ETH 2.0
以太坊1.0运行了很久的PoW共识过于消耗能源,所以以太坊社区决定向权益证明共识过渡,升级到以太坊2.0。
因为有一部分人不同意ETH 2.0的升级,他们依然想要保持PoW共识,所以在合并之后产生了硬分叉。
在硬分叉之后,链上的ETH被分叉为两部分,工作量证明的链上的ETH被称为ETHW,而权益证明的链上的ETH被称为ETH。
EthereumPoW (ETHW) 是以太坊合并后产生的硬分叉区块链网络。以太坊合并后由 PoW (工作量证明) 转为了 PoS (权益证明),而 EthereumPoW 仍采用工作量证明 (Proof-of-Work)。
探索ETH 2.0
ETH 1.0 比较容易理解,就是一条链,全球所有节点通过PoW共识竞争出块。
ETH 2.0 引入了信标链、 Slots 和 Epochs 的概念,使用了PoS共识,比较复杂,下文细说。
信标链
信标链于 2020 年 12 月 1 日上线,这条链运行了PoS共识。信标链于 2022 年 9 月 15 日在以太坊完成合并升级,其上线到合并的两年证明了信标链的运行逻辑是可靠的、可持续的。在合并的那一天,过去的区块被移动到信标链上,并且信标链开始作为以太坊主链继续运行。 合并发生后,不再有两条区块链;只有一条PoS以太坊链。
在信标链上,每12秒产生一个slot,每32个slot组成一个epoch。一个slot中含有一个block,但是一个slot可以是空的,也就是说一个slot里面可以没有block。
当某一个slot需要出块时,会通过伪随机来选择出一个验证者(validator)作为构建区块的提议者(proposer)。在proposer构建出区块之后,其他验证者会对构建的区块进行投票,投票通过之后则将区块写入slot。
验证者会相互监督,可以通过举报其他节点投出冲突票或提出多个区块来获得奖励。
在以太坊中,用户质押 ETH 以激活和控制验证器。每质押 32 个 ETH,就会激活一个验证器。一个验证者客户端可以运行多个验证器。
以太坊选择proposer的伪随机算法如下:验证者被选择出块的概率会随着质押的ETH数量以及币龄(CoinAge)的增长而增长。币龄是POS权益证明机制下的一个参数,Miner没有出块的时间越长,币龄越长且被选中出块的概率越大,但当Miner被选中出块后币龄将会归零并重新开始累积。
合并之前
信标链于 2020 年 12 月 1 日上线,直到 2022 年 9 月 15 日在以太坊完成合并升级之前,信标链和PoW共识链同时运行。他们是如何同时并行运行的?
在并行运行期间,以太坊的交易和智能合约仍然在PoW共识链上处理。而信标链上的PoS共识进行协调和管理PoS验证节点。验证节点会在信标链上注册,并提交他们的验证质押。这些质押将被锁定在信标链上,并用于激励和惩罚验证节点的行为。信标链将为验证节点提供验证者的列表和共识参数。验证节点使用这些信息来确定他们应该参与哪些验证任务,以及如何验证它们。
在以太坊的信标链上质押以太币时,质押者需要将一定数量的以太币转移到信标链上的特殊地址,这个地址就是质押合约地址。转移的以太币将被锁定在该地址中,直到质押期限结束或者质押者主动解除质押。在质押期间,这些被锁定的以太币将不能被交易或转移出去。
合并时
在2022年以太坊合并之前,以太坊的PoW共识链和PoS信标链并不会维护同一套账本,它们是独立的两个区块链。这意味着,PoW共识链和PoS信标链之间的交易和状态是不同步的,在合并时需要进行一定的同步工作。
分片
没时间写了,放一些链接:
- https://ethereum.org/zh/upgrades/beacon-chain/
- https://ethos.dev/beacon-chain
- https://consensys.net/blog/blockchain-explained/what-is-ethereum-2/
- https://vitalik.ca/general/2017/12/31/pos_faq.html
- https://ethereum.org/zh/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/
- https://picture.iczhiku.com/weixin/message1626066542901.html
- https://mp.weixin.qq.com/s/tyEBarVoSYPJGKVbisZj6A