从以太坊2.0版本升级看公链技术发展

如果你使用过比特币或者以太坊进行过转账或者交易，相信你一定会受不了中间漫长的到达时间。 一笔交易短则十分钟，甚至数小时即可到达账户。 9012年过去了，支付宝转账、微信转账、银行卡转账，秒速搞定。 为什么号称改变世界的区块链技术转账需要这么久？ 这与区块链技术本身密切相关。

比特币设计之初就约定每十分钟只能产生一个区块，一个区块的大小只有1M。 这1M可以容纳2000多到3000多条交易数据。 最终确认必须经过 10 分钟。 这样的容量和出块时间在十年前可能还算合理，但现在参与比特币交易的人越来越多，交易也越来越拥堵。 以前的技术不能满足现在的需要。 第二大公链以太坊对底层区块链技术进行了极大的改进。 平均出块时间为15秒，并且没有区块大小限制，大大提高了交易效率。 按理说以太坊应该可以实现秒级转账，但是现在转账到以太坊可能要等十几分钟甚至更长时间，因为以太坊作为第二代公链，有图灵-完善的智能合约功能，人们可以通过以太坊发行自己的代币，开发自己的应用。 以太坊就像一个分布式计算集群。 当大量数据运行在这条公链上时，以太坊所能承载的数据吞吐量就成为了瓶颈。 以太坊的TPS低的时候只有个位数，高的时候只有几十。 要知道淘宝双十一当天TPS可达30万，低效率会严重制约区块链技术的发展。 许多区块链开发者已经意识到这个问题的严重性，他们发现最初区块链底层技术的POW共识机制是制约效率的重要因素。 POW 也称为工作量证明机制。 简单来说，挖矿谁支付的算力多，谁就获得挖矿权，谁就会获得比特币或者以太坊的奖励，但是这种机制造成了大量的资源浪费，推高了挖矿的成本，同时也拉高了挖矿成本。导致矿工不断集约化、结盟，形成中心化矿场，可能对整个区块链网络造成安全隐患。 在此背景下，以太坊走上了转型升级之路。

以太坊 2.0 没有未解决的研究挑战 - Vitalik

以太坊自诞生以来不断升级更新。 早在以太坊项目发布之初，开发团队就制定了未来升级的路线图，分为四个步骤：Frontier（前沿）、Homestead（房屋）基地、Metropolis（大都会）和Serenity（安静），每个阶段都通过硬分叉升级，整个过程就像开疆拓土，建立城邦。 边境和宅基地阶段已于几年前完成。 2017年以来，以太坊进入大都市升级阶段。 据V神透露，在大都市和安静阶段，以太坊将更新至2.0版本。

今年二月底，以太坊完成了大都会君士坦丁堡二期升级。 本次升级的亮点在于将POW共识机制改为POS共识机制。 POS 共识机制也称为权益证明机制。 这套共识机制非常好理解，就是持币赚取利息。 持有的越多，时间越长，获得的收益就越高。 这就好比把钱存到银行，银行会给你利息。 POS最大的优势就是不需要矿机来挖矿，大大降低了资源消耗，提高了整个系统的运行效率。 但是，从 POW 到 POS 需要一个漫长的过渡期。 在此期间，以太坊将采用 POW+POS 混合机制。

为了提高以太坊网络的数据吞吐量和运行效率，到2020年以太坊将采用分片技术。 原有的区块链技术是对所有交易进行全节点验证，每个节点都必须存储从创建到现在的所有账本数据，这极大地限制了交易速度和吞吐量。 分片技术将海量交易数据打散成碎片，分散成大量的数据孤岛。 这些数据孤岛可以是独立的，也可以通过特定的协议相互通信。 通过这些技术改进，以太坊的TPS将提升数千倍，每秒处理的数据可达数千。 事实上，以太坊的大幅更新升级很大程度上是出于竞争压力。 如果说比特币代表了最早的区块链技术，那么以太坊带来的智能合约功能使其成为第二代区块链技术； 那么更具竞争力的区块链新技术不断涌现，它们的特点也更加鲜明。 共识机制，更高效的执行环境。

公链世界——共识机制多元化，追求高TPS

号称区块链3.0技术的EOS公链在以太坊智能合约技术的基础上加入了多线程技术，就像一台具有多线程计算能力的计算机，可以同时执行多项任务，数据吞吐量大大大改善。 非常适合链上DApp的开发和运营。 EOS独创的DPoS共识机制减少了节点数量，缩短了区块生成时间，进一步提高了区块链网络的效率。 DPoS共识机制也称为委托权益证明。 持币者通过投票选出超级节点。 这些节点负责记账并获得相应的收益，类似于人民代表大会的制度。 与 POS 相比，DPoS 具有明显的优势。 EOS号称其TPS达到百万级别，让以太坊相形见绌； 根据实测，EOS的实际TPS在3000左右。但DPoS的问题是超级节点趋于中心化，很难避免节点贿赂的问题。

世界上没有完美的公链，但作为区块链的底层基础设施，高效是最基本的要求。 为此，开发者不断创新共识机制，努力打造更高效的公链。

现在我们看到公链世界存在多种共识机制：

创世空间改进了DPoS共识机制，创建了DDPoS共识机制，实现了超级节点的轮换和选举，在兼顾DPoS效率的同时避免了垄断和贿赂。 DDPoS共识机制的处理速度明显高于DPoS。

国内公链项目NEO改进了实用的拜占庭容错算法，创建了DBFT共识机制，是授权的拜占庭容错算法。 该系统由节点、委托人（可以批准区块的人）和议长（提议下一个区块的人）组成； 所有交易在第一次确认后都是 100% 最终的。 区块链不能使用 DBFT 进行分叉，高价值链上的交易执行速度非常快。 这种机制足以保护网络免受恶意参与者的侵害。 NEO公链的TPS可以轻松达到1000以上。

DPOV是动态股权选举共识机制的简称。 国内的TD公链采用的就是这种共识机制。 DPOV共识机制鼓励长期记账。 记账周期越长，次数越多，以后记账的可能性就越大； 同时平衡记账优势，让其他记账节点也能积极参与。 为了投票，其他节点可以通过投入资金获得记账权。 该机制允许公链上的侧链参与公链挖矿，提高运营效率。 目前TD公链的TPS可达6000，远超主流公链水平。

除了上述之外，还有基于hashnet数据结构的HashNet共识机制，基于随机选择函数的拜占庭协议（BA-VRF）共识机制，基本的DAG共识机制，DAG共识和BA相结合的二层共识-VR共识共识机制。 创新的区块链底层分布式数据结构不断涌现，技术竞争将持续推动公链世界的发展。

事实上，为了追求高效率，公链世界陷入了追求高TPS的怪圈。 很多公链项目号称百万级别的TPS，但实际上还停留在PPT阶段，为了宣传推广各种傻逼。 另外，仅仅通过完善共识机制来实现高效率，有点死路一条。 以太坊2.0在共识机制层面避免了与其他公链的竞争，在保证安全的前提下通过分片技术实现高效运行。 这也为公链的发展指引了一个新的方向。 放眼全球公链领域，技术的不断更新和社区的维护是公链发展的核心。 但是，我们看到比特币作为最大的公链，却有着碎片化的开发者社区，这使得比特币在历史上多次出现。 叉; 明星项目EOS，创始人退出开发社区，未来发展路线不明，EOS社区一度无人管理。 由于公链都是开源项目以太坊公链有多少个生态应用，非常依赖社区维护，但开发社区组织松散，这意味着公链的开发会比较缓慢。 这不仅让自己的发展遇到重重阻碍以太坊公链有多少个生态应用，也给后起之秀弯道超车的机会。 这个时候，我们回过头来看以太坊，就会发现以太坊清晰的发展路线和发展社区已经成为公链世界的典范。 发展路线刚才已经详细讲过，这里不再赘述。 以太坊的开发社区以以太坊基金会为主，通过一些激励措施吸引开发者参与。 这种模式让以太坊的开发社区一方面可以聚集全球人才，另一方面可以去中心化管理。 ，这使得核心开发人员更容易主导项目的发展方向。 因此，当以太坊因为效率被人诟病，当代币发行量下降，人们看不起以太坊的时候，以太坊的开发者通过不断更新技术，不断完善，证明了自己，砥砺前行。 以太坊作为最安全、最成熟的公链，在完成升级迭代后性能将大幅提升，链上DApp的生态优势也将扩大，从而进一步巩固以太坊作为区块链平台的地位。

综上所述，以太坊升级到2.0版本将进一步巩固其在区块链世界的地位。 虽然以太坊不是一条完美的公链，但以太坊的技术会不断创新。 然而，以太坊清晰的发展规划却给了公链开发者一个启示：做大做强公链，不仅要有宏伟的愿景和升级迭代的路线图，更需要开发者的紧密配合。社区。

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