剛剛過去的以太坊倫敦升級，熱度傳遍了整個加密貨幣行業。為什麼倫敦升級這麼重要，因為這是以太坊從1.0邁向2.0的重要一環。以太坊網路自誕生以來，進行過多次硬分叉升級。第一次調整挖礦難度、第二次“家園”分叉、第三次因“駭客”攻擊導致的“DAO和區塊鏈分叉”。2016年11月為減重和防DDoS攻擊又進行了第四次分叉。2019年3月為提速擴容、提升安全，進行了“君士坦丁堡和聖彼得堡升級”,2021年4月為優化主網性能，以太坊再次實施了“柏林升級”......一直到2021年8月4日以太坊倫敦升級。越發展，以太坊網路升級越密集。

為什麼以太坊有這麼多升級？以太坊是如何從1.0邁向2.0的？有哪些重要環節參與？

01 以太坊為何有那麼多硬分叉升級？

以太坊“世界電腦”“全球開源平臺”的宏偉藍圖，搭載POW的區塊鏈共識機制上，這就奠定了以太坊要不斷升級的命運。以太坊“全球開源平臺”，是要在應用上承載應用，因此對底層鏈最大的要求就是：超強的處理速度。但這恰是POW共識機制的硬傷。POW，公開透明、去中心化、安全性高，但是：交易處理速度非常慢。採用POW的共識機制的比特幣，每秒只能處理7筆交易；採用POW共識機制的以太坊，處理速度也不高，每秒只能處理15筆。所以以太坊網路發展越龐大，用戶越多、鏈上開發的應用越多，升級就會越密集。

另外，以太坊交易確認6年來一直採用的是競價模式。也就是當多筆交易同時出現在礦工面前時，哪筆交易的手續費高，礦工就選擇優先確認哪筆交易。這就導致：在網路高峰期，交易手續費暴漲，想要交易快速確認就不得不支付高額費用；一些付費低的用戶交易，甚至得不到確認。這種超高成本的交易快速確認，及低費無限延遲確認，都將大大的傷害以太坊網路生態。

此外，POW共識機制還有常為人詬病的問題是：太過消耗資源，不環保；POW的機制也會導致挖礦越來越集中。隨著算力上漲、挖礦成本越來越高，這導致只有少部分擁有大資本的人群才能進行挖礦。比特幣65%的挖礦，都由大型挖礦集團完成。而普通用戶想要運行一個全節點來驗證和記錄區塊鏈數據，更是難上加難。這樣礦工算力、全節點都在集中的趨勢，已經讓鏈不想當初設想的那樣去中心化，對整個協議的安全性也非常不利。

這就是為什麼以太坊多次分叉升級，甚至用革命式升級方式，讓以太坊從1.0躍升到2.0的原因。

02 以太坊2.0是什麼？

那麼以太坊2.0，是什麼？與以太坊1.0有何不同；以太坊如何從1.0邁向2.0？以太坊誕生之初，就規劃了一個詳盡的發展路線：

第一階段：前沿（Frontire）；前沿，也就是以太坊最初版本誕生。

第二階段：家園（HomeStead）；2016年3月主網進行第二次分叉升級後，發佈了第一個穩定版本，即稱“家園”。該版本後，以太坊專案快速成長。

第三階段：大都會。這個階段，以太坊安全性提升、智能合約編寫改善、主網性能優化。以太坊網路正式進入成熟期，逐漸顯示其威力。2017年“首次代幣發行（Initial Coin Offering, 1CO）”繁榮、2020年Defi生態崛起及鏈上NTF的火熱，以太坊帶來了一次次鏈上創富。同時POW共識機制下的網路固有缺陷凸顯。

第四階段：寧靜。寧靜階段，以太坊將從POW證明機制正式轉向POS證明機制，並開發第二次擴容方案，全面提升以太網網路運行效率。具體的說：它就是要徹底解決以太坊網路累計已久的網路擁堵、手續費貴問題，同時還必須兼顧去中心網路安全性，力求在區塊鏈的不可能三角裏，尋求到平衡與最優解。讓以太坊實現“完備生態應用”、超快的處理速度和眾多網路協同發展的“世界電腦”藍圖。

簡言之，前三階段都是以太坊在1.0裏長途摸索、修修補補；寧靜階段，才能完成以太坊2.0質的飛躍，甚至直接可以說“寧靜”就是以太坊2.0。

03 以太坊網路是如何從1.0邁入2.0的

那麼，以太坊網路是如何從1.0邁入2.0的，有哪些重要的參與環節？

1）上線信標鏈。

以太坊1.0到2.0最大的重心，就是能從POW轉變為POS，那麼以太坊鏈必須能POS質押挖礦。因此，以太坊在2020年12月1日上線信標鏈，讓用戶能利用以太坊上的智能合約質押ETH參與POS，獲得獎勵。只不過，目前的信標鏈還沒有處理交易和執行合約的能力，現在質押的ETH和獲得的獎勵是鎖定的，想要取出預計至少得2年。

2）以太坊要繁榮生態，必須解決手續費問題。

以太坊手續費問題，由來已久。終於在2021年8月4日的倫敦升級中，得到解決。倫敦升級的重要內容，就是EIP-1559設計。EIP-1559將原先完全競價的費率模式，改為“基礎費用+小費”模式。基礎費用是必須支付的，它的費率水準，會根據上一區塊的基礎費和區塊資源利用率來計算確定；小費部分，則是用戶為“插隊”確認交易，額外選擇性支付的費用。這樣平滑了交易確認費用，不至於為快速確認費率無限上漲、低費率無法確認。既保障了效率，又一定程度兼顧了公平。

除此之外，EIP-1559的設計，每筆交易的基礎費用都會被銷毀。這意味著：以太坊網路經濟體內發生的經濟活動越多，銷毀的ETH量越多。從經濟層面看：作為基礎費用的ETH銷毀，一定程度讓以太坊通縮；而基於費用方式的優化，在以太坊鏈上越多發生經濟應用，作為買盤就越需要以太坊；而作為賣盤，礦工部分收入被銷毀，這會進一步增加以太坊的價值儲存。

3）設計難度爆炸，讓礦工換POW到POS挖礦。

理論上，POS確實比POW高效、節能環保，倫敦升級後手續費也更低，那當然使用以太坊公鏈的交易用戶們、企業主們，肯定用腳投票選POS，但是如何讓礦工也捨棄POW，投奔POS呢？這難度就大多了。礦工投入了大量的資金，購買礦機、建設礦場。突然讓他們捨棄這全部的生產力，選擇另外的賽道從0開始籌集資本挖礦。這太難了。

以太坊如果僅僅是上線信標鏈，讓POW與POS挖礦共同進行，那麼以太坊邁入2.0可能會相當艱難。即礦工可能會一直堅持POW挖礦，局面就會變得僵持。

所以以太坊設計了難度爆炸。但它原本設計與倫敦升級一同上線，卻一再被延遲。這又是為何呢？

難度爆炸，本質就是給POW礦工挖礦增加難度。並且這個難度，是呈幾何指數上升。也就是到了一定程度，挖礦會變得非常困難，礦工可能顆粒無收。直白點說：難度爆炸，就是倒逼礦工放棄POW的一種設計。如果礦工不滿，就極容易導致分叉。因為區塊鏈能夠運行的本質是“共識”。除此之外，如果POS機制，沒有解決交易確認效率、去中心與安全兼顧問題；POW鏈又因為難度爆炸，礦工無法挖礦，導致交易無法確認、形成網路堵塞。那會直接導致以太坊網路崩潰。所以如何利用難度爆炸，讓POW順利過渡到POS非常重要。

顯而易見的一點是：至少在難度爆炸之前，POS鏈性能要大到能接過POW手裏的活兒，承載所有的交易處理。它必須高效，同時滿足去中心化、安全性要求。

對次，以太坊對此有解決辦法嗎？有，即用分片鏈解決。

4）分片鏈。

很多時候，我們都認為以太坊2.0性能的突飛猛進，是改POW為POS的緣故。其實，POS並不能直接減少網路擁堵、提升交易處理速度，而是POS讓Shard分片成為可能。shard分片，才是提高網路效率、讓區塊鏈網路從每秒處理十幾筆、幾十筆，升級到幾萬筆、幾十萬筆的關鍵技術。這種技術到底是如何提高網路的擴展性的呢？

目前，以太坊只有一條公鏈，各個區塊是按順序先後生成。那麼，區塊生成的速度和每個區塊能記錄的交易數量，就決定了以太坊每秒能處理的交易數。就好比，在超市購物，收銀臺只開了一個口。那所有人都必須在這一個口排隊支付。除非超市生意冷清、門可羅雀，否則想要快速支付，那要難於登天。但如果多開幾個收銀臺，同時收銀。那效率就會大大提高。

shard分片也就是這個原理。為了提高交易處理速度，以太坊2.0將原來承載數據、驗證節點的單一鏈條分成64個分片鏈，同時處理交易。顯而易見這個做法會大大提高效率。但是，各個鏈條各自單獨處理資訊，資訊並不全網同步，那豈不是很容易雙花及作惡？以太坊2.0的做法是：不同分片資訊互通，這樣分屬不同分片之間的交易也能得到確認；並設計信標鏈為主鏈，在信標連上建立智能合約來隨機分配驗證節點；128個驗證節點會組成一個委員會，用來產生區塊和分配獎勵；並每產生64個區塊後，信標鏈會重新隨機選一輪驗證節點。來極大程度防止作惡的可能性。

除此之外，為了更嚴密的防範雙花攻擊及節點作惡。以太坊2.0，對作惡者採取懲罰機制。也就是一旦發現節點作惡，那麼就要沒收他全部質押的ETH。這比POW機制對“作惡者”的懲罰，要嚴厲得多。

這麼層層防禦，讓POS機制下的區塊鏈運行安全性，就大為提高，完全不比POW機制差。

04 結語

只不過，這套技術實在太複雜。以太坊還在開發中。要全面實現分片技術，全部搭載1.0的數據，恐怕也還需要很長的時間。所以以太坊2.0未來可期，但完全不能操之過急。具體的，還得看以太坊專案的技術進展。所以為啥投資數字貨幣，我們要強調幣種背後團隊技術的重要性。是因為技術看似遙遠、若即若離，實則對投幣非常重要。它們是一個幣種、一條鏈能不能取得發展的關鍵。