刚刚过去的以太坊伦敦升级，热度传遍了整个加密货币行业。为什么伦敦升级这么重要，因为这是以太坊从1.0迈向2.0的重要一环。以太坊网络自诞生以来，进行过多次硬分叉升级。第一次调整挖矿难度、第二次“家园”分叉、第三次因“黑客”攻击导致的“DAO和区块链分叉”。2016年11月为减重和防DDoS攻击又进行了第四次分叉。2019年3月为提速扩容、提升安全，进行了“君士坦丁堡和圣彼得堡升级”,2021年4月为优化主网性能，以太坊再次实施了“柏林升级”......一直到2021年8月4日以太坊伦敦升级。越发展，以太坊网络升级越密集。
为什么以太坊有这么多升级？以太坊是如何从1.0迈向2.0的？有哪些重要环节参与？
01 以太坊为何有那么多硬分叉升级？
以太坊“世界计算机”“全球开源平台”的宏伟蓝图，搭载POW的区块链共识机制上，这就奠定了以太坊要不断升级的命运。以太坊“全球开源平台”，是要在应用上承载应用，因此对底层链最大的要求就是：超强的处理速度。但这恰是POW共识机制的硬伤。POW，公开透明、去中心化、安全性高，但是：交易处理速度非常慢。采用POW的共识机制的比特币，每秒只能处理7笔交易；采用POW共识机制的以太坊，处理速度也不高，每秒只能处理15笔。所以以太坊网络发展越庞大，用户越多、链上开发的应用越多，升级就会越密集。
另外，以太坊交易确认6年来一直采用的是竞价模式。也就是当多笔交易同时出现在矿工面前时，哪笔交易的手续费高，矿工就选择优先确认哪笔交易。这就导致：在网络高峰期，交易手续费暴涨，想要交易快速确认就不得不支付高额费用；一些付费低的用户交易，甚至得不到确认。这种超高成本的交易快速确认，及低费无限延迟确认，都将大大的伤害以太坊网络生态。
此外，POW共识机制还有常为人诟病的问题是：太过消耗资源，不环保；POW的机制也会导致挖矿越来越集中。随着算力上涨、挖矿成本越来越高，这导致只有少部分拥有大资本的人群才能进行挖矿。比特币65%的挖矿，都由大型挖矿集团完成。而普通用户想要运行一个全节点来验证和记录区块链数据，更是难上加难。这样矿工算力、全节点都在集中的趋势，已经让链不想当初设想的那样去中心化，对整个协议的安全性也非常不利。
这就是为什么以太坊多次分叉升级，甚至用革命式升级方式，让以太坊从1.0跃升到2.0的原因。
02 以太坊2.0是什么？
那么以太坊2.0，是什么？与以太坊1.0有何不同；以太坊如何从1.0迈向2.0？以太坊诞生之初，就规划了一个详尽的发展路线：
第一阶段：前沿（Frontire）；前沿，也就是以太坊最初版本诞生。
第二阶段：家园（HomeStead）；2016年3月主网进行第二次分叉升级后， 发布了第一个稳定版本，即称“家园”。该版本后，以太坊项目快速成长。
第三阶段：大都会。这个阶段，以太坊安全性提升、智能合约编写改善、主网性能优化。以太坊网络正式进入成熟期，逐渐显示其威力。2017年“首次代币发行（Initial Coin Offering, 1CO）”繁荣、2020年Defi生态崛起及链上NTF的火热，以太坊带来了一次次链上创富。同时POW共识机制下的网络固有缺陷凸显。
第四阶段：宁静。宁静阶段，以太坊将从POW证明机制正式转向POS证明机制，并开发第二次扩容方案，全面提升以太网网络运行效率。具体的说：它就是要彻底解决以太坊网络累计已久的网络拥堵、手续费贵问题，同时还必须兼顾去中心网络安全性，力求在区块链的不可能三角里，寻求到平衡与最优解。让以太坊实现“完备生态应用”、超快的处理速度和众多网络协同发展的“世界计算机”蓝图。
简言之，前三阶段都是以太坊在1.0里长途摸索、修修补补；宁静阶段，才能完成以太坊2.0质的飞跃，甚至直接可以说“宁静”就是以太坊2.0.
03 以太坊网络是如何从1.0迈入2.0的?
那么，以太坊网络是如何从1.0迈入2.0的，有哪些重要的参与环节？
1）上线信标链。
以太坊1.0到2.0最大的重心，就是能从POW转变为POS，那么以太坊链必须能POS质押挖矿。因此，以太坊在2020年12月1日上线信标链，让用户能利用以太坊上的智能合约质押ETH参与POS，获得奖励。只不过，目前的信标链还没有处理交易和执行合约的能力，现在质押的ETH和获得的奖励是锁定的，想要取出预计至少得2年。
2）以太坊要繁荣生态，必须解决手续费问题。
以太坊手续费问题，由来已久。终于在2021年8月4日的伦敦升级中，得到解决。伦敦升级的重要内容，就是EIP-1559设计。EIP-1559将原先完全竞价的费率模式，改为“基础费用+小费”模式。基础费用是必须支付的，它的费率水平，会根据上一区块的基础费和区块资源利用率来计算确定；小费部分，则是用户为“插队”确认交易，额外选择性支付的费用。这样平滑了交易确认费用，不至于为快速确认费率无限上涨、低费率无法确认。既保障了效率，又一定程度兼顾了公平。
除此之外，EIP-1559的设计，每笔交易的基础费用都会被销毁。这意味着：以太坊网络经济体内发生的经济活动越多，销毁的ETH量越多。从经济层面看：作为基础费用的ETH销毁，一定程度让以太坊通缩；而基于费用方式的优化，在以太坊链上越多发生经济应用，作为买盘就越需要以太坊；而作为卖盘，矿工部分收入被销毁，这会进一步增加以太坊的价值储存。
3）设计难度爆炸，让矿工换POW到POS挖矿。
理论上，POS确实比POW高效、节能环保，伦敦升级后手续费也更低，那当然使用以太坊公链的交易用户们、企业主们，肯定用脚投票选POS，但是如何让矿工也舍弃POW，投奔POS呢？这难度就大多了。矿工投入了大量的资金，购买矿机、建设矿场。突然让他们舍弃这全部的生产力，选择另外的赛道从0开始筹集资本挖矿。这太难了。
以太坊如果仅仅是上线信标链，让POW与POS挖矿共同进行，那么以太坊迈入2.0可能会相当艰难。即矿工可能会一直坚持POW挖矿，局面就会变得僵持。
所以以太坊设计了难度爆炸。但它原本设计与伦敦升级一同上线，却一再被延迟。这又是为何呢？
难度爆炸，本质就是给POW矿工挖矿增加难度。并且这个难度，是呈几何指数上升。也就是到了一定程度，挖矿会变得非常困难，矿工可能颗粒无收。直白点说：难度爆炸，就是倒逼矿工放弃POW的一种设计。如果矿工不满，就极容易导致分叉。因为区块链能够运行的本质是“共识”。除此之外，如果POS机制，没有解决交易确认效率、去中心与安全兼顾问题；POW链又因为难度爆炸，矿工无法挖矿，导致交易无法确认、形成网络堵塞。那会直接导致以太坊网络崩溃。所以如何利用难度爆炸，让POW顺利过渡到POS非常重要。
显而易见的一点是：至少在难度爆炸之前，POS链性能要大到能接过POW手里的活儿，承载所有的交易处理。它必须高效，同时满足去中心化、安全性要求。
对次，以太坊对此有解决办法吗？有，即用分片链解决。
4）分片链。
很多时候，我们都认为以太坊2.0性能的突飞猛进，是改POW为POS的缘故。其实，POS并不能直接减少网络拥堵、提升交易处理速度，而是POS让Shard分片成为可能。shard分片，才是提高网络效率、让区块链网络从每秒处理十几笔、几十笔，升级到几万笔、几十万笔的关键技术。这种技术到底是如何提高网络的扩展性的呢？
目前，以太坊只有一条公链，各个区块是按顺序先后生成。那么，区块生成的速度和每个区块能记录的交易数量，就决定了以太坊每秒能处理的交易数。就好比，在超市购物，收银台只开了一个口。那所有人都必须在这一个口排队支付。除非超市生意冷清、门可罗雀，否则想要快速支付，那要难于登天。但如果多开几个收银台，同时收银。那效率就会大大提高。
shard分片也就是这个原理。为了提高交易处理速度，以太坊2.0将原来承载数据、验证节点的单一链条分成64个分片链，同时处理交易。显而易见这个做法会大大提高效率。但是，各个链条各自单独处理信息，信息并不全网同步，那岂不是很容易双花及作恶？以太坊2.0的做法是：不同分片信息互通，这样分属不同分片之间的交易也能得到确认；并设计信标链为主链，在信标连上建立智能合约来随机分配验证节点；128个验证节点会组成一个委员会，用来产生区块和分配奖励；并每产生64个区块后，信标链会重新随机选一轮验证节点。来极大程度防止作恶的可能性。
除此之外，为了更严密的防范双花攻击及节点作恶。以太坊2.0，对作恶者采取惩罚机制。也就是一旦发现节点作恶，那么就要没收他全部质押的ETH。这比POW机制对“作恶者”的惩罚，要严厉得多。
这么层层防御，让POS机制下的区块链运行安全性，就大为提高，完全不比POW机制差。
04 结语
只不过，这套技术实在太复杂。以太坊还在开发中。要全面实现分片技术，全部搭载1.0的数据，恐怕也还需要很长的时间。所以以太坊2.0未来可期，但完全不能操之过急。具体的，还得看以太坊项目的技术进展。所以为啥投资数字货币，我们要强调币种背后团队技术的重要性。是因为技术看似遥远、若即若离，实则对投币非常重要。它们是一个币种、一条链能不能取得发展的关键。
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