可视化以太坊的未来之路

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这篇文章是关于以太坊未来的道路。 今天的以太坊就是 eth2 开发者所说的“eth1”，也就是我们所熟知和喜爱的当前 PoW 链； 明天的以太坊既不是 eth1 也不是 eth2，而是……以太坊：结合今天的一系列 eth2 工作，在执行层（eth1）之上部署 PoS 和分片。

我们来回顾一下今天的以太坊（eth1）：

Eth1 链今天是如何运作的

在今天的以太坊上，当用户想要做某事（“交易”）时，他们将交易发送给矿工，然后矿工将交易打包成块，并将这些块添加到不断增长的区块链（eth1）中。 矿工运行 PoW 共识机制来决定谁将添加下一个区块，矿工还执行区块中包含的交易以确保这些交易有效。

PoS替代PoW：验证者替代矿工，小型服务器替代大量挖矿设备

PoW 需要大量硬件设备进行密集计算，导致能源消耗过大。 我们不会像大多数加密货币评论家那样在这里讨论能源浪费（比如“为什么我们要使用消耗能源的支付系统？”），但如果我们可以消耗绝对更少的 kWh（千瓦时）来做某事，那么这个（ PoW）确实是一种能源浪费，我们应该减少能源消耗。

因此，这将我们带到了 PoS，其中小型服务器取代了大量的采矿设备，验证器取代了矿工。

在 PoS 中，如果验证者不执行验证工作（图中第 2 步），押金将适当丢失

那么，上图中的第 2 步（即验证）是什么？ 验证者究竟要验证什么？

我们可以将以太坊的活动分为两部分：共识层→“哪个是正确的数据？”； 执行层→“数据的含义是什么？”

共识层确保每个人都同意正确的数据。 执行层实际上“解释”数据以理解数据。 “数据”是指与区块链的任何交互，例如部署智能合约、在交易所进行交易、发送付款等……

区块链的核心是在链中引入新的区块。 当一个新区块被加入时，新区块进入前的状态和新区块进入后的状态之间会发生状态转换。区块链的当前状态汇总了之前所有区块的数据。

例如，如果当前状态维护一个记录 Alice 和 Bob 账户余额的分类账，并且一个新区块包含 Bob 支付给 Alice 10 个币的交易以太坊准备重启pow之路，那么新区块被添加到区块链中，状态将记录新余额信息。 添加新块后，它要么改变当前状态（例如，更新 Alice 和 Bob 的余额），要么创建一个新状态（例如部署智能合约，或将 Carol 添加到账本中......） .

根据以太坊计划，第一步是将共识与执行解耦； 第二步是用PoS共识取代PoW共识

按照我们的计划以太坊准备重启pow之路，Rollups和eth2工作的整体重点是处理上图中的第一步，即去耦合共识和执行（decorrelate consensus and execution）。 那么这是怎么回事？

第1步完成！

自 2020 年 12 月以来，我们有两个并行运行的区块链（见上图）：

两条链平行运行，但它们会相互“对话”，当然目前是在一个方向上……

如何成为验证者？

用户要成为PoS共识链（即信标链）的验证者，需要在部署在PoW共识+执行链（即eth1）上的押金合约中锁定32个ETH，押金将自动转入PoS 共识链。 一旦验证器被激活，它就可以开始验证（在 PoS 共识链上）并获得奖励。

合并后信标链（紫色）为共识链，转为PoS共识的eth1链（红色）作为执行链。 合并何时实现？ 可能在 2021 年...

这种单向的“交流”预计不会持续很长时间。 合并这两条链会永久性的打通PoS共识链（信标链）和PoW共识+执行链（eth1）之间的鸿沟，让验证者成为执行层（即切换到PoS共识的eth1链）合并后）生成区块。 所以合并后我们将有两条链：

合并后，PoS 共识链（信标链）的验证者最终可以赎回和提取他们的收益和存款，并将它们发送回 PoS 执行链（eth1）。

所有这些都将我们从 PoW 环境转移到完全合格的 PoS 环境！ 但需要注意的是，此时这条链的带宽并没有增加——这就是分片的目的。 在此之前，当我们还只有一条执行链（也就是eth1链）的时候，我们来讨论一下如何通过其他方式来扩展执行。

扩展计划： 1. 将执行转移到链下； 2. 将数据提交到链上。

Rollups 是众多可用的扩展解决方案之一，但从协议设计的角度来看，它可能提供了最好的折衷方案。 Rollups 背后的想法很简单：通过在链上提交重建状态转换执行所需的数据来全面处理状态转换，并将执行移至链下。 如果有人不同意执行的结果，或者如果有人忘记首先执行它，数据就在那里供大家处理。 Rollups 是免许可的！

更准确地说，在 Rollups 中，执行所需的数据（交易输入）与其载体（交易）分离，并以节省空间的方式“捆绑”。 同时，Rollups 运行在执行链（即 eth1 链）之外，提交数据并执行。 见下文：

Eth1 链的扩展今天正在进行，Rollups 已经部署，其他扩展解决方案正在开发中。

用户想要“使用某条 Rollup 链”，需要在执行链（eth1）上的 Rollup 合约中存储一些资产，然后用户可以在 Rollup 上做一些事情，比如使用自己的资产与 Rollup 其他Rollup 链上的资产进行交易。 一旦用户完成了他们想做的事情，就可以将资产从 Rollup 中提取到执行链中。 就是这样！

Rollups 还有哪些其他选择？ 如果不是这些并行运行的 Rollps 链（上图中的黄色链），我们有许多并行运行的执行链（上图中的红色链）怎么办？ 例如，如果 eth1 链被“复制”并与其他几个复制链并行运行怎么办？

这里的问题是我们如何处理并行运行的多个执行链。 如果其中一个执行链想知道另一个执行链中发生了什么怎么办？ 这就是分片遇到的棘手问题（注：也就是所谓的跨分片通信问题）。

你可能会说，“Rollups 几乎有同样的问题！”，他们确实如此。 当你想在一个 Rollup 链上与另一个 Rollup 链进行交互时，同样棘手的问题就会出现（即跨 Rollup 通信问题）。 但关键是目前存在几种 Rollup 设计，而且这个问题的解决空间很大，而且很大程度上还没有被探索过。 那么为什么不在将某些东西合并到协议层之前就开始尝试 Rollups 呢？

这将我们带到了以 Rollup 为中心的以太坊路线图。

以 Rollup 为中心的 eth2：使用分片保存 Rollups 发布的数据

你听说过区块空间的稀缺性，对吧？ Rollups 需要发布数据，eth1 区块空间紧缺！ 如上所述，交叉分片很难。 那么，为什么不用shards来保存Rollups需要发布的数据呢？ 有了 64 条分片链，它可以带来比当前可用带宽多 64 倍的带宽，甚至可能更多，因为一个分片区块可能会比当前的 eth1 区块持有更多的数据。

需要强调的是，这并不意味着永久排除分片层的执行功能。 当前以 Rollup 为中心的以太坊路线图是一个短期到中期的前进方向，直到（例如）找到更好的加密原语以保证将执行正确划分到多个链中（注意：即实现可执行碎片）。 这一切都非常迷人，应该会让很多人忙碌很长时间。 与此同时，Rollups 是必经之路。

每个 Rollup 链都是它自己的“执行环境”：如何轻松地进出 Rollups？ 我们可以进行交叉 Rollup 操作吗？ Rollups 应该如何处理拥塞？

这方面还有很多工作要做！ 首先，我们不要忘记合并和分片是复杂的工作，目前有多个团队在处理一个或两个。 甚至在 Rollup 方面，仍然有一些非常有趣的问题有待探索，这里只是其中的几个：

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