【区块链科普】以太坊2.0系列 1 —— 从分片和信标链说起
11月24日，以太坊2.0信标链质押数量突破启动最低限额524288 ETH。根据网络规定，以太坊2.0信标链将于12月1日正式启动。鉴于很多小伙伴想要了解以太坊2.0以及如何参与质押，接下来一段时间，CoinEx Wallet科普课堂将推出一系列文章，为大家介绍以太坊2.0。
2017年的大牛市结束后，区块链世界几乎每年都能听到所谓“公链元年”的说法，近三年来也涌现了无数号称“以太坊杀手”的公链，但这些“杀手”最后基本都用实力证明了自己不行，以太坊才是永远的神。
尽管也曾坠入低谷，遭遇过各路项目方的抛售潮，可以太坊依旧是区块链世界使用率最高的公链。当然，以太坊也不是没有缺点，它最大的痛点就是可扩展性。
从2017年的ICO、加密猫，到2018年Fomo3D，再到2020年的DeFi，以太坊发展历程上的每一次热潮，都会遭遇网络拥堵。从某种程度上说，网络拥堵和高昂手续费是以太坊发展路上最大的绊脚石。
区块链的不可能三角
经济学中有一个著名的“三元悖论”，由加拿大经济学家蒙代尔提出，指货币政策独立性、资本自由流动与汇率稳定三个目标不可能同时达成。
而在区块链世界，大家更熟悉的“三元悖论”或者说“不可能三角”指的是一个区块链网络难以同时达成去中心化、可扩展性、安全性三个目标。
以太坊现网就是通过牺牲了可扩展性，满足去中心化和安全性两个条件，但也导致TPS较低。
以太坊2.0，也被称为Eth2或以太坊宁静（Serenity）阶段，是以太坊区块链的下一次重大升级。以太坊2.0的本质在于提高以太坊的可扩展性，最大的改变在于共识机制从PoW转向PoS和引入分片概念。
可扩展性的解决方案——分片
分片（Sharding）是指将区块链网络中的节点分成若干个相对独立的分片，单个分片处理规模较小的事务甚至只存储部分网络状态，多个分片并行处理事务，理论上整个网络的吞吐量将会提升。
举个例子，我们可以将一个区块看成一整块大面包，而分片的过程就像是切面包片。原本想要吃掉这一整块面包只能一个人慢慢啃，通过将其切片，我们可以将面包片分给很多人，每人吃一片，也就是所谓的并行处理，面包被消灭的速度大大提升。
从时间线上看，分片将原有区块链中的交易或状态信息按一定规则分配到n个分片中，各个分片各自形成一条链来分别处理原始区块链中的事务，因此在理论上，分片可以将原始区块链的性能提升n倍。
通过分片将以太坊区块链「拆分」，可以将数据处理的职责分配给多个节点。这样一来，交易就可以并行而不是连续地处理。每条分片链就像新添加了一条车道，将以太坊从单车道升级为多车道的高速公路，更多车道和并行处理会带来高得多的吞吐量。
以太坊2.0的灯塔——信标链
分片有一个关键问题，就是任务的分配及众多分片链之间的交互。
我们前面说了，分片就像是多条车道，可以想象，如果没有交通规则，没有路标和红绿灯，多车道的交通会多么混乱。同样道理，分片也需要拥有“交通规则”来分配任务、辅助多分片之间完成交互。
不同于车道，分片链相对独立，如果分片链之间直接相互交流会大幅提升网络复杂度，不利于提高效率。因此，以太坊2.0引入信标链对分片链进行管理。
信标的英文是 Beacon，本意即信灯塔、灯标。
如果我们将以太坊2.0看成是一个处理各类货物的港口，那么信标链就是港口的灯塔，指挥、调度所有进港、出港的货轮；而分片链就是一艘艘货轮，负责实际货物的运输工作。
信标链与分片链运行遵循以下原则：
1) 信标链不直接处理用户的转账、智能合约事务；
2) 各个分片链接受信标链的指挥，负责实际处理各类交易；
3) 每个分片链通常只处理本分片内的事务，当分片链间需要交互时，需要信标链从中协调
在以太坊现网（采用PoW机制）里，矿工通过完成出块、打包交易等动作获得激励，如果矿工在挖矿时没有贡献甚至作恶，就无法得到区块奖励和交易费，白白损失电力和挖矿设备等的沉没成本。
而以太坊2.0信标链将使用PoS机制来验证分片上的数据，信标链通过惩罚（penalty）或者罚没（slash）验证者质押的ETH来保证安全性。
下篇文章中，我们将为大家详细讲解以太坊信标链的运行机制，敬请期待～
