以太坊2.0技术分享 | 火星技术帖
最后更新：2020-04-21 11:46:49 手机定位技术交流文章
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资料来源:BlockManai
1月11日20: 00，第41期BlockMania AMA的现场直播和第3期BlockMania的“201技术AMA”继续进行。本期的主题是“以太网2.0技术共享”。该活动由社区，一个著名的技术社区，在Block Mania的帮助下主办。分享嘉宾是《深入理解以太网》的作者、卫星链技术负责人王欣。
以下是对AMA的评论
01.泰泰广场的发展之路
这是2019年以太网的路线图。我们可以看到，从2013年底，以太网创始人维塔利克·布特林发布了第一份以太网白皮书，启动了该项目，现在不知不觉已经过去了六年。
从2014年7月24日起，以太网广场进行了为期42天的以太网硬币预售。截至9月，以太网频道通过预售共筹集了31，531个比特币。根据当时的比特币价格，以太网频道成功筹集了1800多万美元。根据CoinTelegraph，EtherChannel“将作为最成功的众筹项目之一载入史册。”
到2015年7月30日，以太网方前沿网发布。开发人员开始在前沿网络上开发去集中化的应用程序，矿工们开始加入网络进行采矿。矿工自己通过采矿获得象征性的奖励。另一方面，它们也提高了整个网络的计算能力，降低了被黑客攻击的风险。
前沿是以太网广场发展的第一个里程碑。虽然在开发者眼中它是一个测试版，但是它在稳定性和性能上的表现远远超出了任何人的预期，从而吸引了更多的开发者加入到以太网广场生态的建设中来。
2016年3月14日(π)，以太网平台的第二个主要版本Homestead向公众发布，也是以太网发布的第一个官方版本。
2017年9月18日，以太网广场开发团队开始测试大都会版本的第一阶段:拜占庭分叉。2017年10月16日，主干网在437万个街区的高度成功完成了拜占庭式分叉。
这种硬分歧将为智能合同的开发者提供灵活的参数；与此同时，已经做好准备，为以后的大都市升级引进zkSnarks零知识证明和其他技术。推迟困难炸弹的爆炸，将冰河时期推迟一年；开采难度明显降低，因此泰泰广场平台的交易速度将显著提高，相应矿工的开采收入将从每块5个以太币减少到3个。
2019年6月，“君士坦丁堡”硬分岔在708万个街区的高度完成。升级包括五个改进计划:
1)为数据存储的变化引入更公平的定价方法；
2)让聪明的合同开发者受益；
3)更好地推广基于状态通道和离线事务的特定可伸缩性解决方案；
4)随着更多的东西被转移到第二层；
5)将区块开采奖励从3个以太降低到2个以太，并将以太广场难度炸弹延迟12个月。
就在上个月，以太网广场正式完成了“伊斯坦堡”分叉，其中包括六个以太网广场改进建议(EIP)。要解决的主要问题是:拒绝服务攻击的灵活性，降低Gas成本，增加基于zcash的等散列工作量证明。
作为区块链2.0技术的代表，以太网广场不断发展和创新，已成为业界最佳的明星项目之一。
从该图可以看出，以太网广场的项目资产规模稳坐第二位，远远超过其他加密货币项目。这与以太网广场技术的高度有着非常密切的关系。以太网广场背后的开发者也是一群很有极客精神的人。
02.以太网方形核心技术
回到技术层面，我们可以看到以太网广场的技术架构也是分层架构。从上到下，有应用层、合同层和协议层。协议层包括EVM虚拟机、块管理、千伏数据库、一致性算法、P2P网络等基本组件。
其中，智能合同是以太网中最核心的技术。它的实现基于以太网内部的EVM虚拟机。智能契约可以完成任何代码逻辑，从而支持多样化的业务流程。在以太网中，智能合同是用可靠语言编写的。
智能合同构建了以太网广场丰富的DApp生态，使区块链更有着落，更能与各行各业结合，更方便与物联网、大数据、人工智能、云计算等技术结合。
这也是以太网广场最大的吸引力，它不同于比特币或区块链1.0系统。
03.企业以太网广场
众所周知，以太网广场是一个公共链项目，那么它与我们的日常生活和开发者有什么关系呢？
我们如何才能充分利用以太网广场的技术资源，将其应用到我们自己的项目中，或者在一些传统行业中进行创新？这一直是困扰行业从业者的最大问题。
目前，也许最成功的应用是围绕数字资产的金融生态，如交易所。然而，除了资产交易，人们的探索并没有停止。
早在2017年，全球20多家顶级金融机构和技术公司就建立了企业以太网联盟，如摩根大通、芝加哥交易所集团、纽约梅隆银行、汤森路透、微软、英特尔和埃森哲。
这是企业以太网广场的协议栈。我们看到了比以太网广场公共链更多的内容。它也更倾向于企业架构，更符合联盟链的定义，并在隐私保护、交叉链接通信和一致性算法方面进行了改进和优化。
04.技术改进方向
2017年，我还与欧洲经济区进行了一些交流，并参加了他们组织的电话会议。然而，由于联盟是一个松散的组织，缺乏明确的发展目标和合作机制，迄今没有取得实质性进展。
用他们自己的话说，这个组织里有太多的政治因素。事实上，这种联盟仍然基于摩根大通的贡献。他们引入了法定技术框架，这是以太网广场在企业中应用的一个很好的原型。
蚂蚁区块链的BaaS平台和微软云都支持仲裁框架。
然后，区块链的技术也遇到了瓶颈，这就是为什么以太网广场2.0的概念被提出。
主要优化集中在三个方向:性能、隐私和处理费用。
05.以太网广场2.0
ETH 2.0将分三个阶段实施:
阶段0
信标链，包括核心部分、网络、签名方案和随机性。它运行在普雷森实验室创建的蓝宝石测试网络上。如果你有Goerli ETH，你可以加入测试网络并承诺gETH。
第一相
这是一个面向64个独立运行的片段链的协议实现。每个片段可以运行一个网络状态。例如，您可以将Maker放在一个切片上，将其他DeFi应用程序放在另一个切片上，将Eth1链放在另一个切片上，将加密猫放在另一个切片上，等等...
第二相
支持执行引擎实现整个空交易和账户模型。执行引擎最小化了系统的复杂性。
我不知道是否会有更多的后续阶段。尽管研究人员希望看到更多的Eth2.0片段链开发计划，但所有这些仍处于开发的早期阶段。
这是以太网广场2.0的分层框架。主要的变化是增加了信标链和碎片链。碎片被翻译成碎片。与分布式操作系统相似，不同碎片中的事务可以并行处理。
经过一段时间的公开讨论，以太网广场的2.0技术逐渐开始融合:切片数量从1024个减少到64个，切片块的大小从(目标值16，上限值64)kB增加到(目标值128，上限值512)kB。存储片的总容量为1.2.7 MB/s，具体取决于插槽时间。
如果需要，切片的数量和块的大小可以随着时间的推移而增加，例如，10年后最终将达到1024个切片和1 MB的块。
许多简化方案已在L1层和L2层实施:
1)切片链所需的逻辑较少；
2)因为“本地”跨片通信可以在一个时隙内完成，所以不需要通过第2层来加速跨片通信；
3)没有必要通过分散交易来促进跨部门交易费用的支付；
4)可以进一步简化执行环境；
5)不需要混合序列化和哈希。
当然，这也引入了一些问题:
1)信标链成本更高；
2)分段块的生成时间较长；
3)对“浪涌”带宽的需求较高，但对“平均”带宽的需求较低。
TPS一直是区块链的一个重要瓶颈。众所周知，比特币和以太网都采用了功率一致性算法，TPS大约是10。
最近，zk-rollup技术被引入到以太网2.0研究中，理论上可以将事务增加到3000位。
众所周知，维萨网络的平均TPS是2000。
这是以太网广场使用zk汇总技术的理论性能比较
每一批(一批是zkRollup块)包含2048个(简单以太网通道)事务和一个zk证书。然而，由于EIP 1108和EIP 2028两个提案的实施，交易和认证的天然气成本现在已经改变:每笔交易8.125字节。
目前，每笔交易只需要16个气体/字节，因此每笔交易的气体成本为8.125*16=130个气体。由于每批有2048笔交易，每批交易成本为130 * 2048 = 266，240气。
如果在以太网块中插入15个批处理，因为每个批处理可以容纳2048个事务，这意味着我们可以为每个块打包15 * 2048 = 30，720个事务。
30，720个事务/15秒=每秒2048个事务。
当然，在上述知识的理论推导中仍有一些实际问题需要解决:每个zkRollup批处理需要一个短的加密证书(zk-SNARK)来证明批处理中事务的完整性。事实证明，生成此证书的计算成本非常昂贵。这是达到理论吞吐量极限的主要瓶颈。
目前，使用一个中央处理器和三个图形处理器，生成这样的证书需要几分钟的时间。虽然并行计算可以显著提高性能，但是将证据生成时间从几分钟减少到几秒钟，同时保持合理的成本仍然是一个重要的挑战。
最后，我想谈谈零知识证明，它用于保护区块链的数据隐私，非常适合医疗行业的电子病历(HDR)场景。
——8——理解零知识证明每个人都能回忆起阿里巴巴和四十大盗的故事:
当强盗问阿里巴巴关于打开洞门的咒语时，他对强盗说:“你把你的弓箭对准我，离我一箭之遥。当你举起你的右手时，我会念咒语打开石门。当你举起你的左手时，我会念咒语关闭石门。如果我做不到或者逃跑，你会用你的弓箭射我。ゥ
阿里巴巴证明了他知道咒语，并没有透露咒语的具体内容。
Zk-SNARKs、Zk-STARKs和Bullet证据(防弹)是区块链隐私技术零知识证明的三种主要技术。相比之下:
1.while校样和Zk-STARKs不需要可信设置，而zk-SNARKs需要可信设置；Zk-STARKs:通过认证者和验证者之间的交互，用一种有效的数学方法来执行，这样验证者最终可以通过验证每一步来确定认证者确实知道某些信息或拥有某些权益。
它的特点是认证和验证速度快，但认证量大的SNARK意味着认证可以由认证人单方面发布，无需双方互动，信息也不需要在双方之间重复传递。它具有验证速度慢、验证速度快、验证量小的特点。
2.验证速度比较:Zk-STARks > Zk-SNarks > Zk-SNarks。bullet证明
3.文件大小:zk-SNARKs
简而言之，Zk-STARKs太大，而bullet校样太慢。优点是zk-SNARKs是最好的，无需预安装。
目前，有相当成熟的第三方图书馆可用于零知识证明的开发和研究。
这个领域也是学术界的热门话题。最近几个月，许多与zk-SNARK结构相关的新突破已经宣布。这一新发现，即臭名昭著的“可信设置”，目前是多余的，这意味着可以使用通用计算。然而，很难找到关于这些新结构的可理解的信息。
新的零知识证明结构解决了设置过程的局限性，这意味着任何代码(如智能合同)都可以作为zk-SNARKs运行。通常有两种方法:
透明设置:设置过程创建一个公共的参考字符串，但不产生有毒废物。这类似于zk-STARK的工作方式。分形、光晕和超音速重心都使用透明设置。这种方法的缺点是样张通常很大。Factal和zk-STARK证明它们可以大到250千字节，这对于区块链应用来说是不切实际的。
分形小组告诉我，他们正试图缩小证书的大小。Halo和SUBSCRIBE的验证大小为10kB或更小。(注:zk-STARK是一个特定的零知识证明的名称，类似于Groth16或分形)
常规设置:设置过程创建一个结构化的参考字符串，这将产生有毒废物，但创建不再局限于单个电路。相反，一个参考字符串可以用于无限数量(有一定上限)的任意电路。例如，马林，超音速-RSA和普洛克。
仪式后，三个构建的参考字符串可以更新，以提高安全性:如果当前有毒废物泄漏，只有建立过程需要更新，以再次保护系统。(一些常见的zk-SNARK，如极光和天秤座，使用静态的、不可升级的公共设置。我们不会在这个博客中讨论这些内容)。
一些zksnark算法的性能比较如-11表所示。在认证方面，为每个zk-SNARK结构创建一个证书需要0(n log n)时间。差异主要是证据的大小、验证时间和参考字符串的大小。
总之，我们主要研究了以太网广场2.0的三个技术点:分片、zkrollup和zksnark。
它涉及大量的理论知识和算法，需要一些时间来理解。然而，重点仍然是这些算法的用途以及如何使用它们。
问与答。A
Q1:以太网广场已经完成了它的分叉。它将对以下方面产生什么主要影响？
答:以太网广场的分叉是软件升级。以太网广场的升级方向是以太网广场社区希望发展的方向。因此，随着它一次又一次的升级，网络将变得更加安全、高效，并且更加符合社区治理的理念。
我们通常软件开发的快速迭代是事实。唯一不同的是，以太网广场是一个承载数千亿资产的金融系统，资产的安全性和服务的连续性在每次升级时都不会受到影响。这也是这个项目值得关注的原因。
Q2:简单介绍一下实体语言方便吗？
答:稳健性是以太网广场独有的脚本语言，其语法非常类似于javascript。它具有高级语言的大部分特征，最常见的操作是在以太网广场操作账户和余额。
稳健性非常适合实现数字资产，如ERC20、ERC721、ERC777都是非常常见的数字资产类型。
在非常活跃的货币圈项目资产都在ERC20附近之前，以太网猫代表的区块链游戏使用ERC721标准。
Q3:区块链平台的迭代受到公众的影响，不能太快太激进。例如，将会出现分叉问题。你认为这个问题将来能解决吗？在软件平台上，通常存在马太效应，即赢家通吃。现在以太网广场在平台上排名第一。其他平台没有机会吗？去集中化，也就是道的理论，似乎从以太网广场开始就已经渗透进来了，但事实上权力的集中化会带来效率。你认为这个问题怎么样？
答:首先，要明确区块链项目的成功不仅仅取决于技术。上帝在他的帖子中也提到社区远比代码重要。代码只是实现社区治理和规则的工具。
在解决一些基本问题时，它不会使用非常先进的技术。相反，区块链的智能契约和传递机制是组织改进的核心内容。
区块链平台的迭代现在可以说满足了许多应用场景。然而，以太网广场服务于世界各地的用户，因此技术难度会更大。
我们研究区块链，或者更多的关于如何将区块链技术应用到土地上，改造一个产业，或者解决一些核心的社会问题，比如:医疗保健，教育等等。
以太广场的道是一个非常好的主意。去集中化也是相对的，即多重集中化。PoS的理念是利益相关者关系越大，投票权重就越大。不是每个人都可以投票。
Q4:请问王先生，在以太网广场的下一个生态环境中，普通个体开发商最大的机遇是什么？
答:我们面临的未来是一个可编程的社会。有许多业务规则和逻辑需要转换成智能合同。人工智能解决了生产率问题。区块链可以更有效和公平地管理这些生产力。通过理解这些原则，我们开发人员可以帮助实现这些逻辑，并在特定场景中贡献社会价值。
当然，在区块链底部有许多技术挑战，但这更适合有一定学术研究基础的学生。
技术参与的建议仍在区块链的应用方向。区块链的底层不适合大多数人。
例如，区块链的工具是一个好主意，比如imtoken。例如，以太扫描。
问题5:你对问题5:DApp有什么好的建议吗？
答:总的来说，我认为有几个方向。一个是财务信息，另一个是个人信息。金融是数字资产的交易、投资和增值，因为这个领域正变得越来越合规，监管也随之而来。个人信息的隐私保护越来越受到重视。个人信用、健康记录和个人消费肖像越来越需要恢复主权。
Comunion的DAO是一个超越公司的非公司组织。不同的背景，不同的思维角度一起碰撞，会产生不同寻常的结果。
道的财务和人事管理非常需要像DApp这样的工具。
BlockMania是一家区块链咨询智库，旨在将区块链行业最深刻的知识和思维带给行业和公众。就像区块链一样，我们相信每个想法都有可能成为连接其他想法的节点，所以我们需要建立一个平台，将想法从点到线、从线到网连接起来。
在过去的一年里，围绕区块链市场、技术、应用等主题举办了许多高质量的在线AMA活动。欢迎注意。
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