以太坊20共识机制

『壹』 以太坊架构是怎么样的

以太坊最上层的是DApp。它通过Web3.js和智能合约层进行交换。所有的智能合约都运行在EVM（以太坊虚拟机）上，并会用到RPC的调用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心内容，包括：blockChain, 共识算法，挖矿以及网络层。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客户端里，目前最流行的以太坊客户端就是Geth（Go-Ethereum）

『贰』 为什么说以太坊是区块链2.0的代表

区块链1.0时代通常是指在2009年到2014年之间，以比特币为代表的区块链应用发展阶段，它们主要致力于解决货币和支付手段的去中心化问题;2014年之后，开发者们越来越注重于解决比特币在技术和扩展性方面的不足。2013年底，Vitalik Buterin发布了以太坊白皮书《以太坊：下一代智能合约和去中心化应用平台》，将智能合约引入区块链，打开了区块链在货币领域以外的应用，从而开启了区块链2.0时代。（更好的数字货币交易平台尽在“币汇”）

所谓智能合约实际上就是一种基于规定触发规则的，可自动执行的计算机合约，也可以看作是传统合约的数字版本，在20多年前，由跨领域法律学者、密码学研究工作者 Nick Szabo 提出。这项技术曾一度因为缺乏可编程数字系统和相关技术而没有被用于实际产业中，直到区块链技术和以太坊的出现为其提供了可信的执行环境。

与比特币相比，以太坊属于图灵完备的脚本语言，支持开发者在该平台创建和发布任意去中心化的应用程序，从诞生到现在，全球基于以太坊的去中心化应用已经超过了200个。

比特之窗区块链首席研究员表示：以以太坊为代表的区块链2.0时代，已逐渐将区块链技术从货币和支付领域扩展到金融领域。而随着技术的发展，以及区块链应用的愈加广泛，超越货币和金融领域的区块链3.0时代也将指日可待。文章摘自比特之窗，中国专业区块链、数字货币行业分析媒体，秉承中立、客观、辩证的态度，洞悉和解读区块链、数字货币的最新动向。

『叁』 以太坊升级是什么意思

网络将于区块高度7,280,000进行君士坦丁堡 & 彼得斯堡（Constantinople & Petersburg）升级l,z,b显示是北京时间2019年3月1日升级，目前不知道升级成功了没

『肆』 以太坊是什么

以太坊（英语：Ethereum）是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。通过其专用加密货币以太币（Ether，又称“以太币”）提供去中心化的虚拟机（称为“以太虚拟机”EthereumVirtualMachine）来处理点对点合约。

坊区块链上的代币称为以太币（Ether），代码为ETH，可在许多加密货币的外汇市场上交易，它也是以太坊上用来支付交易手续费和运算服务的媒介。

以太坊的概念首次在2013至2014年间由程序员VitalikButerin，受比特币启发后提出，大意为“下一代加密货币与去中心化应用平台”，在2014年通过ICO众筹得以开始发展。截至2018年2月，以太币是市值第二高的加密货币，仅次于比特币。

(4)以太坊20共识机制扩展阅读：

以太坊平台本身没有特点，没有价值性。和编程语言相似，它由企业家和开发者决定其用途。不过很明显，某些应用类型较之其他更能从以太坊的功能中获益。以太坊尤其适合那些在点与点之间自动进行直接交互或者跨网络促进小组协调活动的应用。

例如，协调点对点市场的应用，或是复杂财务合同的自动化。比特币使个体能够不借助金融机构、银行或政府等其他中介来进行货币交换。以太坊的影响可能更为深远。

理论上，任何复杂的金融活动或交易都能在以太坊上用编码自动且可靠地进行。除金融类应用外，任何对信任、安全和持久性要求较高的应用场景——比如资产注册、投票、管理和物联网——都会大规模地受到以太坊平台影响。

『伍』 以太坊2.0未来的发展如何

以太坊 2.0 升级，最核心的是以太坊 2.0 分片和 PoS 共识机制。采用 PoS 共识机制是为了提高以太坊协议的能源效率以及增加以太坊区块链的安全性。以太坊 2.0 分片，使得以太链不再需要通过每个节点来处理链上的每笔交易。

在分片系统中每个节点只需处理约 1% 的交易或更少，从而极大地提高了区块链的效率。实现ETH2.0以后不仅网络性能得到大幅提升，投资者也可以减少重资产的投入(+slf0037)。共识协议Casper及分片技术落地，对网络的底层协议作出巨大的改变，还进一步推动了区块链扩容技术向前发展，不断达到商用的标准。截至2021年1月7日16时已经有超过230万个ETH被锁定在该网络中，占以太坊总供应量的2%。然而，这仍然只是更新的第一阶段。据官方消息，Uniswap v3已部署到以太坊主网。根据官方文章，Uniswap v3是该协议迄今为止功能最强大的版本，集中式流动性为流动性提供者提供了空前的资本效率，为交易者提供了更好的执行力，以及去中心化金融的核心基础设施。就以太坊路线图而言，V神表示，随着合并日期的临近，路线图的许多方面越来越变得切实可行，乐观估计今年年底可以完成升级，在合并后，执行链会在共识链内部运行，每个信标链区块会包括一个来自执行链的区块。他还表示，合并需要许多复杂技术，目的是让整个过程尽可能简单，对于用户、客户端、开发者、智能合约来说，合并会更加顺畅，用户无需过多担心。目前许多中心化交易所、去中心化交易所、去中心化质押协议和基础服务商都进入了以太坊2.0的Staking赛道。不难想象之后会有更多的服务商涌现，而以太坊2.0 Staking板块也将会成为交易所和钱包的标配。那么 ETH 1.0 的 PoW 链，究竟还能挖多久？目前并没有一个明确的答案。但可以确定的是，在以太坊由 PoW 彻底转变为 PoS 之前，以太坊基金会必须用足够长的时间来向大家证明 PoS 链是安全的。这样才能让所有开发者和用户放心的完成切换，从而使整个价值超过 1000 亿美金的生态体系真正的、完全的运行在信标链上。

没有人知道完成工程的推进，需要花多长时间，这是个很大的未知数，并且这些未知数可能是以太坊 2.0 转换的很大阻力。因此，我们乐观估计 PoW 链至少还可以持续挖两到三年。

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『陆』 以太坊的共识机制切换成POS对挖矿有什么影响

随着今年以太坊网络升级到2.0版本，共识机制将向PoS转换，这将对矿工产生巨大影响。矿工的选择有两个，一是出售挖矿设备买入ETH来适应PoS的Staking机制；二是将矿机切换到其他支持GPU矿机的网络。美国采矿设备经销商Kaboomracks的代表Nick Foster表示，大多数ETH的矿工会选择后者。

以太坊升级至2.0版本PoS机制后，矿工可能将矿机切换到其他网络
由于以太坊终于准备在今年晚些时候启动其以太坊2.0升级，从而消除了长期的拖延，因此该网络将开始走向权益证明模型。

因此，网络将放弃工作量证明共识算法，从而使以太（ETH）矿工的选择余地很少。由于他们的设备将变得过时，因此他们将被迫开始开采山寨币，或重新获得ETH抵押者资格。那么，以太坊挖矿的现状如何？随着即将到来的过渡，整个行业将会发生什么？

GPU v.ASIC

以太坊共识目前基于PoW系统，该系统类似于比特币（BTC）。因此，以太坊的采矿过程几乎是相同的，因为矿工使用他们的计算资源来获得他们设法完成的每个区块的奖励。

但是，这些过程之间仍然存在主要差异。尽管比特币挖矿已几乎完全依赖于ASIC（大型，响亮的机器，专门为加密货币挖矿而设计，这些机器大多聚集在电价便宜的地区），但以太坊的PoW哈希算法Ethash旨在支持全球芯片制造商（例如， Nvidia和AMD。正如加密货币挖矿池F2Pool的全球业务总监Thomas Heller在与Cointelegraph的一次对话中解释的那样，GPU比ASIC便宜得多且易于访问。

“由于ASIC是非常专业的机器，因此当新一代产品发布时，这通常是一次巨大的技术飞跃。因此，它们的哈希率要高得多，并且能源效率要比前一代更好。这意味着那些制造商已经花了很多钱来研究和开发它。他们的机器通常很昂贵，而GPU的价格却便宜得多。”

海勒补充说，那些使用GPU矿工的人“拥有更大的灵活性，可以挖掘。” 例如，很受欢迎的Nvidia GeForce GTX 1080 Ti卡可以开采15种以上的不同货币，而ASIC单元通常仅支持一种货币。

尽管如此，以太坊网络并不能完全不受ASIC矿工的影响-至少在目前状态下如此。在2018年4月，比特大陆发布了Antminer E3，这是一种专门为挖掘以太坊而生产的ASIC。尽管以每秒180兆哈希的散列速率和800瓦的功耗而广受赞誉，但它还是受到以太坊社区的不同反应。插入ASIC后，相当一部分GPU钻机所有者似乎遭受了利润损失，而有些甚至被迫切换到其他网络。

“在白皮书中，ETH必须具有抗ASIC能力。我希望说白皮书代表某事” 是 ar / EtherMining主题中有关Antminer E3宣布之时讨论该主题的最高评论之一。另一位Reddit用户争辩说：“ 800美元仅适用于180mh” 。“分叉或死于民族。”

一些以太坊用户继续建议Bitmain的挖掘设备可以导致更大的集中度，从而增加51％攻击的可能性。不久，一群开发人员提出了“程序化的工作量证明”或ProgPoW，它是当前以太坊算法Ethash的扩展，旨在使GPU更具竞争力，从而促进分散化。

根据ProgPoW共同创建者Kristy-Leigh Minehan 于3月发表的论文，以太坊的哈希率大约40％由Bitmain ASIC产生。Poolin的副总裁Alejandro De La Torre是ETH的第六大池，他向Cointelegraph确认，以太坊网络的“ GPU挖掘仍然占主导地位”，并补充说：

“目前，ETH挖矿的利润不高，GPU设备的管理门槛和成本都高于Asic设备。与Asic设备相比，GPU设备更加灵活，您可以使用其他算法切换到其他硬币。”

ProgPoW尚未集成到以太坊中，目前尚不清楚何时会最终实现-3月，以太坊核心开发人员正在争论ProgPoW是否会在将近两个小时内真正使网络受益并未能达成共识。值得注意的是，一位Bitmain代表此前曾告诉Cointelegraph，这家采矿硬件巨头不打算延长Antminer E3的使用寿命，使其在2020年10月之后开始运营：“据我们所知，采矿大约在10月或此后的某个时候结束。”

安全但不确定的未来

的确，以太坊将来会远离采矿。以太坊2.0计划于2020年晚些时候推出，是区块链上的主要网络升级，旨在将其当前的PoW共识算法转移到矿工为虚拟的PoS（称为“块验证器”）。

更具体地，考虑到用户在网络中的财富或他们的“利益”来随机选择它们。换句话说，PoS验证者选择投入的硬币越多，作为奖励的积累的硬币就越多。

根据以太坊联合创始人Vitalik Buterin的说法，由于过渡，网络将比比特币的网络更安全，攻击成本更高，尽管在加密社区中关于共识算法更好的争论已经持续了多年。但是，目前尚不清楚何时启动以太坊2.0，因为据报道，许多错误和管理问题都在延迟该过程。

PoS系统的另一个假定好处是，它比PoW区块链具有更高的能源效率。根据Digiconomist的数据，该加密货币的年化总足迹为每小时59.31太瓦，这可与整个希腊的电力消耗相媲美。然而，由于2019年7月的一份报告估计比特币的开采量中有74％是使用可再生能源完成的，因此比特币对环境的危害似乎并不那么严重。

实际的以太坊矿工会怎样？根据作为以太坊2.0路线图一部分的Casper升级的文档，该网络最初将支持同时包含PoW和PoS的混合模型，因此，为块验证器和GPU / ASIC矿工提供了一定的空间。Skale Network的首席执行官Jack O'Holleran告诉Cointelegraph：“肯定会有两个网络同时运行的过渡时期。” Scale Network的首席执行官（基于以太坊的区块链平台）对这一过程进行了详细说明：

“大多数ETH1过渡到ETH2当然需要时间-可能是数年而不是数月。关于此过渡缓慢的好消息是，DApps和DeFi平台将能够基于生存能力，安全性和采用的现实世界证据，随意闲逛。这对以太坊生态系统是一个积极的影响。”

挖还是不挖？

一旦以太坊完全在PoS轨道上运行，矿工将有两种选择。一种是出售设备，并用这笔钱来积累更多的ETH并开始抵押，另一种是GPU矿工专用的选择，就是简单地切换到其他Ethash网络并开采山寨币。美国采矿设备交易商Kaboomracks的代表Nick Foster告诉Cointelegraph，大多数ETH矿工将选择后者：

“我想说的是，大多数矿工并没有真正进入以太坊或特定代币的开采。是的，有一定数量的矿藏并持有，但我反对这样的观点，即大量的山寨币矿工在任何时间都持有其硬币。”

Foster接着描述了他如何使用3GB GPU单元开采Ethash点对点区块链资产Ravencoin（RVN），一旦它无法开采ETH，他便说：“这是开采乌鸦，我立即向BTC出售稳定的缘故，然后卖给美元以支付我的权力。我会说很多人正在采用这样的策略。”

正如Foster总结的那样，他希望ETH矿工跳出网络，而新参与者-那些没有在电力基础设施或钻机上投资的人-将对ETH持股。他描述了以下情况：

“我无法想象，如果我找到了一个具有0.04美元电力的五年期租赁，我正在开采ETH，我决定卖掉所有东西，然后继续支付租金，这样我就可以将ETH作为股份持有。替代。”

采矿固件公司Asic.to的创始人马克·弗雷萨（Marc Fresa）在与Cointelegraph的一次对话中同意了这一观点：“如果您投资于采矿业，那么您就不会赌注，因为您有足够的发展空间。”

可能从PoW矿工离开以太坊中受益的主要山寨币之一是以太坊经典（ETC），这是区块链的一种更为保守的版本，据报道没有PoS相关计划。由于它也运行在Ethash算法上，由于以太坊2.0的启动可能导致矿工迁移，因此其哈希率可能会出现明显的峰值。

ETH的更大的矿池留有类似的选择。当被问及公司的以太坊在PoW之后的计划时，海勒告诉Cointelegraph，在以太坊PoS升级公告发布之后，F2Pool于2018年初推出了一家姐妹公司，名为story.fish。由于切换延迟了无数次，所以story.fish已开始为其他PoS和委派的PoS项目（例如Tezos（XTZ），Cosmos（ATOM）和Cardano（ADA））提供抵押服务。对于普林来说，由于向PoS过渡，它“可能暂时放弃支持ETH开采”，De La Torre告诉Cointelegraph。

其他顶级ETH矿池，即Nanopool，Ethermine，矿池中心，SparkPool和SpiderPool，均未回复Cointelegraph的置评请求。

『柒』 以太坊共识协议Casper原理是怎样的

Casper（投注共识）是一种以太坊下一代的共识机制，属于PoS。Casper的共识是按块达成的而不是像PoS那样按链达成的。数字货币交易所币汇

『捌』 以太坊带来了那些争议和质疑呢

以太坊和比特币是有着本质区别的，区别在哪里呢？比特币定义的是一套货币体系，而以太坊侧重的是打造一条主链（可以理解为一条公路），可以让大量的区块链应用跑在这条公路上。

从这一点来看，以太坊的应用场景更广泛，这也是为什么我们说以太坊标志着区块链

1.0时代一个单纯的货币体系，向区块链2.0时代实现其他行业以及应用场景的转变。

但是，世界上没有十全十美的事物，以太坊虽然拓展了区块链在各行各业的应用范围，还提升了处理交易的速度，但是它也存在着一定的争议与质疑。

一、以太坊的扩展性不足的解决之道：分片技术和雷电网络

以太坊的底层设计，最大的问题是以太坊只有一条链，没有侧链，这就意味着，所有程序都要对等地跑在这条链上，消耗资源的同时，还会引发系统拥堵。正如去年非常火爆的以太坊游戏“加密猫”，这个游戏火爆的时候，一度引发以太坊网络瘫痪。

对于提升处理能力这个问题，以太坊提出两种方式：一个是分片技术（shard），一个是雷电网络，下面我们分别介绍一下这两种技术。

（一）分片技术

以太坊创始人 V 神（Vitalik Buterin）认为，诸如比特币这种主流的区块链网络，之所以处理交易的速度很慢，是因为每一个矿工要处理全网的每一笔交易，这样的效率其实是非常低下的。分片技术的构想是：一笔交易不必发动全网所有节点都去处理，只要让网络中的一部分节点（矿工）处理就好了。于是，以太坊网络被划分成很多片，同一时间，每一分片都可以处理不同的交易，这样一来，会大大提升网络性能。

但是，分片技术也是有一定争议的。我们知道，区块链技术的重要思想是去中心化，全网都去见证（处理）同一交易，这才具有最高的权威性。而以太坊分片技术，并不是所有节点共同见证，而是类似于分小组见证，这样一来，它便失去了绝对的“去中心化”属性，只能通过牺牲掉一定的去中心化特性来达到高性能的目的。

（二）雷电网络

雷电网络使用的是链下交易的方式。这是什么意思呢？它的意思是：使用雷电网络的参与者在互相转账时，不需要通过以太坊主链交易确认，而是通过参与者之间创建支付通道，在链下完成。

不过，雷电网络并不是脱离主链的，在建立支付通道之前，需要先用主链上的资产做抵押，生成余额证明（Balance Proof），拥有余额证明才能表明你能做出相应余额的转账。在交易双方都持有余额证明的情况下，双方可通过支付通道在链下进行无限制次数的转账。

只有在完成链下交易，需要将资产转回链上时，才会在以太坊主链上登记主链账户的余额变化信息，而这期间不管发生多少次交易在主链上是不会有记录的。

雷电网络还有一个实实在在的好处，就是可以为你省下矿工费用。目前我们在以太坊主链上进行交易，需要消耗 Gas，需要支付矿工费用，那么一旦将交易搬到链下，就可以节省这一部分的成本。

当然，雷电网络并不是十全十美的。在使用雷电网络时需要用主链上的资产作抵押；而这部分资产作为抵押物，在使用者完成链下交易之前是不能使用的。这也就决定了，雷电交易只适合小额交易。

上面就是以太坊扩展性不足的问题，以及目前提出的两个主要解决方案：分片技术和雷电网络。

二、以太坊的智能合约存在漏洞与臭名昭著的 The Dao 事件

以太坊的智能合约很强大，但是，凡是代码都会存在漏洞的，以太坊智能合约最大的争议就在于所谓的漏洞，也就是安全性问题。据相关研究表明，在基于以太坊的近100万个智能合约上，发现有34200(约3%)个含有安全漏洞，将允许黑客窃取ETH、冻结资产或删除合约，比如说，臭名昭著的The Dao 事件。

（一）Dao是什么意思？

介绍 The Dao 事件之前， 我们先见到介绍一下 DAO 是什么。DAO 是 Decentralized

Autonomous Organization 的简称，可以理解为：去中心化自治组织。从以太坊的角度来理解，DAO 是区块链上的某一类合约，或者一个合约组合，用来代替政府的审查以及复杂等中间程序，从而实现高效的、去中心化的信任的系统。所以，DAO 不是特定的某个组织，也就说呢，可以有很多的DAO，各种各样的DAO。

（二）臭名昭著的The Dao事件

但是，我们现在提到DAO，基本上所指的都是The DAO事件，也就是我们刚刚说的那个臭名昭著的黑客攻击事件。我们知道，英文中的 The是特指的意思，The DAO事件呢就

是特指的那个DAO事件，因为我们刚刚说了DAO不是特定的某个组织，可以有很多的DAO，各种各样的DAO。

2016 年的时候，德国一家专注“智能锁”的公司 Slock.it，为了实现去中心化的实物交换（比如说：公寓啊，船只啊），在以太坊上发布了 DAO项目。并且于2016年4月

30日开始，融资窗口开放了28天。

没想到，这个DAO项目的人气非常高，短短半个月就筹得了超过一亿美元，而到整个融资期结束，一共筹集到1.5亿美元，由此呢，它成为历史上最大的众筹项目。然而好景不长，到了6月份，黑客利用智能合约里面的漏洞，成功转移了超过360万个以太币，并投入到一个DAO子组织中，这个组织和The DAO有着同样的结构。以至于当时以太币价格从20多美元直接跌破13美元。

这个事件说明智能合约的确是有漏洞的，而且一旦漏洞被黑客利用，那么后果是非常严重的。这就是现在很多人批评以太坊，说它的智能合约不智能。

对于这个问题，目前国外有很多公司为了解决智能合约的漏洞问题 ，开始提供代码审计服务。而从技术的角度来说，目前一些团队正在对智能合约进行检验，这些团队多数由哈佛、斯坦福和耶鲁的教授带队，部分团队已经获得了头部机构的投资。

除了目前以太坊存在的扩展性不足、智能合约漏洞问题，对于以太坊的争议还在于它所追求的POS共识机制，也就是权益证明机制，在权益证明机制下，如果说谁持币的数量越大、持币时间越久，获得的“权益”（利息）就越多，还有机会得到记账权力，记账又可以获得奖励，那么这样一来，容易造成“强者越强”的寡头优势。

还有一个问题就是ICO乱象的问题。ICO是区块链项目筹措资金的常用方式，咱们可以理解为预售。以太坊上ICO项目的爆发，滋生了打着ICO旗号进行资金盘、诈骗圈钱等不法行为，对社会和金融稳定造成安全隐患。

『玖』 区块链共识机制

PoW：工作量证明 (Proof of Work，简称 PoW ) ，简单的解释就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。因为监测工作的整个过程通常是极为低效的，而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量，则是一种非常高效的方式。比如现实生活中的毕业证、驾驶证等等，都是通过检验结果的方式所取得的证明。这就是说，你获得多少币，取决于你对挖矿贡献的有效工作。简单的理解，你电脑性能越好，你获得的收益就会越多，这就是根据你的工作量来执行币的分配。大部分的数字货币，比如比特币、莱特币等等，都是基于 PoW 模式的虚拟货币(算力越高、挖矿时间越长，你获得的币就越多)。
PoS：PoS 是一种在公链中的共识算法，可作为 PoW 算法的一种替换。PoW是保证比特币、当前以太坊和许多其它区块链安全的一种机制，但是 PoW 算法在挖矿过程中因破坏环境和浪费电力而受到指责。PoS 试图通过以一种不同的机制取代挖矿的概念，从而解决这些问题。
PoS 机制可以被描述成一种虚拟挖矿。PoS 主要依赖于区块链自身里的代币。在PoW 中，一个用户可能拿 1000 美元来买计算机，加入网络来挖矿产生新区块，从而得到奖励。而在 PoS 中，用户可以拿 1000 美元购买等价值的代币，把这些代币当作押金放入 PoS 机制中，这样用户就有机会产生新块而得到奖励。在 PoW 中，如果用户花费 2000 美元购买硬件设备，当然会获得两倍算力来挖矿，从而获得两倍奖励。同样，在 PoS 机制中投入两倍的代币作为押金，就有两倍大的机会获得产生新区块的权利。

『拾』 区块链的共识机制是什么优缺点有哪些

区块链的共识机制有很多，说一个影响力最大的比特币背后的pow共识机制，好处是安全 不可篡改 全球流通 缺点是速度太慢了 一秒钟只能处理7笔交易