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以太坊1.0的性能和可持续性

2020-02-01 12:09:00作者:Josh Stark来源:白话区块链
以太坊2019年度报告

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以太坊1.0的性能和可持续性

我们上面介绍了每个应用程序-从数亿美元的DeFi协议、到DEX、到企业应用 - 都在当今的以太坊协议和当今的以太坊客户端上运行。

今年,“以太坊1.0”及其支持的客户端,获得了自2016 年以太坊Homestead版本以来的一些最重要的升级。这些更新,开始解决状态增长、客户端同步时间、客户端磁盘IO(读写)、吞吐量和发行等问题。2019年部署的EIP(以太坊升级提案)数量超过任何一年。

1.GETH

以太坊的主要客户GETH今年获得了重大升级。GETH团队在7月发布了v1.9.0,其中包括重大的性能改进和许多新功能。今年,GETH团队将整个节点快速同步的时间减少了一半,降至约4小时,并且将磁盘IO(读写)提升了10倍。

GETH团队因不断改进为以太坊提供支持的主力客户端软件而获得了非凡的声誉。虽然这项工作可能不会总是受到新的突破性应用程序或理论研究领域的关注,但正是这项工作使以太坊成为可能。

2.ETH 1.X

在2018年11月的Devcon4上,一群核心开发人员开始非正式地讨论如何使以太坊1.0在状态大小、同步时间和磁盘IO(读写)方面更具性能。

虽然长期目标是向ETH2.0.0迁移,但在那之前以太坊必须保持可持续发展。

在Devcon之后的几个月中,该计划被称为“ ETH 1.X”。

尽管许多人以此为契机,就如何更改EVM(虚拟机)提出了各种各样的想法,但从根本上说,核心目标始终是通过状态租金、无状态客户或重新定价Gas等想法,实现可持续性。目的是对以太坊1.0的全面改进。

以太坊的最大吞吐量从每秒约25个交易,增加到约38个。这是通过将区块限制提高到1千万Gas来实现的,而区块时间则减少到伊斯坦布尔硬叉之后的13秒。EIP-2028通过将tx输入中单字节的成本从68 gas降低到16 gas,也为这一改进做出了贡献。

Alexey Akhunov建议对奇偶校验进行客户端优化,从而可以在不相应增加叔块奖励的情况下增加块限制。结果,叔块的奖励在2019年暴跌。

 

资料来源:Etherscan

 

以太坊的新ETH发行量在2019年下降。经过君士坦丁堡硬叉发行,每块从3个ETH下降到了 2 ETH。此外,由于叔块赢得了部分奖励,叔块奖励的下降也降低了发行量。

结果,比特币和以太坊现在具有相似的发行率,而当网络完全权益证明(POS)时,ETH的计划发行率将再次下降:

 

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来源:Eric Conner

 

为了解决长期可持续性问题,2019年在ETH1.0 的“ 无状态 ”模型研究方面取得了重大进展。年初考虑的其他方法(如状态租金)已被取消优先级。

无状态模型的目标是减少每个节点必须存储的状态数据量。使用默克尔树之类的简单技术,我们可以提供“块见证”来证明特定块中的特定数据,而无需客户端保留该块的状态数据。

许多节点仍将保持完整状态,但是使用这些技术,我们可以允许某些节点存储较少的数据。

一个相关的项目是Beam Sync,它使用见证人将同步时间缩短到几分钟左右,同时在后台完成“完全”同步。除此之外,随着工作的进展,还将引入其他类型的“半无状态”客户端。

3.ETH2.0

以太坊的愿景一直是可扩展的权益证明(PoS)区块链。从加密货币的早期开始,很明显,尽管是技术上的飞跃,但工作量证明(PoW)仍然存在严重缺陷。

甚至对比特币能源使用情况的乐观估计,它都可以与葡萄牙或新西兰等国使用的能源总量相媲美。

迁移到权益证明,将消除这种能源浪费,并允许以太坊在不大幅增加世界能源消耗的情况下,增长数十年。

尽管即使在2015年,以太坊(ETHereum)迁移到权益证明的概述很清晰了,但完成细节却需要谨慎而艰巨的工作。

以太坊向权益证明的迁移(称为ETH2.0)花费的时间比许多人预期的要长。经过多年的研发,2018年该项目从研究主题转变为工程挑战。在2019年,多个独立团队共同开发启动了ETH2.0第一阶段所需的软件。现在毫无疑问,ETH2.0将于2020年投入生产。

像任何优秀的开源项目一样,ETH2.0也被公开构建。对于那些不熟悉开源软件开发的“ 集市 ”模型的人,或者对单个客户团队控制的加密货币更熟悉的人,此过程似乎很混乱。

ETH2.0是一个大型项目,将在数年内分阶段推出。

第一阶段-阶段0-预计于2020年第二季度启动。这涉及启动信标链,该信标链是ETH2.0的“骨干”。然后,阶段1引入了分片链,这些分片链由基础信标链保护。在阶段2中,系统整合为一个功能整体。分片链可用于交易和智能合约,以及当今以太坊用户熟悉的所有核心功能。

在2019年年初,激励了9个独立团队开始实施第0阶段的信标链。到年底,ETH2.0开始看到成熟的测试网。

随着ETH2.0越来越清晰,广大的开发人员社区能够提供反馈和批评,从而做出了调整。

具体来说,在Devcon之后不久,Vitalik发表了几条注释,建议对第一阶段进行更改,以减少分片之间交互的复杂性。

关于实施第1阶段和第2阶段的最佳方法以及如何最好地将现有的以太坊区块链迁移到ETH 2的讨论仍在进行中。目前,有一些提案正在辩论中,以使ETH1.0成为ETH2.0的第一个分片,处于阶段1和2之间。也有各地积极辩论,敲定目前ETH1.0的工作量证明链与ETH2.0’s信标链,这将使减少ETH发行更早化。

同时,第1阶段的数据可用性将使第2层解决方案(如汇总和状态通道)蓬勃发展。例如,汇总的潜在吞吐量(已经可以促进ETH1.0上的2,000–3,000 tps的吞吐量)将增加约100倍。ETH2.0即将到来,准备在2020年开始封存。

4.第二层和脱链技术

所有第2层技术背后的想法是,我们可以在“链外”执行昂贵的计算,同时仍保留以太坊的特征性安全保证。这个“第二层”,可以比以太坊主链更快地处理交易或计算,从而带来整体上更具可扩展性的网络。

在2018年末,Barry Whitehat 提出了ZK Rollup。基本思想是,我们在链下执行许多事务,并将它们“捆绑”在一起。然后使用简洁的零知识证明(SNARK)验证该“汇总”的交易组,该交易确认每笔交易均由所有者正确签名,从而防止了任何无效或操纵的交易。

在2019年初,多方面的工作使这个想法朝着新的方向发展。6月,John Adler&Mikerah发表了他们关于“ 最小可行合并共识 ”的工作,与此同时,Plasma Group也于7月发表了他们关于“ 乐观虚拟机 ”的工作。

最终,研究团体选择了“乐观汇总”来描述此类技术,这与Vitalik在2014年博客文章中最初称为“影子链”的想法相似。Vitalik在八月的博客文章中总结了这一研究领域。

乐观汇总使用与ZK Rollup类似的“捆绑”交易技术,但是使用不同的机制来“证明”交易。乐观汇总不使用零知识证明(SNARK),而是使用一种加密经济学机制,该机制使系统“乐观地”假设没有无效交易,同时仍能捉住、防止和惩罚尝试的人。

十月份,Plasma Group发行了一个演示,该演示使用Optimistic Rollup在Devcon上提供了Uniswap的闪电般快的版本,称为Unipig

ZK Rollup和乐观汇总具有不同的优缺点。

乐观汇总在短期内更容易实现,并且足够灵活以用于不同的应用程序。
但是,ZK Rollup从长远来看具有更大的潜力,但是由于使用零知识证明,因此更加专业化,并且在用于各种应用程序之前需要更多的研发工作。

同时,状态通道进入了一个发展程度不那么性感但同样重要的阶段。在没有突出的研究问题的情况下,几个团队致力于实现可行的框架,应用程序可以使用该框架,来支持频道化应用程序。

7月,主要的状态渠道团队在ETH NewYork开会,讨论统一标准,并确保互操作性。这导致了一个统一的规范的发布,简称为State Channels。Counterfactual和Magmo合并了他们的工程团队,用新的联合项目,取代了自己的品牌,并继续取得工程进展。

状态通道项目今年在主网上启动。3月份,Connext(小额支付平台)推出了Dai Card,这是一个基于浏览器的简单付款系统,基于渠道运行。9月,Connext将其平台的v2.0发布到了主网,该主网基于现已统一的State Channels代码库。

这些到底是意味着什么?

这篇文章并不全面。以太坊上有太多事情需要跟踪,即使你每周写一则新闻通讯也是如此。

其他需要注意的事项:

  • 智能钱包推出并吸引了人们的注意。智能钱包使用智能合约,来实现访问和控制逻辑,从而使钱包更加有用。例如,这可以实现多因素身份验证,对事务进行“批处理”以便于使用,并在丢失密钥的情况下,实现更好的恢复方法。此类别中的三个著名参与者是Argent,Dharma和Gnosis Safe。

  • 大型以太坊钱包用户量持续增加。Chrome浏览器商店中的Metamask 安装量超过100万,并推出了移动版本。Brave,基于以太坊的浏览器,截至12月,突破1000万月活跃用户,并达到了超过35万个“出版商”在用其小额支付平台。

  • 预测市场稳步发展。Augur持仓者从$ 1.3亿到$ 2.7亿翻了一番,Gnosis的预测市场发布了阿尔法版本,Numerai的擦除协议上了主网mainnet。

  • 以太坊名称服务(ENS)推出了新的永久性注册服务商,使ENS名称成为NFT兼容,并且用户在其两个注册服务商合同中,共支付了35万美元的费用。这大约等于2019年使用Dash,Monero、NEO、Bitcoin Cash和Bitcoin SV所支付的总费用。

  • 以太坊社区扩大了其资助公共物品的能力。MolochDAO推出,Gitcoin赠款吸引了社区的注意,以太坊基金会的赠款计划作为生态系统支持而重生。

  • ETHereum.org重新启动,以太坊社区已将其翻译成20种语言,而该站点有100多个贡献者

 

 
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后记

如果你仅关注通用加密货币新闻,你可能会认为2019年是令人失望的一年。市场横盘整理,新的基础链协议发布令人失望,并且以往被大肆宣传的区块链行业新闻似乎从新闻头版消失了。似乎加密货币快要死了。

但是,如果你已经读了这么多内容,那么应该很容易理解为什么以太坊社区不是这种观点。

在2019年,很明显,应用程序层有足够的实际活动,使我们对以太坊朝着正确的方向发展充满信心。在协议级别进行的工作,意味着ETH1.0可以在中期持续发展,并且在ETH 2.0上取得的稳定切实进展。这使人们相信,以太坊有朝一日可以扩展到数十亿用户。这是一个严酷的冬天,但是以太坊的生态一直在继续发展。

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