什麼是 Ethereum 2.0?(更新時間、權益機制、階段升級、完成進度)

什麼是以太坊2.0?

自從2015年以太坊發行後,經過很長一段時間,以太坊的第一階段升級終於在2020年12月1號成功啟動和運行。

目前正逐步更新的以太坊2.0,又稱為 Eth2 或「Serenity(寧靜)」,主要是對以太坊區塊鏈的升級,目的是為了提高以太坊網路的速度、效率、安全性和可擴展性等,使以太坊能夠處理更多交易並緩解目前遇到的瓶頸。

以太坊的多段式升級是為了通過對網路基礎設施的幾項重要調整,來解決以太坊網絡的擴展性和安全性,其中最值得注意的就是,從原先的工作量證明 (PoW) 共識機制到權益證明 (PoS) 機制的轉換。

什麼是工作量證明(proof of work, PoW)、權益證明機制 (proof of stake, PoS)?

在原先使用的工作量證明機制(PoW)中,礦工使用機器的運算能力來解決複雜的數學問題並驗證新的交易,第一個解決問題的礦工會在構成區塊鏈的所有交易記錄中添加了一筆新的交易紀錄,完成後,礦工會獲得公鏈上的原生加密貨幣,作為運算獎勵,這也就是我們所熟知的挖礦。

而以太坊2.0所導入的權益證明機制(PoS),與以往的不同之處在於,每個用戶可以抵押鏈上的原生加密貨幣並成為驗證者,雖然不再是礦工。但工作的內容卻類似於礦工,驗證者存在的目的是為了確保鏈上沒有錯誤或被竄改的交易紀錄。

根據抵押的加密貨幣數量以及抵押的時間,驗證者能夠添加一個包含新的交易紀錄的區塊(block),同時其他鏈上的驗證者也可以加入驗證的行列,當一個區塊有足夠的證明時,便能夠將區塊塊添加到區塊鏈中,此時,驗證者也會因為成功添加新的區塊而獲得獎勵。這樣的過程被稱為「鑄造 (forging或minting)」。

權益證明機制優勢在於它比工作量證明更加節能,因為它將耗能較高的計算機處理與共識算法進行分離,表示著用戶不需要大量的計算能力來處理區塊鏈上的操作和交易。

如何進行以太坊2.0的升級?

多段式升級一共分為幾個階段 (以下預估時間由ethereum.org提供):

(1) 信標鏈主鏈 (Beacon Chain):於2020年12月1日正式上線

(2) 合併 (The merge):2022年Q1、Q2

(3) 分片鏈 (Shard chains):2023年

第一階段升級又稱為信標鏈,已經於去年2020年12月1日上線。與原本工作量證明機制的以太坊主鏈不同,第一階段的目的是建立一條使用權益證明的主幹信標鏈,這個時候的信標鏈還無法被一般用戶使用,想成為未來以太坊2.0驗證者的用戶可以提前將以太幣轉入信標鏈上,這也是整個網路向權益證明機制轉變的一個關鍵要素。

第二階段升級的合併,預計在2022年第一或第二季度進行,如同名稱所說的,升級方式是將原先各自獨立的信標鏈與以太坊主鏈合併,包含過往以太坊鏈上的交易紀錄,也會因為合併而能在信標鏈上使用。

在合併完成之前,還有多次的鏈上硬分叉,像是在較為人熟知的倫敦硬分叉EIP-1559、EIP-3198等,由於內容較多,有興趣的話會在另外詳細介紹。

第三階段升級則是分片鏈的安裝,也是目前以太坊的最終升級,分片鏈的作用在於,可以將原先只能在主鏈上完成的交易或操作,分散到64條不同的新鏈上,原先的以太坊1.0主鏈會作為64條分片鏈之一,而信標鏈則會成為管理分片鏈運算和分工的協調者,為擴展以太坊網路發揮關鍵的作用。

如果真的完成以上的升級,從硬件的角度來看,也就意味著要運行以太坊節點會變得容易許多,需要存儲在機器上的數據也會降低不少。

以太坊2.0的更新進度?

目前以太坊的更新正要邁入合併的第二階段,在此之前的多個柏林硬分叉、倫敦硬分叉、上海硬分叉已經逐步完成,上述的硬分叉是想透過礦工費(gas fee)的重新分配,以及增加挖礦難度的難度炸彈(Difficulty Bomb),迫使礦工們投入以太坊2.0的權益機制,目前難度炸彈的設置已延後至2022年6月,到時對於整個以太鏈以及代幣交易市場應該會起到不小的作用。

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