Golden Hard Core｜Comprensión integral de la tecnología clave de Ethereum 2.0: escalabilidad

Dado que el ETH depositado en el contrato de depósito de Ethereum 2.0 alcanzó el umbral de 524 288 el 24 de noviembre, es básicamente seguro que la cadena de balizas de Ethereum 2.0 se lanzará el 1 de diciembre de 2020 según lo programado. Esto también significa que Ethereum se moverá oficialmente hacia PoS y la expansión en la capa capa 1. En el futuro, es posible que las aplicaciones descentralizadas en Ethereum ya no tengan que sufrir las altas tarifas de gas experimentadas durante el auge de DeFi en el verano de 2020. El escalamiento es fundamental para Ethereum, porque la visión de Ethereum es servir como una plataforma de código abierto pública y global para aplicaciones descentralizadas en las que cualquiera pueda participar. Para convertirse en la infraestructura de la próxima generación de Internet y satisfacer las necesidades de los principales usuarios de Internet, la expansión de la capacidad es una opción inevitable. La expectativa de Vitalik Buterin para Ethereum es convertirse en la computadora del mundo, pero Ethereum 1.0 adopta el mecanismo de consenso PoW, y su TPS es solo alrededor de 15, lo que no puede asumir la gran responsabilidad de la computadora del mundo en absoluto. Vitalik Buterin dijo una vez: "Ethereum 1.0 es un intento incesante de varias personas para construir una computadora mundial; Ethereum 2.0 finalmente se convertirá en una computadora mundial". Mirando hacia atrás en la historia de Ethereum, Vitalik publicó el libro blanco de Ethereum en enero de 2014, y en julio de 2015 se creó la red principal Ethereum 1.0. Sin embargo, en el mismo mes en que Vitalik publicó el libro blanco de Ethereum, publicó un blog sobre el algoritmo de consenso PoS Slasher, y ya estaba discutiendo seriamente el futuro de Ethereum de PoW a PoS. En marzo de 2015, antes de que se lanzara la red principal de Ethereum, la comunidad de Ethereum ya había planificado la ruta técnica futura de Ethereum en etapas: Frontier, Homestead, Metropolis y Serenity, y llegó a un consenso para cambiar de PoW a PoS en la fase Serenity. Para impulsar a los mineros a cambiar de PoW a PoS, la red blockchain de Ethereum 1.0 también instaló deliberadamente una "bomba de dificultad". En 2015, Vitalik y la comunidad de desarrollo de Ethereum comenzaron a probar el muestreo aleatorio (Random Sampling), que supuso un gran avance para la aplicación de la tecnología de fragmentación en la cadena. En 2017, se completó un gran avance en la prueba de disponibilidad de datos, lo que demuestra que la fragmentación es una solución de expansión factible. Se puede decir que Ethereum 2.0 es el Ethereum real en la mente de Vitalik. Aunque en el camino técnico específico, Vitalik también está mejorando constantemente sus puntos de vista. Por ejemplo, recientemente Vitalik dijo que las estrategias de expansión a corto y mediano plazo de Ethereum (1.0 y 2.0) se centran en Rollup. Primero revisemos la hoja de ruta de Ethereum 2.0. Como se mencionó anteriormente, se han planificado cuatro fases de desarrollo desde el lanzamiento de Ethereum: Frontier, Homestead, Metropolis y Serenity. Serenity es la etapa de Ethereum 2.0, y su mayor cambio es la transición completa de PoW (Prueba de trabajo) a PoS (Prueba de equidad). Para este cambio, Ethereum 2.0 debe dividirse en al menos tres fases: Fase 0: Cadenas de balizas, Fase 1: Cadenas de fragmentos, Fase 2: Transferencias de fragmentos cruzados, llamadas de contrato, reemplazo de eWASM Ethereum Virtual Machine (EVM), etc. cada etapa mejorará el rendimiento de Ethereum de diferentes maneras. Fase 0: La primera fase de Ethereum 2.0 implementará "Cadenas de balizas". La cadena de balizas almacena y gestiona el registro de los nodos de validación e implementará el mecanismo de consenso de prueba de participación (PoS) de Ethereum 2.0. La cadena Ethereum 1.0 PoW se ejecutará junto con la nueva cadena Ethereum PoS para garantizar la continuidad de los datos. La Fase 0 de Ethereum 2.0 se lanzará en 2020 y la Fase 1 se espera para julio: la Fase 2 de Ethereum 2.0 podría lanzarse en 2021. La principal mejora de la Fase 1 es la integración de Shard Chains. Las cadenas fragmentadas son un mecanismo de escalado en el que la cadena de bloques de Ethereum se "divide" en 64 cadenas diferentes, lo que permite transacciones, almacenamiento y procesamiento de información en paralelo. Según la estimación más conservadora, su rendimiento alcanzará 64 veces el de Ethereum 1.0. Phas2: La tercera fase de Ethereum 2.0 puede comenzar en 2021 o 2022. En comparación con la Fase 0 y la Fase 1, la definición de la Fase 2 aún no está clara, pero implicará agregar cuentas de Ethereum y permitir transferencias y retiros, implementar transferencias entre fragmentos y llamadas de contrato, y crear un entorno de ejecución para que Ethereum 2.0 pueda Cree aplicaciones escalables encima, e introduzca la cadena Ethereum 1.0 en Ethereum 2.0, y finalmente cierre la prueba de trabajo. El lanzamiento de la red principal de la cadena de balizas Ethereum 2.0 marca el lanzamiento oficial de Ethereum 2.0. ¿Qué es Ethereum 2.0? Ethereum 2.0, también conocido como Eth2 o "Serenity”, es la cuarta fase de la cadena de bloques Ethereum planificada, y también es un rediseño completo. El mecanismo de consenso pasará de PoW (Prueba de trabajo) a PoS (Prueba de participación). ). Las cuatro fases en la planificación de Ethereum son: Frontier, Homestead, Metropolis y Serenity. ¿Cuál es la diferencia entre Ethereum 1.0 y Ethereum 2.0? Ethereum 2.0 introducirá dos mejoras importantes que no existían en Ethereum 1.0: Prueba de participación (PoS) y Shard Chains. El mecanismo de consenso de Ethereum 1.0 es la Prueba de trabajo (PoW). PoW depende de que los mineros usen electricidad para impulsar los cálculos de la máquina de minería física para generar la cadena de bloques de Ethereum. PoS no depende de mineros y electricidad, sino de nodos de verificación (mineros virtuales) y depósitos de ETH para generar bloques. La cadena de fragmentos es un mecanismo de expansión que puede mejorar en gran medida el rendimiento de la cadena de bloques de Ethereum. Shardchains "dividirá" la cadena de bloques de Ethereum, distribuyendo las responsabilidades de procesamiento de datos a muchos nodos. Esto permite que las transacciones se procesen en paralelo. Cada cadena de fragmentos es como agregar un carril, actualizar Ethereum de un solo carril a una autopista de varios carriles. Se espera que las cadenas de fragmentos se lancen en la fase 1 de Ethereum 2.0. ¿Qué pasará con Ethereum 1.0? Según el plan, cuando se lance la primera fase de Ethereum 2.0, Ethereum 1.0 se convertirá en el primer fragmento de Ethereum 2.0. Hasta entonces, Ethereum 1.0 seguirá manteniendo el statu quo. ¿Habrá tokens de Ethereum 2.0? No hay nuevos tokens ETH. ¿Cómo participar en el staking de Ethereum 2.0? Los titulares de ETH pueden participar en el staking de Ethereum 2.0 y obtener recompensas de dos maneras. 1. Los titulares de ETH pueden hipotecar 32 ETH para ejecutar su propio nodo de verificación. Necesita depositar 32 ETH en el contrato de depósito (Contratos de Depósito) en Ethereum 1.0. Este proceso es irreversible. Ejecutar su propio nodo de verificación significa que tiene la responsabilidad de verificar y organizar los bloques, y no hacerlo puede resultar en la pérdida de ETH. 2. Los titulares de ETH hipotecan ETH a través de proveedores de servicios de participación o se unen a grupos de minería de participación, y cualquiera puede obtener recompensas de participación en proporción. ¿Cuáles son los riesgos de convertirse en un validador de Ethereum 2.0? La ventaja de convertirse en un nodo de verificación es que puede obtener recompensas ETH. Sin embargo, existe un mecanismo de "castigo" en Ethereum 2.0, por lo que existe el riesgo de pérdida de ETH hipotecado. La primera forma en que un validador puede perder ETH es desconectarse y no poder realizar sus funciones correctamente. Esto produce una penalización relativamente leve, casi igual a la posible recompensa. Otra forma en que un validador puede perder fondos es publicar información contradictoria. En tales casos, los validadores son severamente penalizados y expulsados ​​del sistema. El monto del castigo es entre 1 ETH y todas las hipotecas. El castigo detallado depende de factores específicos. ¿Cuánto ETH se necesita para iniciar la cadena de balizas? Para iniciar la cadena de balizas, se requerirán al menos 16 384 nodos de verificación, lo que equivale a apostar 524 288 Ethereum. La cadena de balizas no comenzará a distribuir recompensas hasta que se alcance el umbral de fundación. ¿Qué pasa con el ETH actualmente en poder? No necesita hacer nada con el ETH que tiene actualmente. Sigue estando completamente disponible en la cadena Ethereum 1.0. En algún momento, la cadena Ethereum 1.0 se convertirá en parte de Ethereum 2.0, y las tenencias de ETH seguirán funcionando como lo hacen ahora, sin necesidad de realizar ninguna acción. Para aquellos que quieran participar en la hipoteca, pueden optar por convertirse en un nodo de verificación en la cadena de balizas Ethereum 2.0 depositando su ETH en los Contratos de Depósito en la cadena Ethereum 1.0. Luego se convierte en el saldo del validador en la cadena de balizas Ethereum 2.0. Este proceso es irreversible. Durante la Fase 0, estos EHT no se pueden gastar y los validadores tendrán que esperar hasta la Fase 2 para retirar estos ETH a fragmentos específicos, momento en el cual el ETH apostado y las recompensas resultantes estarán completamente disponibles en Ethereum 2.0. ¿Quién está desarrollando Ethereum 2.0? El desarrollo de Ethereum 2.0 está dirigido y coordinado principalmente por el equipo de investigación de la Fundación Ethereum, y hay cientos de desarrolladores. La especificación Ethereum 2.0 se mantiene en la página Github de la Fundación Ethereum. Actualmente hay 9 equipos separados que crean clientes Ethereum 2.0 para diferentes casos de uso en una variedad de lenguajes de programación diferentes. Los nueve equipos son ChainSafe Systems, PegaSys, Parity Technologies, Prysmatic Labs, Sigma Prime, Status, Trinity, Nethermind y Harmony. ¿Por qué la gente hipoteca ETH2.0 para participar en el lanzamiento de la red principal de Beacon Chain? Una de las razones más importantes es la expectativa de rendimientos estables con un riesgo relativamente bajo. Si solo se depositan 524 288 ETH, entonces su ingreso APR puede alcanzar el 21,6 %; si el ETH que participa en la promesa alcanza los 2 450 000, su tasa de retorno puede alcanzar el 10 %; incluso si el ETH bloqueado llega a 10 000 000, su ingreso APR también puede alcanzar el 4,9%, muy superior a los ingresos por almacenamiento ETH de otros protocolos DeFi. El APR aquí se calcula en ETH, y a medida que aumenta el precio de ETH, su APY real puede ser mayor, lo que alentará a más personas a comprometerse con ETH. La cadena de balizas utiliza el algoritmo de consenso POS, que es la infraestructura de Ethereum 2.0. En la segunda fase de Ethereum 2.0, la cadena de fragmentos operará con la ayuda de la cadena de balizas. La forma en que funciona la cadena de balizas es que a cada fragmento se le asigna aleatoriamente diferentes validadores para publicar bloques, y a cada cadena de fragmentos también se le asigna un comité. El papel de este comité es votar sobre los bloques producidos por validadores de cadenas de fragmentos. Los bloques de la cadena de fragmentos deben ser aprobados por más de la mitad de los miembros del comité. La cadena de fragmentos también puede usar la cadena de balizas para completar operaciones de fragmentos cruzados. Después de que se lance la cadena de balizas, se ejecutará en paralelo con la cadena Ethereum 1.0 y dependerá del estado de la cadena Ethereum 1.0 durante este período. La cadena de balizas utiliza el algoritmo PoS. En el algoritmo PoS, la probabilidad de que cada minero genere un bloque es proporcional a la equidad del minero. Sin embargo, todos los mineros en la cadena de balizas en realidad tienen los mismos derechos. Cada minero solo puede hipotecar 32 ETH a la cadena de balizas. Para convertirse en un validador de cadena de balizas, debe enviar transacciones a Contratos de depósito en Ethereum 1.0, lo que requiere que tenga 32 ETH. El método público (método público) de los contratos de depósito en Ethereum 1.0 tiene dos parámetros: Pubkey, la clave pública de firma del verificador en la cadena de balizas Withdrawal_credentials, que se utiliza para recuperar el ETH comprometido en el futuro. contrato, el contrato devuelve un evento de registro (evento de registro), y la cadena de balizas será notificada automáticamente de los eventos en la cadena Ethereum 1.0. La cadena de balizas marcará los validadores recién agregados como "Validadores pendientes". Después de un período de tiempo, se convertirán en validadores activos (Active Validators), lo que significa que pueden participar en la generación de bloques. La cadena de balizas penalizará la inactividad a largo plazo o los malos validadores. Cuando los derechos e intereses del validador se reduzcan a 16ETH, no podrá participar en la operación del protocolo POS. Finalmente, las balizas excluirán a los validadores con apuestas por debajo de 16ETH. Los bloques de Beacon Chain deben mantener la siguiente información: Validadores inscritos Validadores en espera, estas cuentas se agregarán a la lista de validadores Validadores activos, estas cuentas se agregaron a la lista de validadores Validadores de salida, estas cuentas dejan la lista de validadores ronda Verificador de información de consulta voto número aleatorio, utilizado para seleccionar al azar el proponente y la selección del proponente del comité Antes de enviar el bloque, el verificador debe ser seleccionado como proponente. El derecho a enviar el siguiente bloque en Ethereum 1.0 depende del poder de cómputo de los mineros. Si el poder de procesamiento del minero es grande, es probable que el minero sea seleccionado como productor del siguiente bloque. En Ethereum 2.0, la selección de nodos productores de bloques se basa en números aleatorios; es difícil generar números aleatorios de alta calidad en el sistema blockchain. Sin embargo, el protocolo POS requiere que la fuente de números aleatorios sea distribuida, verificable, impredecible e insustituible. Los proponentes se seleccionan de un conjunto de validadores utilizando números aleatorios, lo que hace imposible que los validadores sepan quién fue elegido. Esto evita que se confabulen para lanzar un ataque. Se genera un bloque cada 6 segundos en la cadena de balizas. Estos 6 segundos también se denominan intervalos de ranura. Durante cada intervalo, el proponente elegido recopila todos los votos de los validadores de bloques anteriores en la cadena de balizas y los usa para formar un nuevo bloque. El comité debe votar sobre el bloque propuesto por el proponente antes de que pueda ingresarse en la cadena principal de la cadena de balizas. El comité puede votar sobre los bloques propuestos por el proponente, y los bloques votados pueden recibir la confirmación final. Idealmente, si los votos pueden recolectarse rápidamente, los miembros del comité deberían ser todos validadores activos en el sistema. Reglas de selección de la cadena principal En Ethereum, la cadena más larga está determinada por la potencia informática, mientras que la cadena de balizas de Ethereum 2.0 utiliza el algoritmo POS. Por lo tanto, se requerirá un conjunto diferente de reglas para determinar la cadena bifurcada (nota: la cadena principal) que todos deben seguir. La cadena de balizas resuelve este problema utilizando LMD GHOST (Último mensaje controlado por GHOST). Este método implica un algoritmo que funciona en base a mensajes o, en otras palabras, a través de votaciones. En términos generales, la cadena bifurcada con el mayor número de votos se considerará la cadena principal. Una cara sonriente representa la información de votación. El número en cada bloque representa el número total de votos, que es el peso del bloque.

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