一個特別的區域來生成隨機數,給其他「分片」隨機分配節點。就像是隱藏的「搖號機」,搖到你去東邊你就去東邊上工,搖到你到西邊就去西邊。

這樣一來,想幹壞事都找不到方向了,因為他無法判斷一個小分片中到底有哪些節點,也就很難確定攻擊的對象,安全問題就解決了。

以太坊升級2.0之後有哪些優缺點?

以太網主網畢竟已經運行這麼久了,大家都很擔心,升級之後真的能比原來更好嗎?

優點

  1. 節能

這個毋庸置疑了,運作機製變為POS後,不再需要硬件顯卡,以太坊官網都標註出,可以節省99.95%的能源。

圖片來源:https://ethereum.org/

  1. 更容易擴展

之前的以太坊交易速度是1秒鐘最多處理30個交易,帶來了擁堵和費用上升。升級後引入分片技術,將區塊鏈拆分,交易就可以同時在平行鏈中處理。網路速度上升後,也可以更輕鬆擴展。根據V神的介紹,以太坊2.0可以支援每秒最多10萬筆交易。

風險

  1. 升級兼容性問題

以太坊已經是很成熟的區塊鏈,上面運行著非常多的程式、Dapps、智能合約等區塊鏈項目。了解過係統運作的都知道,做系統遷移中一定會有各種各樣的兼容性問題。

而分片也是非常複雜的過程,中間一定會出現bug,這些未知的問題帶來的風險也是未知的。

  1. 安全性存疑

儘管以太坊升級預先已經對安全性做了保證,但畢竟是全新升級,而此前的1.0是已經被確認是安全的。

升級後的主網是否能保持,或有超出1.0的安全表現,是很多幣圈中人最關注的事情,很多人也擔心安全性可能還不如升級前。

以太坊2.0之後對幣價會有什麼影響?

除了技術流人群,大家最關心的可能就是,幣價會如何?我是該繼續持有,還是高點拋售?

在談以太坊之前,我們可以先看看加密始祖。比特幣有「四年減半」的規則,而每次減半之後都會帶來一波牛市,其實就是控制加密貨幣的發行量,來提升幣價。

而以太坊2.0由於大幅度降低了對電力的要求,參與者不再需要很多的ETH來參與保護主網安全。這次升級後ETH的發行量會從4.3%降低到0.43%,只擁有此前的10%,以太幣會變的更稀有。

這點和2021年的「通縮機製」EIP-1559有異曲同工之妙。都是通過減少供給,來提高商品價格。

此外,以太坊升級之後解決了堵塞和手續費的問題,將會吸引到更多的程式開發者以及用戶使用ETH,而更多的程序開發者的參與也將帶來更好的生態,發展中的生態又會進一步吸引更多的用戶使用以太坊,也就形成了一個良性的循環。

長期來看,ETH有這麼多的利好,越來越多的人參與進來之後也會帶來源源不斷湧入的資金,從而推動幣價的上漲。

所以,小君認為以太幣還是長期看漲的,但短期的波動肯定是不可避免的,如果是短線選手,還是需要多關注近期的幣價走勢,做順勢交易。

以太坊2.0快問快答

ETH2是新幣嗎?我該如何購買ETH2?

沒有ETH2幣,ETH仍是原來的配方,不變的以太幣。合並之後,之前擁有的以太幣仍會在以太坊網絡上繼續運行。

合併後,ETH的gas fee會減少嗎?

答案是否定的。合併是共識機制的轉變,不是網路容量的擴大,不會降低gas fee。gas fee其實是由供需關係決定,供小於求,費用就高,供大於求,費用就低。

gas fee降低會發生在分片之後,而合併是分片的基礎,我們可以靜候升級完成之時。