倒计时！以太坊即将硬分叉，升级能否挽救跌跌不休的颓势？
白话区块链
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在12月7日举行的以太坊核心开发人员大会上，以太坊核心开发者最终决定将在以太坊主链7,080,000高度，于2019年1月中旬左右激活硬分叉。于是近期许多媒体在说，期待已久的以太坊2.0终于要来了，以太坊在交易处理速度上将大幅提升，同时缩减以太坊的产量，将有助于以太坊的价格上涨。真的是这样吗？接下来，让我们一探究竟吧。
说到以太坊2.0，我们就需要知道以太坊2.0到底是什么。据了解，在以太坊社区开发文档中，以太坊2.0被称为A Sharded PoS Ethereum 2.0。这其中包括两个主要事项，分别是“Sharded”和“PoS”。“Sharded”即以太坊分片技术，“PoS”显然是指PoS共识机制，也就是说以太坊2.0的定义是包含了这两项更新后的以太坊网络。遗憾的是，在主链7,080,000高度上激活的硬分叉并不包含这两项升级。
01
被延后的硬分叉：君士坦丁堡
预期在2019年1月中旬激活的以太坊硬分叉，实际上是此前10月在以太坊测试网Ropsten上进行的君士坦丁堡升级，但当时因存在共识问题导致测试网Ropsten不可用。而根据测试网Ropsten的链上数据，自10月13日的4,230,000区块高度，测试网已经实施了君士坦丁堡升级，或部分升级，其区块奖励已经由3ETH减少至2ETH。
有媒体推测，以太坊核心开发者决定在主网7,080,000高度激活硬分叉，说明君士坦丁堡硬分叉已经在测试网络Ropsten部署成功，并测试完成。
君士坦丁堡硬分叉是以太坊“大都会”（Metropolis）阶段预定三个硬分叉中的第二次分叉。
第一次硬分叉被称为“拜占庭硬分叉”，实施于2017年10月16日的4,370,000区块。拜占庭硬分叉部署了ZK-Snarks，延期了难度炸弹，调整出块奖励由5ETH降低至3ETH（EIP-649）等总共8项更新。“大都会”阶段仅仅是以太坊发展路线四部曲中的第三阶段，之后将会迎来以太坊最重要的里程碑：“宁静”（Serenity）阶段。
原定10月份启动的君士坦丁堡硬分叉中，包含了EIP-145、EIP-1052、EIP-1283、EIP-1014和EIP-1234共5项更新方案，其目的是提高以太坊的运行效率，并移除/推迟难度炸弹。
其中EIP-1234提议将拜占庭硬分叉后的出块奖励由3ETH减少到2ETH，它也是本次升级最受关注、最具争议的君士坦丁堡更新项目。
在8月31日，以太坊出块奖励调整投票结束，投票总数170票，投票ETH 151170.1个。但结果上，最终有129票（75.9%）投给“延迟难度炸弹，并将出块奖励降低至1ETH”，31票（18.2%）投给“将出块奖励降低至2 ETH”，而只有7票（4.1%）投给“保持3ETH出块奖励不变”，3票（1.8%）投给“提高出块奖励至5ETH”。
最终以太坊开发者决定将出块奖励减产至2ETH，即提案EIP-1234将作为君士坦丁堡的一部分。
以太坊并没有像Bitcoin一样限制ETH的最大供应量，这也导致ETH严重通胀，矿工、大户所持ETH价值逐渐稀释、贬值。自2017年的拜占庭硬分叉，以太坊开发者连续调低出块奖励，由5ETH降低至3ETH，再由3ETH继续降低。从上面提到的投票数据来看，其中不乏激进主义试图将出块奖励降低至1ETH。
虽然在以太坊白皮书中已经对其货币经济体系的通胀率做出了解释，表示随着时间推移，以太坊的通胀率将趋近于0，但显然ETH产出之快有些超出开发者的预期，以至于不得不加速人为干预，以达到快速降低通胀的目的。所以从经济学角度来说，ETH的减产对其持有者无疑是一种利好。
然而社群中同样有不少反对的声音，认为现在数字货币市场雪崩，ETH大幅折价（自最高点1400美元至今已经跌超90%），大熊市中减产并不会带来ETH价值的稳定提升，反而会使ETH提升的价值无法弥补损失的1ETH，以太坊挖矿将无利可图，加速矿工出走。
在当前市场环境下，减产确实会有极大可能带来负面效果。以ETH现在的市价，在上个月关机潮后剩下的以太坊矿工，可以说是勉强收支平衡。若这个时候直接降低其33%的产量，排除君士坦丁堡硬分叉带来的效率提升，ETH需要上涨50%才能弥补矿工减产的损失。如果减产后的ETH不能在当前熊市环境中大涨，大批矿工将不得不关机卖铁。
其实以太坊既定的减产目的是为了促进PoW向PoS的转化，所以其减产带来的收益更大程度上是ETH远期的升值，而现在这个时间点部署确实不是好时机。
02
以太坊分片技术：Casper & Sharding
2014年，以太坊基金会的Vlad Zamfirt开始主导开发Casper扩容方案；2017年10月25日，V神发表论文介绍了PoW/PoS混合机制的Casper the Friendly Finality Gadget（Casper FFG）；2017年11月1日，Vlad Zamfir发布完全PoS机制的Casper CBC草案；2018年6月16日，因Casper和Sharding项目间存在较多重复工作，以及以太坊开发团队为了专注于开发纯PoS的Casper机制，决定融合Casper和Sharding分片技术，Capser FFG项目被终止。
据了解，Sharding分片技术由V神于2018年4月发布公开，并作为与Casper共识同等重要的项目来推进。分片技术简单来说就是将现有的以太坊网络节点划分成多个组，每个组可以独立于其他组进行链上交易的打包和确认，类似于中央处理器的多线程能力，增加了以太坊网络同时处理多个交易的可能，以达到链上扩容的目的。
分片技术的原理，听起来很简单。但实际上，这项技术非常复杂。若要在以太坊上实现，还需要解决很多问题。因为分片实际上牺牲了部分以太坊网络的去中心化程度，开发者不得不考虑如何完善分片的随机节点分布，如何防止单个分片内部遭到诸如双花攻击等的威胁，以及防止多个分片间产生交易冲突等大量问题。
信标链与分片数据链（资料来源：DarrenLangley）
根据高级区块链工程师Darren Langley更详细的解释，每个分片都是一条独立的PoS区块链，具有独立的交易记录、账户余额、智能合约等，作为区块链额外增加的交易通道，使交易可以并行处理，这些PoS链被称为“Shard Chains”分片链或“Shard Data Chains”分片数据链。而每条分片数据链都与其上一层作为协调者角色的“Beacon Chain”信标链相连，并在信标链的协同下运行。这就牵扯到了一项以太坊的新设计Beacon Chain。
03
以太坊PoS：Beacon Chain
在Casper和Sharding技术开始融合之后，以太坊代码库出现了一项新的设计，即信标链Beacon Chain。信标链是一条独立于当前主网的纯PoS共识区块链，作为分片技术以及分片数据链的基础构架，信标链将成为以太坊2.0中第一个落地的主要功能。
根据Github文档，Beacon Chain的主要功能是存储和维护验证者的注册信息；执行交联的处理；管理自身及各个分片链的PoS共识协议；管理验证者和她们的权益；在各时段，为每个分片指定所选的区块提议者；组织验证者形成委员会来对被提议的区块进行投票；对验证者进行奖惩处理等等。
Beacon Chain目前还处于开发阶段，根据V神的演讲，PoS信标链将会是一个区块链仓库，承载着所有的信息，和运行PoS机制的验证者，其作为分片技术与现有PoW主链间的协调者，撑起了整个以太坊网络。而只有当Beacon Chain最终实现运行的时候，以太坊2.0才会真正开始部署。
04
以太坊2.0
根据Github描述文档，以太坊2.0的设计目标是：
尽量降低复杂性，即使以效率损失为代价；
通过主要网络分区，在大部分节点脱机时保持活动状态；
所选择的组件，需要它们要么是量子安全的，要么可以在可用时轻松换出量子安全副本；
利用加密和设计技术，允许验证者在单位时间内大量参与；
允许具有O(C)资源的典型消费者笔记本电脑处理和验证O(1)分片。
（资料来源：以太坊核心开发者Hsiao-Wei Wang）
根据以太坊核心开发者Hsiao-Wei Wang对以太坊2.0最新构架的描述，以太坊2.0主要分为四层：
主链：主要提供权益管理，包括类Casper的PoS机制、共享验证者池、分片链提议者、分片链公证人；
信标链：主要作为随机数生成器，包括选择区块提议者、选择公正委员会等；
分片链：作为数据层，只包含数据共识；
虚拟机：提供状态执行结果，以及以太坊风格的虚拟机eWASM。
对比Hsiao-Wei Wang之前的PPT文档，以太坊2.0构架的第一层主链由“PoW Main Chain”（PoW主链）变成了“Main Chain”，且描述修订为“provides staking”。
这或许说明以太坊2.0原本设计的PoW与PoS共存架构最终在开发者的调整中转变为纯PoS构架，即主链、信标链、分片链均使用PoS共识机制。
而根据以太坊的发展路线，及V神在Devcon4的演讲内容，我们恐怕无法在“大都会”（Metropolis）阶段见到以太坊2.0的真面目了。
但是随着Beacon Chain的逐步完成和部署，下一个被交付的功能将是分片技术，而后是eWASM以太坊虚拟机的状态转换，再之后还有更多更多可以实现的功能与新技术。
可以说，以太坊正在朝着更安全、更高效、更具扩展性的方向发展，而随着各种新技术的落地，将使以太坊网络大规模商用变为可能。
君士坦丁堡硬分叉将大幅降低ETH的通胀率。但在目前环境下，对原本处于收支平衡的矿工来说，是一个巨大的冲击。就这一点而言，你认为君士坦丁堡硬分叉对以太坊生态来说，是利好还是利空呢？快来留言区分享交流。
年末彩蛋
本周一，白话的头条文章总结了2018年我们在区块链行业上过的最贵的10堂课。不管有多么痛的领悟，终究还是过去了，重要的是将来，不是吗？
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