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边肖：记得要集中注意力。
来源：PANews
作者艾伦
公链掌门人以太坊的“一举一动”引起了整个加密圈的关注。以太坊的升级自然是大家最关心的话题之一。以太坊计划在2022年第二季度“合并”，即实现从PoW(工作量证明)到PoS(权益证明)的转变。这种共识机制的转换也成为近期讨论的热点。
PANews在研究以太坊官网后发现，以太坊升级的路线图已经被更改，一些相关术语也有所调整。目前很多文章还是引用旧的信息，会误导用户。本文将根据最新路线图详细介绍以太坊升级解决当前困境的技术方案，本次合并升级的意义，以及未来升级的相关内容。
技术建议
在了解以太坊升级的细节之前，我们先简单回顾一下以太坊为什么要升级。以太坊的愿景是在去中心化的前提下，拥有更好的可扩展性和安全性，从而更好地服务现有和潜在用户，同时支持可持续发展。但是，目前以太坊面临着很多困难，比如网络拥塞、运行节点的阈值较高、PoW机制造成的能量损失等等。以太坊的一系列升级正是为了解决这些问题。自2014年以来，以太坊升级成为一个活跃的研发领域。
众所周知，为了解决公共链路性能“安全性、分散性和可扩展性”的困境，我们必须在设计上做出一些牺牲。比如一些号称高性能公共链路的解决方案，牺牲去中心化，一旦特权节点出现问题，就会造成网络宕机。以太坊开发团队计划通过以下技术解决方案来克服这一难题：
使用碎片链解决可扩展性问题；使用信标链随机分配验证者以确保安全性；利用PoS机制降低节点门槛，实现去中心化；具体来说，碎片链将通过减少节点验证者的工作量，支持以太坊同时创建多个块，从而提高以太坊的可扩展性。信标链会随机分配验证者给不同的碎片链，所以作恶的概率低，以太坊网络的安全性可以得到保障。PoS机制可以有效降低运行节点的门槛，支持更多普通用户成为节点验证者，最大程度实现去中心化。
最新路线图
通过不同解决方案的协同运行，理论上以太坊升级可以同时保证去中心化、可扩展性和安全性。了解了技术方案之后，我们再来看看以太坊升级的最新路线图和目前的进展。
从最新的路线图可以看出，以太坊升级的主要节点是信标链在线，合并和碎片链在线。目前信标链已经在2020年底上线，最近讨论的升级就是指“合并”。与旧路线图不同的是，原计划是在合并前处理碎片化链条，以解决扩张问题。在新的路线图中，合并和升级将提前到扩张之前。这种变化的主要原因是Layer2技术(第二层解决方案)的快速发展，尤其是rollups，这为邰方团队解决可扩展性问题提供了另一种思路。研究总结作为一种安全可行的方式来扩展以太坊已被证明是有前途的。同时，碎片化的链条要推出还需要几年时间，难度大，不确定。因此，重点转移到通过合并实现PoW到PoS。
除了路线图的变化，部分条款也有所调整。以前的名称ETH1(现有工作负载认证链)和ETH2(最初计划的用户和应用程序所有权认证链)已被放弃。从2021年底开始，核心开发者已经停止使用这些术语，分别用新的术语“执行层”和“共识层”来代替。因此，合并后，现有的以太坊主网将被视为一个具有执行交易和智能合约功能的碎片链“碎片0”，不会被抛弃，应用和用户也不会迁移到新的权利证明链。
合并的含义
PoW合并升级到PoS只涉及共识机制的改变，以太坊网络的可扩展性需要通过Layer2技术或者碎片链在线解决。所以这次合并升级并不会降低以太坊主网高昂的燃气成本。只有将碎片链与Layer2技术相结合，即事务过程在廉价的Layer 2协议上执行，最终状态(事务数据库)存储在碎片链中，才能有效解决这个问题。
关于PoW和PoS对比的资料很多，这里就不赘述了。本文将结合邰方视觉和升级所涉及的技术方案来谈谈烽火连锁为什么要采用PoS机制。
1)支持碎片链在线。碎片链的安全性会影响到整个以太坊网络，所以只能在安全性得到有效保障后逐步推出。这次合并升级也是为最后的碎片链上线做准备。碎片链的验证者会被信标链随机分配，所以碎片链上的验证者很难合谋作恶。以太坊团队认为，作恶的可能性不到一万亿，碎片化链条的安全性是有保障的。
这种碎片链的保护机制只有在PoS共识下才能实现，PoW共识则不能。在PoW共识下，只要矿机拥有强大的计算能力，任何人都可以成为矿工，所以协议无法控制矿工。没有控制权就不能随意分配，而矿工有自主权，可以合谋对同一个碎片链作恶，自然碎片链的安全性就无法保证。在PoS的共识下，成为验证者的前提条件是认捐32 ETH。通过这个进入门槛，协议可以控制验证者，也就是“不服从我的安排，就退出”。由于该协议拥有对验证者的控制权，因此可以将验证者随机分配到分片链中，通过随机性来保证安全性。
2)降低节点门槛，实现去中心化。在PoW机制下，成为验证节点的门槛较高，需要专业的矿机等硬件设备。随着以太坊生态的发展和矿机的更新迭代，普通用户进入难度加大，比如BTC矿工的现状。利用PoS机制，以太坊可以有效降低认证节点的进入门槛，任何用户只要认捐32 ETH就可以加入验证者队伍。验证者的工作包括创建新块(即挖掘器)和检查新块(非挖掘器)。它们由信标链随机分配，不需要竞争计算能力。对硬件设备的要求大大降低，支持更多用户参与。参与验证的节点越多，以太坊网络就越去中心化、去中心化，面对攻击时也就越安全。
3)支持可持续发展。PoW需要消耗电力资源，目前的电力供应本身就不足。例如，近年来，中国出现了工业限电。同时，现在的发电主要依靠火力发电，对环境不是很友好。环保的水电、太阳能、风电一直不是主力。在全球减碳环保的大背景下，选择不消耗任何能源的PoS机制，更符合以太坊网络可持续发展的愿景。
将来升级——碎片链
碎片是水平划分数据库以分散负载的过程。以太坊网络致力于通过碎片链技术缓解网络拥塞，提高每秒交易处理量。一般来说，碎片化相当于把一个任务分成多个小块，每个小任务可以同时进行，可以有效提高完成任务的速度。此外，如果组织中成员较多，一个任务拆分给多人后有一部分人空闲，那么组织可以将其他任务发送给剩下的人，实现多任务同步，所以分片链支持以太坊同时创建多个区块。通过任务拆解和多任务同步，碎片链成为以太坊扩张的关键环节。结合rollups技术，以太坊网络的TPS可以达到10万左右。
除了升级以太坊的TPS，碎片链也有助于其去中心化。现有以太坊主网的验证者需要存储和运行全网的数据。碎片化后，验证者只需要管理他们负责验证的碎片链上的数据。这样既加快了验证速度，又降低了对硬件设备的需求，让更多的用户成为验证节点。据官网介绍，个人碎片化后最终会在笔记本或手机上运行以太坊。
关于未来碎片链的最终版本，目前社区还没有统一的结论。一种是碎片链只作为数据层，只为网络提供额外的数据，不具备处理交易或智能合约的功能。所以升级后，只有现有的以太坊主网作为执行层。另一种是一些碎片链变得智能化，可以像现在的以太坊主网一样执行智能合约和交易。这个社区还在争论，当然我们可以根据需要在未来重新考虑碎片链的相关决定。
总结
从2021年的公链大战，到今年多链共存的热议，以及Layer2技术的前景，关于基础设施公链的讨论一直是圈内的热门话题。以太坊作为加密行业最成熟的公链，有着难以形容的地位。能否有效升级，对整个行业都会有一定的影响。以及新的公链(如Solana、Avalanche等)将如何。)，这些专注于高性能，应对未来以太坊的升级，届时整个公链格局会有什么变化？未来，PANews将持续关注以太坊的升级。欢迎下载APP，关注作者持续关注。
