一文了解ETH2.0信标链和分片技术

该栏目由全球顶尖的区块链研究机构中币(ZB)研究院推出的区块链热点科普课程,由中币运营主编树莓带领国内外区块链专家学者、技术极客和行业精英,钻研区块链当前热点项目,结合深刻的分析和有趣鲜活的案例,并采用多媒体录制方式呈现给广大区块链爱好者。该课程兼顾圈外新手小白,和圈内投资者的思维方式,兼顾深刻和有趣,实时性和重要性合一,力求达到深入浅出,“食”之有味也。 

12月1日,ETH2.0的信标链(Beacon Chain)终于上线了,对于以太坊持有者是一个非常好的消息。ETH价格也顺势飞升,突破630USDT。但好景不长,第二天便跌回阻力位600美元以下。

上一期树莓讲了ETH2.0的共识机制为PoS,PoS是ETH2.0区别于ETH1.0的一个重要的不同之处。结合了PoS的信标链,也对以太坊的应用和治理生态产生极大的影响。本期的主题是信标链和分片技术。信标链对ETH2.0十分重要,它是ETH2.0的骨架,未来所有的功能都会在信标链上逐渐加上,最终形成ETH2.0公链。

采用了PoS共识的信标链在上线之后,所有用户可以向在当前以太坊网络上部署的智能合约发送ETH1.0代币进行质押,换取信标链上的代币BETH(Beacon ETH),从而参与信标链的PoS的质押挖矿。

说到质押挖矿大家可能就精神了,可是信标链究竟是什么呢?我们凭什么要往信标链上发送代币?这样会有风险吗?这些也许是大家心中的疑惑。那么今天树莓将带领大家了解信标链和分片技术这两个概念。信标链和分片技术是两个紧密关联的概念,为了能让大家能更容易地了解信标链,先了解分片技术则是必要的。 

分片技术

去年关于以太坊网络手续费的争议特别多,由于网络日渐拥堵,以太坊的矿工费逐渐提高,甚至一度高到让人无法接受,如发送一个ETH则需要0.032个ETH(按3000元一个ETH算的话就是96元)作为手续费。于是人们开始讨论以太坊网络的扩容问题是否能够得到解决,如果不能,以太坊就没有未来可言。

事实上,以太坊联合创始人V神比任何人都更早发现这个问题。在2018年6月中国举行的一场以太坊技术及应用的会议中,V神分享了分片技术的最新进展。

分片的目的实际上就是扩容,以提高网络处理事务的效率。当前以太坊网络的可延展性不足,美妙执行事务的数量大概为30,远不能满足网络的需求。比如一个以太猫(一个区块链游戏)就能在几天内把以太网络堵死,导致全网崩溃。

当前区块链网络处理速度慢的原因是每个节点都要处理系统中的所有交易,这样可以保证系统的安全性和去中心化。但这种方式带来的好处实际上是牺牲了系统的可延展性,内存不足、交通拥堵的问题就随之而来。那么,有没有更好的解决方案,既能保证安全性、去中心化程度,又能解决网络拥堵问题?分片技术就这样应运而生。

我们可以用一个很形象的例子来比喻以太坊网络和分片技术。我们把以太坊比作一个人流量很多的大超市,在它扩容之前,只有一个收银台,大家都得在同一个地方排队结账,十分耗时,之后超市改造,平行出10个收银台,这10个收银台的数据是共享汇总的,用户选择任意收银台结账都会被记入总账,这样结账的人流就被疏散成10份,效率大大提升。

以太坊地址

我们先看一下以太坊的地址格式。大家可以打开中币APP,在充值资产页面选择ETH查看地址:

0xd46f1b4d86320ff0beb8cdbb3cd0e031af169d0b

所有的以太坊地址开头两个字符都是0x,代表了使用的是十六进制。从第三个字符开始才没有规律,而每个字符的范围是0到9的阿拉伯数字,或者英文字母a到f。每个字符都有16个可能性。

以太坊地址的分类

如果你要对以太坊地址进行分类,你可以从第3个字符开始分,因为刚刚说了,所有以太坊地址都是0x开头的。如果你只看第3个字符来分类,那么你可以分成16组,对吧?第三个字母是1的一组,是2的一组,是英文字母a的一组,是b的一组……以此类推。如果你从第3个字符到最后一个字符也区别分类,那地址分类就太多了,片区过于冗杂和繁多,不适用于当前以太坊网络的交易量。

分片

第1阶段,以太坊2.0有64个片,这意味着以太坊只选择了地址的第3和第4个字符来分类。比如0xa开头的都属于同一分片,0xab开头的也属于同一分片。

从定义来讲,分片就是所有打包了同一类地址交易的区块,并且同一分片只打包一类地址的交易。按地址分类后,ETH2.0的节点、钱包、各种软件,以区块的设计,就可以区别对待各类的地址的交易。

跨片

分片之后,同一个片区的地址交易,只需要在片区内相互发送就可以了,无需联动其他片区,能够大大提高整个网络的处理效率。那如果是跨片区发送交易呢?这里就要用到信标链了。

每一个片区都有且只有一个区块,这些区块组合起来就形成了信标链。信标链能够帮助不同片区的地址跨片通信和交易。比如a片区的地址要发送1个ETH到c片区的地址,方法就是a片区的地址把要发送的1个ETH发到自己片区的信标链区块上,而信标链有一个叫状态转换函数的东西,这个函数会把那1个ETH发到c片区的信标链区块上,然后再转发到收款地址上。

所以信标链就是这么回事。因为信标链属于第0阶段,分片技术属于第1阶段,所以虽然目前信标链上线了,但是交易等功能还没开放。ETH2.0实际进展的突破还需要等到第2阶段的完成。

 

尽管只是完成了第0阶段,但是已经让人感到十分期待了。信标链推出之后,用户就可以正式参与信标链的PoS质押挖矿了。但是需要注意的是,用户发送抵押的ETH1.0代币会锁定在现在的以太坊区块链上等待销毁且不可取回。因此用ETH换取BETH的是单向不可逆的。此外由于当前第0阶段的信标链还没有转账功能,所以BETH不能在交易所交易。


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