以太坊2.0原理详解

2018是特殊的一年，如果用一个字描述各行各业，相信很多人会想到：冷。区块链首当其冲，空气币归零，主流币也缩水80%以上。
当然寒风中也有些许温暖留存于链圈，以太坊2.0就是其中之一。

以太坊2.0 Serenity

以太坊2.0，又名Serenity，包含许多新的功能特性：分片Sharding，权益证明Casper，新虚拟机eWASM等等。 这些新特性的目前被分在了三个阶段去实现。
Eth2.0架构图（图片来自Hsiao-Wei Wang）如下（包含三个阶段）：

简要说明，从上到下依次是：

1. Pow主链：以太坊1.0，也就是目前正在运行的以太坊
2. 灯塔链：协作层（阶段0）
3. 分片链：数据层（阶段1）
4. 虚拟机：执行层（阶段2）

阶段0 - 灯塔链

阶段0主要实现灯塔链。灯塔链的主要功能有：

• 实现POS
• 为分片方案提供基础

一旦阶段0完成，以太坊会有两条链，为了方便区分，我们叫做Eth1.0链(现在运行的PoW主链）和Eth2.0链（新的灯塔链）。用户可以将Eth1.0链上的以太币迁移到Eth2.0链上，然后成为验证者。
需要注意的是，Eth2.0链上的币暂时不能迁移回Eth1.0链上，因此激励用户迁移的动力可能就是在Eth2.0链上可以赚取以太币奖励。

注意

• 启动灯塔链需要一定数量的以太坊。在Spec中用CHAIN_START_FULL_DEPOSIT_THRESHOLD来表示。当前灯塔链需要16384个验证者，也就是一共需要16384*32以太币。
• 验证者的奖励在阶段2实现之前是不可转移的，因为需要执行层来实现状态的执行。
• 在阶段0，所有用户的交易以及智能合约的计算任务仍然在Eth1.0链上执行

阶段1 - 分片链

在阶段1中，以太坊2.0会带来分片链，分片链是未来以太坊可扩展性的关键，它允许交易并行执行；灯塔链此时也会开始管理多个分片。

注意

• 阶段1之后，Eth1.0和Eth2.0链仍将并行运行。
• 测试过程中，Eth1.0链仍将运行，交易将会在Eth2.0链上产生。这就意味着，在Eth2.0链上会有验证者奖励，在Eth1.0链上会有Pow出块奖励。因此，两条链并存可能在开始一段时间导致一定的通膨，当PoW链逐渐弱化，通膨率会趋于0-1%

阶段2 - 状态执行

功能在阶段2开始整合到一起。到阶段2的时候，灯塔链和分片链已经激活，但从最终用户的角度来看，在执行智能合约和交易之前，它们有些无用。状态执行将在第2阶段中添加。

注意

• 这个阶段会为分片提供eWASM作为虚拟机
• 以太坊1.0的账户和合约如何迁移到2.0仍然是一个需要解决的问题。

参考资料

EthHub
Sharding Roadmap​
​State of Ethereum Protocol​
​Eth 2.0 Specs​