君士坦丁堡分叉系列 | 細數以太坊的四個發展階段

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近期如果搜索“以太坊”這個詞條,鋪天蓋地而來的新聞和文章一定與“君士坦丁堡分叉”有關。
君士坦丁堡分叉預計將於1月16日發生,是以太坊社區一次幾乎沒有爭議的硬分叉升級,目的是改善以太坊網絡。此次分叉是以太坊“大都會”發展階段的最後一步。
以太坊的目標是成為“世界計算機”。但是在達成這個目標之前,它需要經歷不同的增長階段,就像電腦系統升級一樣。
四個發展階段
根據以太坊的發展路線,總共需要經歷四個發展階段。每個發展階段都會增加新的特征、提高可用性和網絡安全性,從而不斷提高以太坊的擴展性。這四個發展階段分別是:
1)邊境(Frontier,2015年7月):以太坊網絡第一次上線,開發者可以在上面挖以太幣,並開始開發dApp和各種工具。
2)家園(Homestead,2016年3月):以太坊發布了第一個正式版本,對協議進行了優化,為之後的升級奠定了基礎,並加快了交易速度。
3)大都會(Metropolis,2017年10月):這個階段分兩次上線,分別是拜占庭是拜占庭(Byzantium,2017年10月)和君士坦丁堡(Constantinople,2019年1月),讓以太坊變得更輕量、更快速、更安全。
4)寧靜(Serenity,時間待定):這個階段將會為我們帶來期待已久的PoS共識,使用Casper共識算法。
所有這些更新都將有助於以太坊擴展,提高以太坊的交易速度、降低交易費用。
目前階段:大都會
大都會階段的以太坊更輕量、更快速、更安全,還能為智能合約的開發者提供更高的靈活性。
大都會將分為兩次核心升級:拜占庭和君士坦丁堡。第一次硬分叉(拜占庭)在2017年10月發生。第二次(君士坦丁堡)預計將於1月16日發生。
每個階段都包括一系列以太坊改進協議(Ethereum Improvement Proposals),簡稱為EIP。拜占庭一共有9個EIP 來提高以太坊網絡的隱私性、擴展性和安全性。拜占庭分叉之後,區塊確認的時間更快,交易費用更低。
以下是大都會階段的主要更新:
隱私 - 支持進行匿名交易(zk-SNARKs)
開發人員編程更加容易
gas收費可預測
錢包安全性增強 (賬戶抽象化)
挖礦難度提升(難度炸彈)
隱私
大都會階段,開發者得到了新的隱私工具 ——在鏈上有效地驗證zk-SNARKs,即零知識簡潔非交互式知識論證。
零知識證明可以某個陳述的真實性,但不會透露任何超出其所要證明的額外信息。比如說,如果我要向小明證明我知道一台電腦的開機密碼,我只需要輸入開機密碼就可以了,不需要讓他知道這個密碼到底是什麽。
那零知識證明對以太坊有什麽影響呢?這意味著不需要再將某些隱私信息存儲到鏈上,交易中的發送方、接收方、金額和數據等信息都可以隱藏起來。
除了zkSNARKs,這一階段以太坊還會使用環簽名(Ring Singature)。環簽名是一種數字簽名方案,是一種簡化的群簽名。環簽名中只有環成員沒有管理者,不需要環成員間的合作。
賬戶抽象化
在軟件工程中,抽象化是一種讓開發者用一定抽象的思維進行思考,隱藏那些對手頭上的問題不重要的細節,防止終端用戶細節過載的問題。這能讓用戶對自己的私鑰更有掌控權,同時提升合約支付挖礦費用的能力。抽象化還能降低量子計算攻擊的風險。
挖礦難度炸彈
這個難度炸彈會讓以太坊從工作量證明(PoW)轉移到權益證明(PoS)。這會讓挖礦變得更加困難,礦工獲利也會更低,每個區塊的獎勵由3個ETH變為2個ETH。
最終階段:寧靜
這是以太坊路線圖的最後階段,將把以太坊網絡從PoW轉換為PoS。“寧靜”階段的願景是以太坊網絡的主流采用。
工作量證明PoW
大多數區塊鏈使用工作量證明,也就是說礦工的挖礦難度會慢慢加大,需要更多的電力和算力。
PoW的問題是會變得越來越中心化,某幾個挖礦公司會控制比特幣的哈希值。
由於挖礦難度越來越具有挑戰性,所需的硬件和電力越老越多,挖礦成本就越來越高。因此,個人挖礦會越來越少,而是集中在某些挖礦公司。
這會產生什麽問題呢?如果這些礦池聯合起來,他們就可以發動51%攻擊,阻止確認新的交易,讓用戶之間停止付款。
權益證明 PoS
以太坊對這個問題的解決方案是PoS。也就是說驗證者(而不是礦工)將以太幣作為賭註,通過下註來“驗證”區塊。如果該區塊通過驗證,那驗證者就能得到與賭註成比例的獎勵,如果在錯誤的區塊上下了註,那你的賭註將被取消。
PoS 還有助於解決PoW方面的一些問題:實現去中心化、提高能源效率、幫助以太坊擴容。
Capser
Casper是以太坊權益證明協議的名字,共有兩個版本。一個是由Vlad Zamfir領導的,另一個是由Vitalik Buterin領導的FFG(friendly finality gadget).
同樣地,會有一些人將通過將代幣投鎖在特定的錢包裏來進行投註。這些下註的人能通過每年的以太幣紅利獲得獎勵。因此,持有的ETH越多,獲得的分成就越多。
在PoS機制中,無論發生什麽事,都會贏得獎勵,不會有任何損失。失去賭註的唯一方式就是惡意驗證錯誤的區塊。
Caper走向PoW共識,阻止51%攻擊的發生,進一步確保了以太坊網絡的安全性。
以太坊如何擴容
Casper 會為以太坊擴容並實現主流采用做好準備。為了達到這個目標,以太坊需要處理大量交易。否則,成本就會一路飛漲,而且交易時間也會更長。
Vitalik提出了通過分片技術幫助以太坊擴容的計劃。通過分片技術,交易可以不必是線性的順序進行,而是可以並行發生。這就好比你自己下載一首歌和用Torrent(種子)和數千人下載用一個文件之間的區別。
分片也是分割區塊鏈數據的過程,因此每個節點只需要擔心區塊鏈的一小部分。這能讓以太坊每秒鐘處理幾千個交易——而且在同一條鏈上。
各種交易方式TPS對比:
比特幣:7
以太坊:15
Paypal:200
Visa:2000(但可以達到56000)
可以看到,要超過Visa目前的交易速度,比特幣和以太坊還有很長的路要走。
Plasma
與比特幣類似,以太坊也存擴展性問題,這減緩了交易時間,特別是在ICO期間。Plasma是一個能解決以太坊擴展性問題的方案。它由Vitalik Buterin與雷電網絡的Joseph Poon合作完成的。
Vitalik 表示,將以太坊推動到下一個級別需要解決解決四個問題:隱私、共識安全、智能合約安全以及擴展性問題(最大的問題)。
邊境 - 家園 - 大都會 - 寧靜,這四個浪漫的名字連在一起仿佛在我們的腦海中描繪了一個從荒蕪到繁華再回歸平靜的世界。
目前的以太坊正處在各個繁華的“大都會”階段,礦工、交易者、開發者瘋狂湧入,dApp數量急劇增長。
此次的君士坦丁堡分叉將帶領以太坊走上新台階。我們有理由相信,這個世界計算機“寧靜”的那天終會到來。
編譯:黃非紅
文章部分來源:hackernoon