自從Vitalik Buterin和其他的聯(lián)合創(chuàng)始人在2014年推出以太坊以來(lái)，可伸縮性問(wèn)題一直都是討論的一部分，在一段時(shí)間的討論之后，以太坊開(kāi)發(fā)人員一致認(rèn)為，挑戰(zhàn)“以太坊 2.0”版本可以對(duì)這個(gè)問(wèn)題有所幫助，它解決了擴(kuò)展問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)建一臺(tái)龐大的分布式“世界計(jì)算機(jī)”的承諾。

以太坊2.0

目前，以太坊仍然使用其主網(wǎng)上的工作量證明（PoW）挖掘協(xié)議進(jìn)行操作。然而，以太坊2.0將主要由一個(gè)股權(quán)證明（Pos）框架支持，其中Beacon鏈將是網(wǎng)絡(luò)上所有發(fā)生的一切的中心。Beacon鏈被指定為即將交付的以太坊2.0框架的第一個(gè)組件，它將有效地充當(dāng)新系統(tǒng)的脊梁，將提供大量所需可伸縮性的碎片捆綁在一起。以太坊開(kāi)發(fā)商希望解決PoW開(kāi)采和網(wǎng)絡(luò)擁堵造成的能源消耗過(guò)大的問(wèn)題，這些問(wèn)題以高昂的天然氣費(fèi)用扼殺了Dapp。碎片鏈最初將通過(guò)聚合事務(wù)就其訂單達(dá)成共識(shí)，從而在以太坊2.0上實(shí)現(xiàn)規(guī)模，同時(shí)將實(shí)際哈希留給主鏈。以太坊2.0系統(tǒng)的最后一層是VM層，它將提供一個(gè)框架，以當(dāng)前以太坊主網(wǎng)的方式執(zhí)行智能合約和事務(wù)。

Beacon鏈的重要性可以通過(guò)描述它為整個(gè)系統(tǒng)提供維持的跳動(dòng)的心臟來(lái)解釋。它的主要功能是監(jiān)督和管理POS協(xié)議本身的執(zhí)行，以及大量的碎片鏈的執(zhí)行，以確保以太坊2.0的擴(kuò)展。它的職能包括提名塊投標(biāo)人、批準(zhǔn)和管理驗(yàn)證者、監(jiān)督定期對(duì)擬議區(qū)塊進(jìn)行表決的驗(yàn)證委員會(huì)、使用懲罰和獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，以及為碎片定期報(bào)告提供一個(gè)中心錨點(diǎn)，以便快速執(zhí)行交叉碎片交易。

Beacon鏈的眾多功能

Beacon鏈的許多功能之一是將一組節(jié)點(diǎn)維護(hù)為塊驗(yàn)證器。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要32個(gè)ETH的總和，它們基本上是整個(gè)以太坊2.0系統(tǒng)運(yùn)行的核心。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)將32支ETH股份發(fā)送到現(xiàn)有POW主干網(wǎng)上的智能合約時(shí)，經(jīng)過(guò)幾次有效性檢查后，它將被鎖定，并將信息傳送給Beacon鏈客戶端。然后，Beacon鏈將節(jié)點(diǎn)插入到Beacon鏈上的驗(yàn)證器集中，通過(guò)在Beacon鏈和碎片鏈上提出塊，它在PoS協(xié)議中起著關(guān)鍵作用。

Beacon鏈管理驗(yàn)證器退出系統(tǒng)的退出過(guò)程。根據(jù)pos協(xié)議，初始股權(quán)加上其累積的獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰，在由Beacon鏈從一端管理到最后的過(guò)程中，在97天后返回到碎片鏈。如前所述，Beacon鏈管理其本身和主碎片鏈上的pos框架。與POW不同的是，不存在塊挖掘競(jìng)爭(zhēng)，因此塊提議者由Beacon鏈隨機(jī)選擇來(lái)進(jìn)行散列。這也許是整個(gè)pos系統(tǒng)的核心，因?yàn)槿绻麤](méi)有真正的隨機(jī)性，就會(huì)有瀆職或集中的風(fēng)險(xiǎn)。

Beacon鏈所做的其他事情是在規(guī)則的16秒間隔內(nèi)產(chǎn)生塊，而不是在PoW系統(tǒng)上看到的不規(guī)則間隔。在每個(gè)16秒插槽期間，隨機(jī)選擇的塊提議者從Beacon鏈驗(yàn)證器接收所有關(guān)于以前塊的信息，并將它們組織成一個(gè)塊，然后在鏈上發(fā)布。當(dāng)以太坊2.0切分框架完全啟動(dòng)并運(yùn)行時(shí)，據(jù)說(shuō)每個(gè)碎片都會(huì)有一個(gè)隨機(jī)選擇的提議者在Beacon鏈過(guò)程的一個(gè)縮影中收集該特定碎片的事務(wù)信息。然后，這些信息將形成一個(gè)塊，由碎片委員會(huì)投票表決。

Beacon鏈功能的另一個(gè)關(guān)鍵部分是通過(guò)適當(dāng)分配獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰來(lái)維護(hù)pos系統(tǒng)的規(guī)則。它不斷地跟蹤和更新驗(yàn)證者的余額，并為他們?cè)谙到y(tǒng)規(guī)則范圍內(nèi)保持自己的行為分配獎(jiǎng)勵(lì)，這是對(duì)良好行為的激勵(lì)。如果他們違反了規(guī)則，Beacon鏈從他們的32 ETH余額中移除一部分，并將他們從系統(tǒng)中驅(qū)逐出去。它還對(duì)沒(méi)有出席投票的驗(yàn)證者處以輕微的懲罰。如果驗(yàn)證器的定金低于16 ETH，Beacon鏈也會(huì)自動(dòng)將它們從驗(yàn)證器集中彈出。

Beacon鏈的最終功能是處理交叉鏈接，通過(guò)將每個(gè)碎片連接到中央Beacon鏈脊柱將一個(gè)切分的網(wǎng)絡(luò)連接在一起的線程。通常，每個(gè)碎片的當(dāng)前狀態(tài)被記錄為Beacon鏈塊上的一個(gè)交聯(lián)鏈。當(dāng)塊完成時(shí)，碎片塊也會(huì)自動(dòng)被認(rèn)為是最終完成的，這使得它成為對(duì)交叉碎片事務(wù)中其他碎片的支持。目前，Beacon鏈背后的開(kāi)發(fā)框架已經(jīng)完成了大約60%的工作，而在加密圈內(nèi)預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)時(shí)間是一項(xiàng)眾所周知的困難工作。盡管如此，市場(chǎng)上的消息是，Beacon鏈開(kāi)發(fā)應(yīng)該在年底前完成，一個(gè)多客戶的Beacon鏈測(cè)試網(wǎng)可以在2019年第一季度開(kāi)始運(yùn)行。

對(duì)于任何對(duì)以太坊2.0的開(kāi)發(fā)感興趣的人來(lái)說(shuō)，這意味著這一愿景可能最早在明年實(shí)現(xiàn)。這是否真的會(huì)發(fā)生在給定的時(shí)間范圍內(nèi)呢？只有時(shí)間才能說(shuō)明問(wèn)題。