比Libra还令人振奋 以太坊2.0进展更新 (2019年6月)

作者 | Ben Edgington

编译 | Jhonny

我知道你们最近几天都被有关 Libra 的消息刷屏了，所以这里有一点精神慰藉：本文不会提及 Libra 的相关信息，在这里我们将回顾一些最新的以太坊 2.0开发进展。

本文的内容不是非常全面的，这些天发生的事情太多了。我将把过去几周积累的各种片段整理成一些连贯的东西。

让我们从开发更新开始。众所周知，以太坊 2.0的交付计划分为三个不同的阶段。最近最令人兴奋的是有关阶段0 (接近信标链客户端的互操作性) 和阶段2 (以太坊 2.0计算模型的开始) 的进展。

阶段0：信标链实现

信标链 (beacon chain) 是整个以太坊 2.0系统的协调层，可能也是最难交付的部分。有关信标链的背景知识，请参阅我之前发表的State of Ethereum Protocol #2: The Beacon Chain 这篇文章 [1]。

去年6月份，信标链被设想为以太坊2.0的未来。仅仅一年之后，阶段0的规范将在今年6月30日被冻结敲定。它是一个全新的区块链设计，其野心之大前所未有，包含了几十项重大的创新和见解，8个客户端实现已经准备就绪：这是惊人的以太坊社区一年以来的成就。坦率地说，这将使 Libra 相形见绌。任何对此不以为然的人，都生活在与我不同的宇宙中。

既然有关以太坊2.0规范的更新进展已经在 Github 上被很好地跟踪和记录了 [2]，我就不像在以前那样详细介绍了。今天我们将从更广泛的角度来介绍相关的进展。

01. 互操作性

随着阶段0的规范趋于稳定，现在的重点转移到各个以太坊 2.0客户端实现之间的互操作性 (interoperability)。当前由8个活跃团队正在跟上最新的以太坊2.0规范。

一旦信标链网络启用，每个客户端都将需要相互进行通信，以便就信标链的状态达成一致。每个客户端都需要遵循相同的规则：即使是一个位 (bit) 不正确，也会导致无法达成共识。

考虑到这一点，我们在布鲁克林的 Bushwick Generator 举办了一个研讨会，名为“通往互操作之路”(The Road to Interop)。我拍了一些照片[3]，感兴趣的人还可以观看现场录制的长达四个小时的视频 [4]，还有研讨会的议程 [5]。这是一个让几个客户端实施团队聚在一起，计划如何让我们的客户端彼此连贯地通信的场合。Vitalik 在当天下午做了一个关于阶段2想法的演讲 (见下文)。Terence Tsao 也发布了关于 Prysm 客户端架构和设计的演讲幻灯片 [6]。

计划中的下一个重大事件是大约在9月初举办的主题为“Interop Lock-in”的研讨会。那时，客户端实现团队将在聚集在安大略省某个偏远的小屋，但只有在我们确认了所有客户端都能够很好地相处之后才会进行。

Jonny Rhea 在 Github 上整理发布了拟定通往互操作性之路的各阶段 [7]，大家可进行参阅。

02. 网络 (Networking)

最终目标是使 Libp2p 成为以太坊2.0网络基础上的 P2P 通信协议 (备注：Libp2p 是一个便于使用者开发去中心化点对点应用程序的网络框架)。

然而，作为实现这一目标的一个简化步骤，各个客户端正在实现更简单的 Hobbits 协议，Trenton van Epps 发表的这篇文章 [8] 对 Hobbits 协议进行了很好地介绍。Jonny 也以推文风暴 [9] 的形式阐述了 Hobbits 协议的基本原理，且 ConsenSys 也提供了一些奖励金 [10] 来鼓励各团队在客户端中整合该协议。

与此同时，Whiteblock 在 Libp2p 上做了一些性能测试，Daniel Choi 在 Scaling Ethereum 探讨会上进行了介绍 [11] 。他们的发现对 Libp2p 在某些情况下的性能提出了一些问题 [12]。但是，通过与 Prtcocol Labs 进行合作，我们还将对 Libp2p 进行一些进一步的测试，以探索与以太坊 2.0相关的更真实的参数范围。

另一个有趣的进展是，PegaSys 研发团队发表的拜占庭容错聚合协议 Handel：Practical Multi-signature Aggregation for Large Byzantine Committees (《Handel：实现更大规模的拜占庭委员会的实用多重签名聚合》) [13]。

该协议可以显著地加快以太坊2.0中验证者搜集区块证明 (attestations) 的速度，允许更大的委员会规模 (committee sizes)，因此可能更快地实现交易的最终性 (finality)。

03. Testing 测试 (Testing)

在当前对阶段0进行开发的期间，大量的测试工作正在进行。值得注意的是 Antoine Toulme 关于测试运行器 (runner) 的工作，这项测试工作由 Moloch DAO 资助，可以通过这个视频来了解最近的进展更新 [14]，该视频非常值得客户端开发人员查看。

该规范是可执行的，并且所有跨客户端测试向量都可以直接从编写好的规范生成 [15]，这一点是非常棒的。

还需要进行大量的工作来对该规范进行模糊测试 (fuzz-test)，并提供一个用于对客户端进行模糊测试的框架，正如在最新版的以太坊2.0规范中所体现出来的那样[16]。

04.形式化验证 (Formal Verification)

Runtime Verification 已经编写了有关以太坊2.0存款合约增量 Merkle 树实现的审计报告，该报告使用 Vyper 语言 (而不是 Solidity) 进行编写。

这是一个重要的里程碑，为将存款合约部署到当前的以太坊 1.0链铺平道路。为了便于阅读，我们团队 (备注：即 PegaSys 团队) 的 Joe Delong 撰写了一篇解释性的有关以太坊 2.0 存款 Merkle 树的实现的文章 [17]。稀疏的 Merkle 数是非常棒的！

Runtime Verification 还将在 K 语言中生成信标链的正式可执行规范 [18]。

05. 信标链上线

在上周以太坊2.0实施者的电话会议上，Justin Drake 提出了信标链部署阶段的两个目标日期：

• 在 DevCon 5 会议期间：将存款合约部署到当前的以太坊1.0链上。这一公开仪式将有助于避免骗子发布虚假地址来窃取人们的存款。

• 2020年1月3日：信标链创世区块可能诞生。那时信标链将正式启用。

信标链创世区块的诞生将取决于两个先决条件。首先，存款合约中必须质押有足够多的 ETH。之前的一个硬性目标是质押的数量超过200万 ETH，但这个要求已经被移除 [19]。但质押数量的目标将是一个保证信标链安全启动的指令。

第二个先决条件是目标为3个 (或至少两个) “生产就绪”的信标链客户端和网络验证者。在此之前，所有客户端都要完成大量的兼容性、优化、测试、审计、改进、工具化、文档化和打包工作，所以我认为1月3日的目标有些雄心壮志。

阶段1：分片数据

最近，阶段1的规范 [20] 已经成了 Serenity 的一片绿洲。

阶段2：状态执行

公平地说，就在几个月前，以太坊 2.0要交付的阶段2还是一片迷雾。阶段2是所谓的“执行层”，这使得以太坊2.0区块链实际可用。该阶段将提供资金转移、实现智能合约和所有让 dapp 得以构建等功能。但是，就在最近的4月初，我们还不清楚该阶段将会是什么样子。Casey Detrio 在 Scaling Ethereum 会议期间上做了一个关于阶段2的历史和现状的精彩演讲 [21]，非常值得你花五分钟的时间进行观看……当时针对此阶段的所有问题都是开放的，设计空间仍然是巨大的，可能性也是无限的，那时我们不知道从哪里开始。

为了打破这一僵局，Casey 在 Ethresear.ch 上发布了一项令人兴奋的提议：Phase One and Done: eth2 as a data availability engine [22]。在不深入所有细节的情况下，这引发了一股创新浪潮，阶段2迅速而令人兴奋地开始成为关注的焦点。

之后 Vitalik 默默地公开了有关阶段2的首个提案 [23] 及其后续跟进 [24]，以回应 Casey 的提议。新成立不久的 Quilt 团队的 Will Villaneuva 在 Medium 上发表了一篇对此进行解释的文章 [25]。在纽约的 Interop day 期间，Vitalik 讲述了有关阶段2的最新想法 (相关视频见 [26])，最后在多伦多的 Scaling Ethereum 会议期间阐述了更多的背景信息 (视频见 [27] )。

Vitalik 提议的主旨是将以太坊区块链在执行交易中的作用降至最低。在以太坊1.0链中，只有一种执行交易的方式，即通过 EVM。在执行了某个区块中的交易之后，交易状态的 Merkle 根将被写入该区块中。为了在该区块中的交易上运行 EVM，所有的节点都需要存储整条链的状态 (包含账户余额、合约存储情况等)。

目前的阶段2建议采用这个模型并加以推广。现在可以有几种 (甚至很多) EVM 类型 (我们称之为执行环境，execution environments (EEs))。

执行环境 (EE) 就是在 eWASM 中编写的、(几乎) 作为纯函数运行的代码。这意味着执行环境本身并不会存储任何状态：执行环境所需要知道的任何信息都必须伴随着交易一并被提供。因此，假如我想要发送一枚代币给你，那伴随这笔交易，我需要提供一个证明 (比如一个 Merkle branch) ，从而证明我的余额中有这枚代币；该执行环境不知道我的余额有多少，因为它并不存储任何信息。实际上，这并不完全正确：每个执行环境都将存储一个32字节的值，该值是其当前全局状态的某种概要或累加器 (也许是一个 Merkle 根，但这并不是规定性的，它可以是任何足够安全的东西)。

以这种方式将执行层提取出来，这能够提供最大程度的灵活性。可能会出现针对 zk-Rollups、ERC20 之类的代币或者企业友好型环境、Plasam， 亦或者使用 Haskell 编写 [28] 的智能合约的 EE (执行环境) 等等。

其理念是，只要支付相当高的费用 (大约100 ETH？)，任何人都可以部署自己的 EE 来支持自己的专业区块链环境。以太坊2.0分片链只关注基本方面：交易排序和数据可用性。

当前，一些问题仍在积极讨论中：是否支持 EE 之间的同步调用、如何组装区块的细节以及收取 gas 费用 [29]、EE 是永久性的还是需要支付一些存储费用 (storage fee)、 EE 最初将在以太坊2.0中部署什么等等。但在我看来，这无疑是正确的方向。

如果你想了解更多关于这一切的细节，你可以查看 Casey 和 Alex 的 Scout 库 [30]，他们正在做一些可能的原型 [31]，以及他们在 Ethersear.ch 上发表的文章：Phase 2 execution prototyping engine [31]。

对于我们这些更熟悉当前 EVM 执行的具体情况的人来说，所有这些听起来可能相当抽象和陌生。不用担心，适应以太坊1.0和以太坊2.0之间的平稳过渡路径已经成为一项优先事项，现在有一些有趣的想法 [33] 可以有效地实现这一点。虽然还存在一些挑战 [34]，但相关的讨论 [35] 一直在 Ethresear.ch 行进行展开。

其他信息

以下是我在过去一个月左右的时间里随机收集的一些零碎信息：

• Chainsafe 的 Colin Schwartz 正在撰写一篇以太坊2.0的完整指南 [36]以及有关以太坊2.0扩展性的第一部分 [37]；

• Danny Ryan 在 Ethereal 会议期间传递的“Cautious Optimism (审慎的乐观态度)”[38]；
  

• EthGasStation 与 Prysm 团队合作并发布了相关报告 [39]；
  

• Alex Stokes 撰写了一篇解释以太坊2.0如何充当以太坊1.0的最终性小工具的文章 [40]，以及一篇有关以太坊2.0共识的经济安全性的文章 [41]；
  

• Matt Garnett 列出的开启以太坊2.0学习的资源列表 [42]；

可以在 Twitter [43] 或 Peepeth [44] 上关注我，了解更多信息。

更多资源

• 相关的规范文档 [45]
  

୦ Pull requests [46]

୦ Commits [47]

୦ Issues [48]

• 验证者注册合约 [49]
  

• 两周一次的以太坊2.0实施者电话会议 [50]
  

• https://ethresear.ch/

• https://gitter.im/ethereum/sharding & https://gitter.im/ethereum/casper

• Eth2.0 Handbook 更新 [51]

• Sharding 路线图更新 [52]

• 信标链相关问题 [53]

• https://github.com/ethresearch/p2p/issues

• 以太坊 Reddit 社区地址 [54]

• 加密货币领域相关推特账户 [55]

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文中涉及的链接：

[1]:https://media.consensys.net/state-of-ethereum-protocol-2-the-beacon-chain-c6b6a9a69129

[2]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/releases

[3]:https://photos.app.goo.gl/eV81rzNZoBBtnm1HA

[4]:https://www.youtube.com/watch?v=NlDA3gKqysA

[5]:https://hackmd.io/@vJTdwcwQSByvMaZGfTX_oQ/Hyz8Mw-9V?type=view

[6]:https://docs.google.com/presentation/d/1UN5EV6nb2UHAQdVkE5BGkL2fyKKND0cdWi7gS2SWhAw/edit#slide=id.p

[7]:https://github.com/ethereum/eth2.0-pm/tree/master/interop/hobbits

[8]:https://medium.com/whiteblock/introducing-hobbits-a-lightweight-wire-protocol-for-eth-2-0-b1bfae5e4843

[9]:https://twitter.com/JonnyRhea/status/1139245584169209858

[10]:https://explorer.bounties.network/profile/0xb7693d3f040d66ab89ab86e7f8688c01febbc77c

[11]:https://youtu.be/RW7K3JQOZOg?t=9335

[12]:https://twitter.com/DeanEigenmann/status/1137032627230089216

[13]:https://arxiv.org/pdf/1906.05132.pdf

[14]:https://www.youtube.com/watch?v=4V-WQ2CnRfA

[15]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/tree/dev/test_generators

[16]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/releases/tag/v0.7.1

[17]:https://medium.com/@josephdelong/ethereum-2-0-deposit-merkle-tree-13ec8404ca4f

[18]:https://twitter.com/RosuGrigore/status/1131066228460675072

[19]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/1152

[20]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/blob/dev/specs/core/1_shard-data-chains.md

[21]:https://www.youtube.com/watch?v=RW7K3JQOZOg&t=6284

[22]:https://ethresear.ch/t/phase-one-and-done-eth2-as-a-data-availability-engine/5269?u=benjaminion

[23]:https://notes.ethereum.org/s/HylpjAWsE#

[24]:https://ethresear.ch/t/proposed-further-simplifications-abstraction-for-phase-2/5445

[25]:https://medium.com/@william.j.villanueva/a-journey-through-phase-2-of-ethereum-2-0-c7a2397a36cb

[26]:https://youtu.be/NlDA3gKqysA?t=9441

[27]:https://www.youtube.com/watch?v=RW7K3JQOZOg&feature=youtu.be&t=2090

[28]:https://sites.google.com/consensys.net/fae

[29]:https://ethresear.ch/t/one-fee-market-ee-to-rule-them-all/5608?u=benjaminion

[30]:https://github.com/ewasm/scout

[31]:https://twitter.com/alexberegszaszi/status/1132242394102009856

[32]:https://ethresear.ch/t/phase-2-execution-prototyping-engine-ewasm-scout/5509?u=benjaminion

[33]:https://twitter.com/cdetrio/status/1134949249974767616

[34]:https://twitter.com/matt_garnett/status/1135925934882775043?s=03

[35]:https://ethresear.ch/t/work-to-natively-integrate-eth1-into-eth2/5573?u=benjaminion

[36]:https://medium.com/chainsafe-systems/ethereum-2-0-a-complete-guide-d46d8ac914ce

[37]:https://medium.com/chainsafe-systems/ethereum-2-0-a-complete-guide-3739a74be61a

[38]:https://www.youtube.com/watch?v=Z_dhq0MlFtc

[39]:https://ethgasstation.info/blog/eth2-proof-of-stake-testnet-what-we-learned/

[40]:https://medium.com/@ralexstokes/the-finality-gadget-2bf608529e50

[41]:https://medium.com/@ralexstokes/how-secure-is-ethereum-2-0-consensus-41523a59f270

[42]:https://twitter.com/matt_garnett/status/1136049338176720896

[43]:https://twitter.com/benjaminion_xyz

[44]:https://peepeth.com/benjaminion_xyz

[45]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/tree/master/specs

[46]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pulls?q=is:pr sort:updated-desc

[47]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/commits/master

[48]:https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/issues

[49]:https://github.com/ethereum/deposit_contract/

[50]:https://github.com/ethereum/eth2.0-pm

[51]:https://notes.ethereum.org/s/BkSZAJNwX

[52]:https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Sharding-roadmap

[53]:https://github.com/ethereum/beacon_chain/issues

[54]:https://www.reddit.com/r/ethereum/

[55]:https://twitter.com/benjaminion_xyz/following