本文原为参加火星财经的分享勾当而作，原题为 “以太坊上正在产生什么”，因时间干系，分享不免有所精简。获得一些伴侣的反馈之后，我抉择增补内容，并改题为 “以太坊上的诸多希望”，以示区别。
以太坊元生意业务




最后，关于分片，我得认可，我并不相识这个观念的全部内在及其设计空间。在我看来，分片好像是说，由差异群组的验证者并行地对一些生意业务告竣共鸣，同时又要担保，这些别离只颠末一些验证者共鸣的状态、并没有牢靠生存位置的状态，互相之间是可以相同的。因此，“跨分片通信” 才是真正的困难。
四. 改进利用体验的应用和技能
二. Layer-2 扩展方案

DeFi 应用正变得越来越巨大，在我看来这是一个功德。一开始（包罗到此刻也是）DeFi 的主要应用就是借贷，在这里我主要提的就是 Compound（MakerDAO 和 DAI 实际上要更巨大一些，不是借贷二字能简朴归纳综合的，固然其形式也是借贷）。厥后延伸到了担保金生意业务，即杠杆生意业务，先行者应属 dYdX。此刻许多去中心化生意业务所都有担保金生意业务成果了，包罗 DDEX。

参考文献：
而以太坊 1.x 的办理思路就是 “无状态以太坊”，让验证生意业务所需的状态证明（叫做 “witness”）随区块一起流传。收到生意业务及 witness 的节点可以通过当地储存的状态根（以太坊状态是用默克尔-帕特里夏树来表达的，所谓状态根就是默克尔树的根值，是一个哈希值）来校验 witness 的有效性，并进一步检讨生意业务的有效性。如此一来，，节点就不消在当地大量会见状态数据并写入状态数据（这就是为什么它叫做 “无状态”）。

利用 Layer-2 方案的用意在于提高吞吐量：假如生意业务的执行不放在区块链上，自然就能组织多群计较机为无相关的生意业务做并行的执行（付出就是这样一种大大都时候都可以并行的场景），仅在资金需要用于与 Layer-1 的合约和用户交互时才让底层区块链来结算 Layer-2 上资金的状态并执行生意业务。
根基上，以太坊 1.x 是但愿办理以太坊 PoW 链面对的一些根天性问题。个中一个就是众所周知的 “状态爆炸问题”。

五款改变储备体验的以太坊 DeFi 应用

去年尾，分片规模的研究取得了不少成就，研究人员已经乐成把研究的重点凝结为两个要害问题：（1）因为验证者需要在差异分片间混洗，要求他们在短时间内下载分片生意业务汗青、得出该分片的最新状态，是不现实的，也会粉碎可扩展性；因此，分片要求无状态性；但这种无状态性也使得在提倡生意业务时，必需有人能为这些生意业务提供 witness，这就是中继者网络问题；（2）在用户提倡生意业务时，如何担保生意业务处理惩罚和手续费付出的原子性？这个问题勾连着 “分片如何分” 以及 “跨分片生意业务（付出）” 怎么做的问题。这就是手续费市场问题。



本文的目标，是会合先容以太坊网络在差异偏向上的研究和实践希望，揭示以太坊生态参加者而今的想象力之所投射。因此，此处的 “希望” 不只限于在协议层的改造，也包罗在应用上的尽力。
这里要特别提一下的是，有些伴侣大概夹杂了验证者和信标链节点的观念。信标链节点是参加网络的根基单元，验证者是参加共鸣的根基单元。验证就像矿工，并不必然要本身陈设节点，但必然要依靠节点才气参加共鸣；另一方面，节点陈设者也不必然是验证者。

另外，另一个各人早已熟知的用户体验改造方案是 ENS，可以辅佐用户用可读的 .eth 地点来暗示本身的地点。这样转账时就不消瞪大眼睛不绝较量收账地点了，输入谁人 .eth 地点就可以了（ENS 也有此外后缀）。


无状态模式有许多长处，首先是因为生意业务自己整合了验证生意业务所需的数据，验证生意业务会变得更快，能提高节点的处理惩罚速度；其次，无状态模式下，数据自己被拆解了，那么一些客户端就可以按照本身的数据需求做定向的优化，好比可以有仅提供 DeFi 应用的生意业务及 witness 的节点。
以太坊无状态客户端初探
（3）以太坊 2.0 完全陈设之后，Eth1 也会归并到 Eth2 系统中，大概的方法是酿成 Eth2.0 中的一个分片，其已有的状态也会完全迁移已往。但详细怎么做，我没有深入相识。
在以太坊 2.0 蹊径图方才发布的时候，不少体贴以太坊的人都有一个疑问，假如各人的重心都放在以太坊 2.0 上，那这条 PoW 链怎么办呢？谁来维护呢？

于是有开拓者在这个点上迈出了斗胆的一步：把生意业务数据直接宣布到 Layer-1 上。因为数据是编码过的，体积不是太大的问题。这就转变了 Layer-2 的范式：要么生意业务数据有问题，要么生意业务数据没问题，那么依据必然状态转换法则获得的功效自然就没有争议。这就是 Rollup 方案的焦点。
在 3 月 12 号的 ETH 价值大跌中，链上清算压力极大，也出些了一些不尽如人意的景象，有一些伴侣以为有些幻灭，但我丝绝不这么以为。呈现荆棘是一定的，因为无论产物设计照旧工程，永远没有完美无缺的对象。永远有一些对象是必需在现实中担当压力测试才气发明的。此刻并没有袒暴露哪个问题是不行办理的，反而，它袒暴露来的是，DeFi 已经生长了许多 —— 本来基础没有那么多清算需求，而此刻已经有了。

早在 2018 年 Devcon4 期间，就有开拓者已经意识到了这个问题。其时备选的有两种偏向：1）对 PoW 链仅做根基的维护，放弃大的更新；2）僵持对 PoW 链推进重大厘革，把 2.0 的研究及开拓交给此外团队。后者就是所谓的 “以太坊 1.x” 偏向。这个偏向是有其原理的，因为以太坊 2.0 的宣布时间并不确定，在宣布以前，仍必需担保 PoW 的链的恒久可一连成长。厥后，有更多人接管了以太坊 1.x 偏向，这个蹊径也就确定下来。
此刻已经呈现了合成资产生意业务成果，即非实物结算的衍生品生意业务。好比在 Synthetix 平台上，可以合成比特币价值的衍生品。甚至此刻尚有一种有趣的操纵，你可以拿本身的 ETH 中的一部门换成 DAI ，存入 Uniswap 成为活动性提供者，得到 Uniswap 的手续费收益，另一部门拿到担保金生意业务平台上两倍看多 ETH，这样就既不会错过 ETH 的涨价收益（虽然也谋面对 ETH 的减价损失），又能获得一些手续费收益。DeFiZap 就提供这样的复合式操纵，免除了用户自主操纵的贫苦。


ZK-Rollup 已经有上线的案例，就是利用 Loopring zk-Rollup 方案的 Loopring.io 去中心化生意业务所；另外，Starkware 也在这个规模耕种。Optimistic Rollup 的代表则有 Fuel，这是一个致力于不变币付出的侧链项目。Rollup 观念的提出者 John Adler 也在这个项目里。

Eth2.0 的中继者网络与手续费机制
以太坊 2.0 大概是各人最存眷的规模，但大概也是信息最不普及的一个话题。这一方面是因为以太坊 2.0 自己较量巨大，它不像上面提到的好比 DeFi 那么切身可感，易于领略个中的逻辑。另一方面是因为很多设计也还没有完成，没有定论。
给新来孝敬者的以太坊 2.0 Phase0 指南

（3）假如你想本身运营验证者，那么除了存入 32ETH，你还需要一台能运行验证者客户端软件的电脑和不变的网络毗连（单台电脑可运行多个验证者客户端），还需要找到一个节点来为你提供须要的信息，不然就不能参加共鸣了，虽然你也可以本身搭建信标链节点。运行验证者客户端的硬件要求并不高，但运行信标链节点的硬件要求会高一些。显然，到时候也会呈现质押处事的提供商，但受以太坊协议自己的限制，这种质押处事应该做不到完全免信任，因此，你需要好好选择提供商。

Phase 1 的陈设方针是分片链。即有关分片的各类设计开始陈设， PoS 共鸣机制的参加者（“验证者”）开始要被分派到差异分片上出块并把分片的一些信息（“crosslink”）提交到信标链上。可是，在此阶段，分片仍不能执行生意业务，所以分片链上的区块只是一些纯真的数据，没有什么意义。这个阶段更像是在测试网络能不能满意分片的带宽需求。
那么，作为一个各人已经提了一段时间的观念，是什么让 Layer-2 在去年年尾呈现见识上的发作并得到新的存眷？因为各人提出了一个比此前更为实用的架构。


一. 以太坊 1.x
（2）“以太坊 PoS 来了之后，矿机就不能再挖矿了” 也是误会。如上所述，信标链自己并无执行生意业务的成果，不行能一上线就完全代替 PoW 链。PoW 链和信标链会共存很长一段时间，并不是 PoS 一推出就完全废弃掉 PoW 链。两者的共存至少要比及 Phase 2 上线之后才会终止（假如分阶段陈设的蹊径图以及各阶段的内容都无窜改的话）。而 Phase 2 的推出时间，固然没有明晰的时间表，但在 Phase 0 上线之后乐观预计也要两年。

关于第一个问题，此刻已经有了一种叫做 “元生意业务（meta-transaction）” 的技能：用户先对一个有效的生意业务数据签名并将其发送给一其中继者，由中继者确认数据的有效性后作为实际生意业务发送者发出生意业务，该生意业务会触发一系列的合约操纵，完成用户的生意业务目标并为中继者付出。在这个进程中，Gas 的实际付出者是中继者，因此，只要用户和中继者告竣一致意见，用户就可以不消 ETH 来付出，甚至可以不消付费（也就是中继者可能 dApp 本身津贴了用户）。

可是问题来了。当用户的资金从 Layer-2 退出到 Layer-1 的时候，大概会产生争议，好比我以为我的账户里应该尚有 10 块钱，但怎么取款只取出了 5 块，那我要怎么证明我的账户里实际上有 10 块钱呢。要求用户来生存相关的数据并在此时提交，首先用户体验就很差，其次还未必能得到精采的证明结果。
Layer-2 扩展方案的提法也是由来已久。或许在 2017 年就有人提出这个观念了。所谓 Layer-2，就是把生意业务的执行放在链下，即不是由运行以太坊客户端的节点来执行，由另一些计较机来执行。比特币网络上的闪电网络，就是著名的 Layer-2 方案。




这些要领，最近都会合在一种应用上发作了：智能合约型钱包。用户用智能合约来打点本身的资金，该智能合约可以有 ENS 地点，也往往直接集成了元生意业务成果，甚至支持社交规复、逐日转账限额这样的高级成果。此刻智能合约钱包规模风头正劲的项目有两个：Argent 和 Authereum。
（1）迄今为止，关于 PoW 链与信标链的毗连方法，主流意见照旧单向链桥，即用户可通过在 PoW 链的担保金合约内存入 32 ETH 来得到信标链上的验证者资格和信标链 ETH（BETH），但在 BETH 不能发回到 PoW 链上来；

以太坊生态很早就开始存眷区块链的用户体验问题了。所谓的用户体验，总结起来就是入门用户刚上手以太坊时候的城市问出的问题：什么是 Gas？丢了助记词，钱就找不返来了，这么坑的吗？
综上，Rollup 的观念为 Layer-2 的成长再添一把新柴，有望为以太坊网络办理可扩展性问题提供强大的助力。固然一个新观念并不能办理所有问题，工程问题远比观念的推导更巨大（这是我们所有人都应具有的根基认识），好比，Rollup 方案也要面对用户取款的时候到账时延问题，因此需要活动性供给商。但 Rollup 方案确实是接收了前人的教导，显现出不错的前景。

Optimistic Rollup vs. ZK Rollup：一探毕竟

固然听起来有这么多长处，在实践中它会遭遇很大的一个问题，就是它需要特另外带宽。在当前的实际运行中，以太坊区块的平均数据量巨细是 20 多 KB。可是，今朝的研究表白，纵然我们对以太坊状态树的实现作一些改造，无状态客户端所需的 witness 巨细仍然在 0.5MB 阁下。对当前的以太坊网络来说，承担太大了。见证数据巨细是无状态模式要降服的首要调解，假如巨细降不下来，就险些不行能实行。


关于第二个问题，一种办理思路是，这个问题本质上是由以太坊协议带来的，协议层的账户体系不支持用户利用比助记词和私钥更巨大的方法来打点本身的地点和资金。可是，智能合约的表达大概性是没有这些限制的。因此，用户可以利用一个本身能节制的智能合约来打点资金，这个智能合约可以支持一些预先界说的方案来更替该智能合约的节制权，这样，就可以支持好比社交规复方案了（让多个你信任的人用地点可以集团辅佐你改换合约的节制权，这样就算你丢了手机可能私钥，照旧可以规复对该合约和资金的节制权，换个地点就行）。
这些新呈现的产物，有一些是独出心裁的，好比 Synthetix，在其系统中，所有合成资产的用户都是其他用户的敌手方；另一些则一再印证了 “可组合性” 的存在，好比 DeFiZap。岂论如何，它们都揭示了 DeFi 的生命力，并且丝毫没有削弱的势头。


Layer-2 的观念自己只提到了计较（执行）应该在链下举办，但没有提到 Layer-2 生意业务的原始数据应该放在那边，用户该当如何维护并获取本身账户的最新状态；这也正是 Layer-2 方案的设计空间。此前的方案为了减轻 Layer-1 的存储承担，在链上是不存储 Layer-2 生意业务数据的，有些只按期在链上存储 Layer-2 状态的状态根（如某些 Plasma 方案），有些是什么都不存（如大部门状态通道方案）。




以我们现有的认识来看，可以把区块链当成一种追踪状态改观的要领，其要害是担保区块内容的可验证。对付以太坊协议而言，只要生意业务所窜改的状态是由参加验证生意业务的人所共享的（可能说，只要想参加验证的人能得到生意业务所基于的状态），区块就是可验证的。甚至于，参加验证生意业务的人不绝替换（如同在以太坊 2.0 设想中的 “验证者不绝被分派到差异分片上”），也没有问题，因为无状态性（statelessness）可以让生意业务自身携带本身所改变的状态。在这一点上，我们纵然算不上有履历，起码是可以或许想象的。真正不可思议的问题在于：假如各分片是并行运行的，这就意味着各分片的运行是异步的（假如我们想保存可扩展性的话），那么，怎么使恰当 A 分片利用了 B 分片的状态并输出了功效时，让 B 分片的状态也随之窜改呢？产生在 A 分片的生意业务想利用 B 分片的状态好像并没有问题，仍是可验证的，但如安在执行完之后当即改变 B 分片的状态呢，假如处理惩罚该生意业务的验证者们并没有步伐汇报各人 B 分片的状态已经被改变了？换种问法，B 分片上的验证者怎么知道不在 B 分片的状态改观汗青中的某笔生意业务要求改变 B 分片的状态呢？（光靠跟踪状态根的变革好像不可）（在可想象的景象中，好像都要求某个各分片都必需同步的分片存在，即，该分片自己成了事实上的 Layer-1，而其它分片成了事实上的 Layer-2）。

（2）在今朝的设计中，BETH 持有者之间也是不能彼此转账的，因为信标链没有执行生意业务的成果。可是这个成果大概在信标链不变运行一段时间后加上，与后续的陈设没有很强的先后依赖干系。
Eth2 信标链：你首先该知道的事
以太坊 2.0 ：双生以太奇谭
Optimistic Rollup 为什么要这么设计？

从网络的去中心化角度看，不只要体贴验证者客户端的硬件需求，信标链节点的硬件需求其实越发要害。



状态数据发作式增长会带来两个问题：1）因为会见及输出的状态的存储位置不确定，就会使运行以太坊客户端的节点发生大量的硬盘随机读写需求（这就是为什么需要用固态硬盘来运行以太坊客户端），并且这部门需求会越来越高，不绝提高参加验证以太坊网络的硬件本钱，造成网络节点数量的淘汰及会合化；2）使得新节点插手网络变得越来越难，因为新节点在刚插手网络时需要向其它节点请求的状态数据会变得越来越多。

在以太坊协议的运行中，哪个账户有几多钱、合约内里存储的数据，城市不绝更新，也会不绝有新合约发生。这些内容（账户余额、合约代码、合约存储内容）我们称为“状态”，它们是以太坊区块链处理惩罚一些区块后的功效，暗示处理惩罚完区块后该时刻的以太坊网络全局状态，也一定随新区块的发生而不绝更新。为实现快速的区块验证（也是区块执行，因为验证的方法就是把所有生意业务从头执行一遍），节点当地会把关于状态的数据（简称“状态数据”）专弟子存起来，并跟着区块的发生而不绝更新。那么，从理论上来说，这部门数据的体量会跟着账户数量的增加而不绝上升，并且，每次会见的状态及输出的状态的存储位置都是不确定的。
参考文献：
Argent：为暗码学资产安详性开创新时代
Phase 2 是为分片链添加执行引擎。到了 Phase 2 阶段，分片就具有了执行生意业务的成果，到时候就可以像此刻的以太坊一样陈设合约了。做分片，是为了并行化处理惩罚生意业务，提高以太坊的生意业务处理惩罚吞吐量。

参考文献：
以太坊 2.0 的设计决议

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