觀點：以太坊的路線圖應該改變嗎？
編者按：本文來自以太坊愛好者（ID：ethfans），作者：阿劍，Odaily經授權轉載。
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中文譯本
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Phase 0：以PoS 為共識機制的信標鏈
Phase 1：多條分片鏈
Phase 2：為所有分片增加執行功能
）中，Vitalik 明白地表示，路線圖已經發生了變化：（1）暫時不再強調Phase2 的重要性，Phase 1 致力於實現數據分片（shard data），供rollup 方式使用；（2）信標鏈將具備執行功能，即Eth1-Eth2 合併之後，信標鏈區塊將直接包含交易；（3）Phase 0 實現後的三大工作：輕客戶端支持、數據分片、合併，將並行推進，任一模塊只要準備好了就推出。
Phase 0：以PoS 為共識機制的信標鏈
Phase 1：多條分片鏈
Phase 2：為所有分片增加執行功能
Eth2.0 的三階段路線圖
Phase 0：以PoS 為共識機制的信標鏈
Phase 1：多條分片鏈
Phase 2：為所有分片增加執行功能
在過去兩年，廣為流傳的Eth2.0 路線圖規劃了三個依次序實現的組件：
Phase 0：以PoS 為共識機制的信標鏈
Phase 1：多條分片鏈
從這一路線圖可以清晰地看出，原來的以太坊2.0 的目標是打造一個“分片化執行（sharded execution）” 的系統，意思是：每個分片都有自己的狀態，這些狀態按各分片的狀態轉換規則來變更；變更後的狀態由信標鏈來敲定；由此，以太坊2.0 就成了一個多個分片可以並行處理交易的系統。這也意味著，以太坊2.0 是一個“共識” 和“交易處理（驗證）” 解耦的系統，被分配到各分片上的驗證者負責驗證交易和狀態的正確性；但這些狀態的敲定則依賴於信標鏈的epoch 敲定機制，兩個過程並不是完全同步的。
這種“PoS 信標鏈+ 多分片” 的架構，似乎也非常好地利用了PoS 算法本身的特點：為了解決No-thing-at-stake 問題（PoS 出塊不需要付出計算量，因此有資格出塊的賬戶會嘗試在不同的分叉上同時出塊，使系統分崩離析），以太坊2.0 所用的Casper 算法要求用戶先存入一部分押金才能獲得出塊資格，而如果驗證者濫用了出塊資格（比如同時支持兩個分叉），則會被罰沒押金；由此，像Casper 這樣的算法實際上在區塊鏈上創造了兩種可以相互溝通、但相互獨立變更的狀態：一種是普通用戶的狀態，另一種是驗證者的出塊權重狀態；共識過程以出塊權重狀態為基礎，達成共識也會更改出塊權重狀態；因此，共識過程先天獨立於用戶交易的驗證，可以解耦；對任意的交易批次及結果狀態而言，共識過程可以被抽象成一種“終局性敲定機制”，邏輯上，多分片並行執行於是成為可能。
至於其可擴展性，以太坊分片技術的命名“二次方分片（Quadratic sharding）” 透露了端倪：假設分片上的交易，其執行複雜性能夠被化約到與區塊頭驗證同樣的難度，則分片化執行的架構，可以使整個系統的處理能力，隨著參與節點處理能力的線性提高而呈平方級提高。通俗來說，如果參與網絡的節點（平均而言）在一段時間內能驗證4 個區塊頭，這就意味著，在參與一個分片時，節點們可以在同等時間內驗證4 筆交易，此時系統總處理量是4 條分片× 4 筆交易/分片= 16 筆交易；如果節點的處理能力變成了8（2 倍），則處理量會變成64 筆交易（4 倍）。
（1）存在一種技術，使得分片交易的驗證，可以簡化到與驗證區塊頭同樣的難度；
二級標題
（2）不存在跨分片的交易，即各分片內的交易是完全不會相互依賴的。跨分片的交易需要佔用多個分片的處理容量，也要佔據信標鏈的處理容量，會使可擴展性大打折扣。
關於（1），這個假設是有可能得到滿足的，無狀態性（statelessness）就是這樣的一種技術，它的思路是，在傳播交易（或者傳播區塊時），附帶交易所訪問狀態的證明（ witness），使得交易的驗證者無需持有交易執行之時的狀態數據，就能驗證交易的有效性。這一點極為關鍵，如果沒有無狀態性，參與分片驗證的驗證者就必須保存分片的狀態，因為驗證者會被不斷分配到不同的分片鏈上，那就意味著他們必須保存所有分片的狀態，在實踐中也就意味著他們要不斷下載所有分片的區塊並處理交易，從而使整個系統坍縮為一個大區塊系統（例：投入能處理16 筆交易的資源，處理16筆交易）。遺憾的是，至今，以太坊1.0 也沒有研究出足夠輕量的無狀態方法。
除了存疑的可擴展性，分片化執行還帶來了許多經濟上的有趣問題。例如，如果跨分片交易的處理時間超過一筆分片內交易的處理時間（這是必然的），這就意味著，不同分片上的ETH 價值也不會相同。就好像美國國內的1 美元，與美國國外的1 美元，實際上並不是同一種東西。不論有多少個分片，都至少會有兩種ETH 價格，一種，是那個金融應用最繁茂的分片（也就是Eth1 分片）上的ETH 的價格；另一種是其它分片上的ETH的價格；後者必須支付一定的手續費並付出一定的時間，才能換成前者，因此對前者必定有一些折價。同理，即使每個分片上都有uniswap，不同分片上市場的交易滑點也必定不相同，最終大家都會匯集到一個分片上，因為大家都在一起的時候，流動性最充沛，資金效率最高。某種程度上，可以認為跨分片交易的需要是很少的—— 但這也意味著，其它分片上閒置的交易處理容量，也根本沒有意義。
二級標題
分片化執行系統的技術難點，此處不再贅述，感興趣者可以自己想想分片化執行系統怎麼支付手續費的問題。但我在這裡想說的是，分片化執行系統的設計理念違背了大家的實際需要，也違背了事物的發展規律。全局狀態（可組合性），並不是一個問題，而正是大家需要的東西；正是因為以太坊使得所有金融應用都能瞬間組合，創造了一個價值可以零摩擦流通的空間，以太坊才有了變革世界的潛力；在協議層為價值流通創造摩擦，是自廢武功。有了一個良好的基礎層時候，應該想辦法維護這個基礎層，剩下的事情讓用戶自己選擇，讓生態自己演化—— 不要以為設計能設計出一個生態，過度設計只是給所有人強加成本。
分片化執行（Phase 2）的擱置，側面印證了其中的難度—— 在可預見的未來，這條道路無法產生令我們滿意的成果。儘管如此，我並不認為Eth2.0 的研究員們已經完全放棄了三階段路線圖，Vitalik 也還強調，變更後的路線圖，跟Phase 2 也是完全兼容的，只是Phase 2 不再具有優先級。
但是實際上，放棄分片化執行，才是以太坊應該選擇的道路。
二級標題
可執行信標鏈路線圖
沒了執行化分片，平方級擴展就無從談起了。那麼，這種“PoS Layer-1 + rollup + rollup 數據不佔據主鏈區塊空間” 架構的可擴展性如何呢？
結論
要解答這個問題，我們先來看看rollup 方案與主鏈的交互模式。
使用錯誤性證明的rollup（例如Optimistic Rollup）的方案則相反：任一人每次為合約公開交易數據時，都必須存入一筆押金，並斷言合約的新狀態根是YYY；此後一段時間內，任意其他人都能存入押金、發出錯誤性證明來挑戰該斷言；錯誤性證明即證明該批交易有瑕疵，或者交易處理後的新狀態根不是YYY；如果挑戰成功，則發布錯誤斷言的人會損失押金；如果一段時間內無人挑戰，則合約更新狀態根為YYY。
二級標題
結論
這兩種方案，都必須在鏈上發布數據，因此會佔用鏈上空間；而且，鏈上空間的大小，決定了rollup 系統在單位時間內的處理量（即TPS）。想得更深一些，如果這些交易數據，能夠發佈在一個數據量的約束更小的地方，或者說，不去佔用Layer-1 區塊的空間，則其處理量，能產生倍加的效果。如果這樣的地方有很多，那還可以產生倍乘的效果。
