以太坊2.0核心共识机制变化介绍

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序幕

以太坊是区块链领域的一个应用以太坊共识机制，一个公链应用，是后者的一个适当的子集。

本文将从区块生命周期的角度介绍以太坊 2.0 和 1.X 的区别。 重点是共识算法的改变。

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以太坊 2.0 参与者

请注意，2.0 版本尚未正式推出，部分功能仍在开发中。 其整体架构如下图所示：

包括但不限于引入以下新技术点或名词：

信标链，它将管理参与共识的验证者。 包括但不限于：提供随机性。 跟踪和更新验证者权益。 交叉连接，将整个分片链系统连接在一起。 响应与其连接的验证者客户端软件。 验证者以太坊共识机制，参与2.0出块生态的角色，普通以太坊地址通过抵押32个ETH到指定智能合约成为验证者。 分片链，由多个部分组成，将管理将被打包的交易，验证者将被随机分配到这里来生成区块、排队等待、投票给区块或拒绝区块。 EWASM是片上虚拟机系统，是EVM的升级版。 下图是其github项目的主页。 ...块的生命周期

基于以太坊1.8.11版本源码，请注意这个前提，所属版本标题为：都市之上的章节---拜占庭

首先我们来看一下以太坊1.8.11的区块生命周期图。 一目了然，如下图所示。 很明显的一点是：以太坊的挖矿算法仍然是PoW挖矿。 这也是出块时间最严重的地方。 要提高出块速度，优化共识算法是一个重点。

优化共识算法

修改以太坊的PoW算法早前以太坊团队已经公布。 原工艺方案为：

PoW --> (PoW + PoS) --> PoS

当前发布的君士坦丁堡版本被认为是PoS共识，但它仍然是PoW。

2.0版本是以太坊目前规划的最后一个版本：宁静（Serenity）。 正是在这个版本中，以太坊团队明确引入了一种新的共识机制。 参与此次修改的角色是本文以太坊 2.0 Participants 小节中提到的那些。

以太坊公链自最初采用PoW共识机制以来，已经运行了很长时间。 它不同于一些新生的公链。 一开始可以选择性能较好的共识算法。 在前人比特币公链的基础上，也采用了PoW。 所以现在，随着越来越多的 DApps 部署在上面，它需要升级以支持需要更高交易速度的应用程序。

现在升级，需要考虑更多的问题，比如：

还是要保持去中心化，因为这是区块链的核心特性之一。 有效对抗共识中心化的威胁，例如PoW要考虑的算力中心化。 区块共识的成本考虑，例如算力对电力资源的消耗。 对于旧共识机制的节点阵营，是否会导致硬分叉链的诞生？ 块数据嵌入与之前的区块链。 提高区块生成和交易打包的吞吐量。 验证块的速度。 ...

对于第六点，因为出块成功的效率直接影响到交易打包成功的效率，交易成功的速度也会相应发生变化。

2.0 共识过程

结合上一节以太坊2.0的参与者提到的各种角色，以太坊2.0的共识机制目前看来是与PoS模型接轨的。 为什么到此为止？ 因为2.0还没有发布，之前的一切都是可变的。

区块生命过程中的一个共识步骤可以细分为下图。

图中有两个重要的随机指标：

将验证器随机分配给分片链。 从验证者集合中，选出各部分的验证者，分配给某条分片链。 随机提议验证者。 提议验证者将自己分片链产生的区块提议给其他分片链的验证者投票。 投票可以投票批准或拒绝。

注：目前还不确定以太坊2.0是否还会存在叔块的概念，所以图中暂时不画。

最后可以看看一些暂定运行并与信标链通信的客户端软件：

结束