科普 |小白也能看懂——以太坊2.0测试网

本月初，Prysmatic Labs 团队发布了目前最接近完成的以太坊公共测试网。测试网使用Prysm客户端，开发到以太坊第一阶段2.0.

该版本受到以太坊社区的好评，许多人立即开始运行客户端并向开发团队报告问题。测试网验证者数量迅速突破800，可见以太坊社区正积极为万众期待的以太坊升级贡献力量2.0。

趁热打铁，有必要向广大的以太坊社区解释一下什么是以太坊2.0测试网，为什么发布它是一个关键的里程碑，为什么花了这么长时间才达到这个目标发射？本文将尝试用通俗易懂的语言解释技术细节。首先，我们将讨论以太坊2.0与当前以太坊协议的区别，其次，我们将大致解释这个测试网络的功能。

为什么以太坊 2.0 升级需要这么长时间？

为了回答这个问题，让我们澄清一个简单但重要的概念：

以太坊2.0 不是对现有以太坊网络的升级，而是一次全面的改版和重新设计。

很多人不知道甚至不同意这一点，所以有必要澄清一下。

新的以太坊2.0网络将取消PoW（工作证明）共识机制，转而支持（新的权益证明（PoS）共识机制）Casper共识机制。

在 PoW 链上，有一种非常简单的方法可以决定在分叉中应该选择哪条链以及如何推动链增长。方法是始终遵循累积工作最多的链，换句话说，选择消耗算力最多的链。但是因为以太坊2.0使用了PoS，我们不得不引入一系列新的分叉选择规则（即LMD GHOST）来确定链增长的方向。

当前的以太坊网络只有一条链（有点像 DAG 有向无环图）。以太坊 2.0 网络使用 1024 条平行链（即分片），这是以太坊雄心勃勃的扩展计划的核心。这些不同的链（分片）可以相互通信，并由单个主链信标链统一控制和验证。信标链就像植物的树枝，拥有 1024 根相等的树枝。

这些根本性的变化使 ETH 持有者无法在新的以太坊 2.0 网络上使用 ETH。相反，你需要先烧掉当前的 ETH以太坊Goerli测试币有用吗，作为回报，在 Beacon 链上获得等量的 ETH。这种交换机制由以太坊1.0上的智能合约完成，并由Beacon链监控。

虽然以太坊 1.0 和 2.0 之间有太多不同，但我们在这里只讨论主要的。这将有助于说明在以太坊 2.0 上完成的工作量。

为什么以太坊 2.0 测试网的启动如此重要？

从上面讨论的1.0和2.0网络的区别来看，以太坊2.0仍然需要整合和调整很多功能才能正常工作。而以太坊2.0的很多概念都是全新的，从未被其他公链测试过，比如Casper共识机制。

Cosmos 和 Polkadot 协议都实现了与 Ethereum2.0 相似的目标，花了 2 年多的时间才实现了一个可行的（从 0 开发，完全灵活的性）设计。更重要的是，这些项目无需担心如何将 ETH 和其他 ERC-20 代币从旧链转移到新链，也无需担心如何减少对 dApp 开发者的影响（协议变更）。因此以太坊Goerli测试币有用吗，以太坊社区需要看到新旧网络迁移的具体步骤，以增强坚持路线图的信心。

以太坊2.0 Sapphire 测试网实现了哪些功能？

回顾上面提到的以太坊1.0和2.0的4个区别，测试网实现了#1、#2和#4，部分实现了#3。具体来说，Sapphire 测试网实现了 Casper PoS 共识机制（使用新的分叉选择规则）；实现信标链；实现将ETH 1.0 代币转移到测试网ETH 2.@ >0 代币。测试网没有实现1024个分片和分片之间的通信机制（跨分片通信）。

测试网中缺少的另一个值得注意的功能是智能合约，计划在路线图的第三阶段实施。为了完成智能合约功能，需要将以太坊虚拟机（EVM）移植到以太坊2.0或在以太坊2.0协议中重新实现一个虚拟机（WASM）作为 EVM 的替代品。

以太坊 2.0 测试网如何运作？

以太坊 2.0 是一个 PoS 网络，在该网络中，持有代币的验证者会产生区块并保持网络运行。因此，首先要解决的问题是如何将代币分发给验证者来运行网络。

Ethereum2.0 网络最终会使用与我们的1.0 网络一样有价值的 ETH 代币，因此需要将 ETH 代币转移到网络上的新以太坊 2.0。为了实现和测试这种转移功能，Prysmatic Labs 开发了一个名为 Goerli 的 Ethereum1.0 的测试网络和一个称为存款合约的智能合约，Goerli 网络上的任何人都可以获得任何想要的 Fake ETH，以及存款合约可以存储无限量的 ETH 代币。充值到充值合约后，测试网的 Beacon 链会生成等量的 ETH 2.0 代币。为简单起见，我们将 ETH 2.0 代币称为：Beacon Chain ETH (bETH)。

-以太坊1.0和2.0-

之间ETH转账示意图

从 ETH 1.0 到 bETH 的步骤：

首先，验证者安装支持以太坊2.0网络的Prysm软件，并创建一个账户。创建的账户会生成“存款数据”，用于开通以太坊1.0钱包和以太坊2.0账户

在以太坊1.0测试网Goerli，用户发送3.2 ETH（实际网络需要32 ETH）到充值合约参与以太坊2.0验证作品。这实际上是在烧掉 ETH 1.0 个代币。

当以太坊2.0的Beacon链发现存款合约中有币时，会在验证人的账户中生成等量的bETH代币。现在验证节点已经准备好参与验证，只需要等待一个安全延迟，用于增强Beacon链的安全性。

验证客户开始参与共识机制并获得验证奖励，如果不遵守协议规则，其bETH将被slash。

验证节点到底是做什么的？

在以太坊 2.0 中，每 6 秒（在当前 PoW 网络上大约 15 秒）生成一个新块。每次，验证者池中的一个节点都会提出一个新块。一定数量的其他验证节点检查块并验证正确性。当下一个区块产生时，另一个验证节点提议产生一个区块，另一组不同的验证节点验证正确性。

每产生 64 个区块（称为一个 epoch），所有验证者都会重新洗牌，并为新的 epoch 选择新的区块提议者和区块验证者。借助随机数生成算法，验证节点选举过程从根本上避免了验证节点之间的勾结，提高了协议的安全性。

验证者需要始终在线才能完成分配的任务。如果他们诚实工作，他们将获得 bETH 代币奖励。如果他们行为不端、勾结或下线，他们质押的代币将被没收。如果验证人的余额低于验证阈值（3.2 bETH 在测试网），它将被踢出验证人池，将无法再参与验证工作。

未来的发展方向是什么？

蓝宝石测试网只是通往以太坊2.0的漫长旅程中的一步。它实现了以太坊 2.0 路线图的第 0 阶段。实现以太坊的全部功能还剩下 2 个阶段2.0。

但即使在第 0 阶段，主网仍有大量工作要做。首先，我们还处于测试网的早期阶段，还有很多问题、bug和优化需要解决；其次，目前测试网上只有一个客户端 Prysm 可用。其他团队也在开发支持以太坊 2.0 网络的客户端，例如 Nimbus 和 Lighthouse。兼容不同客户端是完成支持多客户端的测试网的前提；第三，阶段 0 的设计要求 bETH 能够在不同账户之间转移资金，目前的测试网不满足这一点；最后，阶段 0 的设计还在进行细节的修改（由以太坊基金会研究团队）。这些设计需要在众多以太坊 2.0 客户端中完成、全面实施和审核，然后才能在 2019 年底在主网上启动阶段 0。

简而言之，测试网启动是以太坊2.0 发布路线图的关键一步。其意义在于以太坊社区的公众可以参与测试，提出问题寻找瓶颈，指导以太坊2.0的开发者解决。测试网的推出有效地增强了社区对以太坊2.0路线图的信心。此外，以太坊基金会宣布将投资 1900 万美元支持以太坊2.0 的开发以及其他以太坊扩容解决方案的开发。此举将有效加快开发和测试工作。

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