以太坊2.0的启动进程全面分析

据以太坊基金会消息，伊斯坦布尔（Istanbul）硬分叉升级预计将于2019年12月7日前后发生，和前几次的君士坦丁堡、拜占庭等硬分叉升级一样，这次的升级同样以改变以太坊底层协议的方式来提升整体性能。然而，也和前几次升级前屡次延迟的“尿性”一样，伊斯坦布尔硬分叉之路依旧波折不断。

据以太坊官方消息，伊斯坦布尔硬分叉原定于8月14日激活Ropsten和Görli等以太坊测试网，并预计于2019年10月16日在主网上进行升级。

然而在8月15的以太坊电话会议中，核心开发者Péter Szilágyi指出，需要将该目标推迟两周，且不排除在9月4日有再次推迟的可能性。最具争议的ProgPOW算法将推迟到下一次升级中实施。

随后9月6日的以太坊电话会议中，基金会社区经理Hudson Jameson表示，由于有大量以太坊改进建议（EIP）提交审查，Ropsten测试网络激活被推迟到10月2日左右，主网的激活将推迟到11月。

9月30日，以太坊基金会社区经理Hudson Jameson表示，由于异常快速的区块确认时间，造成测试网络Ropsten已于UTC时间9月30日3:40提前到来。

10月25日，PegaSys Protocol Engineering产品经理Tim Beiko发推表示，目前团队初步达成共识，以太坊伊斯坦布尔硬分叉日期定为12月4日，为了以防万一，1月8日为定为备用日期。

11月20日，以太坊官方博客发文称，以太坊网络将按计划在区块高度9,069,000处进行升级。时间预计在2019年12月7日星期六发生。具体升级日期和时间可能会因出块速度有所变化。

升级状况频发，加上备受关注的EIP-1884ProgPoW提案的延迟，让许多人为以太坊后续生态发展感到担忧。因为从一开始的设计层面来说，伊斯坦布尔硬分叉是以太坊经过最初的边境（FronTIer）、家园（Homestead），到现在的大都会（Metropolis）阶段走向宁静（Serenity）阶段（即以太坊2.0）前的最后一次硬分叉。

尽管近期以太坊基金会研究员Danny Ryan公开表示以太坊2.0零阶段计划将于2020年第一季度上线，但屡次升级上演的“狼来了”的故事，让这个“计划”看上去苍白了不少。

同时，我们整理了近期各种开发者会议和部分研究员的公开言论后发现，且不论以太坊一贯的延迟尿性，单根据目前研发情况来看，要完全实现以太坊2.0仍然是很遥远的事情。

“宁静”将至？

首先，根据EthHub上的介绍，以太坊2.0是一系列可以显著改善系统性能的研发规范（specificaTIons），在2.0版本中暂定部署分片技术（Sharding）、Casper协议（POS共识机制）、状态租赁（State Rent）和以太坊虚拟机EVM的升级项目eWASM。[4]

这一版本将分阶段交付，每个阶段都将建立在前一个阶段的基础上：

阶段0：信标链Beacon Chain|2020第一季度

以太坊2.0交付计划中，首先需要实现的目标是信标链，信标链将采用权益证明机制Casper the Friendly Finality Gadget（Casper FFG）[5]，实现从POW（工作量证明）到POS（股权证明）的过渡。这一阶段让验证者能够参与质押系统、代替矿工成为链的构建者，并为分片方案提供基础。

阶段0信标链介绍截图  信息来源：Github

到目前为止，Prysm、Nimbus、Lighthouse等以太坊2.0实现团队建立了支持信标链阶段的单一客户端测试网。据V神透露，7个单一客户端开发团队在9月初已经实现了客户端之间的互操作性(interoperability)。

另外，在主网上线前，还需要一个支持多客户端的测试网，使BETH（Beacon链ETH，即以太坊2.0代币）能够在不同账户间转帐。11月9日，作为以太坊2.0的构建团队PrysmaTIc Labs的成员，Danny Ryan表示，跨客户端测试网至少还需要两周的时间才能发布，测试网发布后也至少需要运行三个月。按这个时间来推算，跨客户端测试网要在下个月能够顺利推出，才能在2020年2月、或者3月如期上线主网阶段0，创建信标链创世区块。

然而，由于阶段0的实现与规范的制定是同时推进的[6]，在互操作性实现以后，已经敲定冻结[7]的阶段0规范进行了完全解冻，发布最新的0.9.2版本[8]。规范在重新冻结前，需要在众多的以太坊2.0客户端中确定、实现并通过审计。而以太坊是一个庞大的开源项目，去中心化的特性让研发规范显得有些混乱、无组织，研究团队间也缺乏协调。种种情况让团队在应对规范的变化时造成大量的时间的浪费，因此，上文中的“跨客户端测试网如期推出”仍要打上一个问号。

阶段1：分片链Shard Chains|时间待定

在阶段1中将构建没有虚拟机EVM的分片，以分片链的方式为以太坊网络提供大规模的扩容性[9]。

阶段1分片链介绍截图  信息来源：EthHub

阶段1的推进之路也正经历一些推倒和重来。6月份时，阶段1大部分的规范已接近完成[10]。但在10月份，V神发布了Eth2分片链简化提议[11]，提议减少分片数量，以加速分片项目落地。根据这一提议，以太坊开发人员在最后一刻将分片从1024个减少到64个。目前，阶段1正在做将V神提出的分片链简化方案转化为规范形式的工作[12]。

此外，根据11月24日以太坊开发团队Quilt的开发人员Will Villanueva在一个播客节目中的公开言论，阶段1的规范可能会在阶段0的规范完成后再敲定，但具体时间尚无法确定。

阶段2：状态执行State ExecuTIon|时间待定

从本质上来说，阶段2是整个系统的“执行层”，它使分片链从简单的数据容器过渡到结构化状态，并引入智能合约，每个分片将管理一个基于eWASM虚拟机。这一阶段的重点是执行引擎(execution engine)、账户模型(account model)等，将开启状态执行(state execution)和计算(computation)。

阶段2介绍截图  信息来源：EthHub

目前这一阶段仍处于积极研发状态，还没有任何正式的规范[13]，也没有哪个团队能预计何时可以促成主网发布。不过根据unitimes的消息，在4月7日，以太坊核心开发人员Casey Detrio在ethresear.ch上发布了阶段2的一些新的想法[14]，让千头万绪的阶段2有了一个可能的落脚点，随后V神发布了阶段2的首个提案[15]和简化提案[16]，希望构建一个轻量级Layer1协议，然后重点关注分片链中的Layer2。

11月20日，Will Villanueva发表了一篇关于Eth2.0阶段2进展的长文[17]，详尽阐述了执行环境(EEs)的概念及如何实现Eth1到Eth2的过渡。随后，Will Villanueva在11月24日公开表示，目前包括其所在的Quilt团队在内有三个团队正在研究以太坊2.0阶段2。

然而，阶段2的实现并不简单。根据Will Villanueva的文章，目前为止，虽然阶段2已经有了初步的想法，近期无状态客户端（stateless clients）的拓展方面也有较大进展，但对于如何制定分片的基准和技术雏形以及如何在eth2的执行环境中构建智能合约（smart contracts）等难题，目前还没有给出明确的答案。

除外，以太坊2.0的进程中还存在许多不确定因素

首先，我们上文中提到过实现团队之间的协作问题，以问题#358为例，35个字段被重新命名，但Github的讨论区里并没有收到实现者的任何反馈。这些情况导致了混乱的发生，直接导致了许多时间被白白浪费掉。

同时，开发团队的资金问题令人担忧，根据区块链软件咨询公司Kyokan的Matthew Slipper＆Dan Tsui的报告[18]，9个以太坊2.0研究团队都表现出对开发的无限热忱，但这份热忱放在市场的现实上不堪一击。由于团队运转资金的来源单一，一旦以太坊基金会出现资金枯竭的情况，或者主要支持这些团队的实体（如ConsenSys或者Status）取消对他们资金的支持，那这些团队就可能不得不暂停开发。

加之最近以太坊的“后院起火”，以太坊基金会的Virgil Griffith因前往朝鲜参加了“平壤区块链和加密货币会议”，在11月30日，被美当局指控违反美制裁法并逮捕。随后V神澄清Virgil Griffith访问朝鲜是个人行为，以太坊基金会未提供任何形式的支持，并准备请愿书要求释放 Virgil Griffith。这无疑将以太坊基金会与这件事进行切割，以免受到牵连。但Virgil Griffith本身是以太坊 2.0的共识机制Casper FFG的共同开发者，作为以太坊项目的重要开发人员，其对以太坊后续发展造成的影响也令人担忧。

因此，尽管以太坊初创企业ConsenSys的创始人Joseph Lubin在开发者大会Devcon V上表示，以太坊2.0阶段0将于2020年第一季度启动，阶段1和阶段2将于2020年底同时推出。但实现团队之间的协作、开发团队的资金问题等问题，让以太坊后续发展愈发扑朔迷离，加之阶段2尚无正式规范，参照阶段0规范的屡次修正调整，预计在阶段0进入测试之后，阶段1、阶段2可能还需要至少一年多的开发时间，这也让以太坊2.0的问世遥遥无期。