以太坊 2.0 的升級(jí)一直備受關(guān)注，以太坊計(jì)劃在 2022 年第二季度由工作量證明（PoW）轉(zhuǎn)向權(quán)益證明（PoS），最近對(duì)升級(jí)路線也做出了調(diào)整。

一些言論認(rèn)為，以太坊成功升級(jí)至 2.0 后將完全解決以太坊的現(xiàn)存問題，屆時(shí) Polkadot 將再無翻身機(jī)會(huì)。那么事實(shí)是這樣的嗎？

以太坊 2.0 和 Polkadot 確實(shí)有一些相似性，如都采用了分片技術(shù)，都采用了 PoS 共識(shí)，都隨機(jī)分配驗(yàn)證人等等。本文將結(jié)合以太坊最新的升級(jí)路線圖，比較以太坊 2.0 和 Polkadot 的異同，和各自的開發(fā)進(jìn)度。

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注：從去年年底開始，以太坊基金會(huì)表示將停止使用 “以太坊 2.0” 這個(gè)術(shù)語，轉(zhuǎn)而以 “共識(shí)層” 和 “執(zhí)行層” 分別表示以太坊 2.0 和現(xiàn)有的以太坊主網(wǎng)。但為了方便大家理解，在本文中我們?nèi)匀谎赜?“以太坊 2.0” 這個(gè)稱呼。

1、設(shè)計(jì)目標(biāo)

在開始具體的對(duì)比之前，我們先來了解以太坊和 Polkadot 的設(shè)計(jì)目標(biāo)，這可能也是兩者最大的區(qū)別。

以太坊旨在成為智能合約執(zhí)行的平臺(tái)。以太坊的創(chuàng)新性毋庸置疑，它開創(chuàng)了應(yīng)用型區(qū)塊鏈這個(gè)新賽道。但以太坊的局限也很快凸顯了出來——網(wǎng)絡(luò)擁堵、節(jié)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)昂貴、PoW 消耗大量能源等。從 2014 年以來，以太坊社區(qū)就一直在尋求解決這些問題的方法，并踏上了曠日持久的升級(jí)之路。

因此，以太坊 2.0 還是一個(gè)智能合約平臺(tái)，只是會(huì)變得更可擴(kuò)展、更安全、更可持續(xù)。

而 Polkadot 的目標(biāo)是成為第零層（Layer 0）區(qū)塊鏈，幫助大家創(chuàng)建區(qū)塊鏈，為這些區(qū)塊鏈提供共享的安全性，讓它們彼此之間可以方便地跨鏈交互。

2、分片方式

以太坊 2.0 和 Polkadot 都選擇了分片來提升可擴(kuò)展性。區(qū)別在于狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)上，狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)是管理區(qū)塊鏈如何改變每個(gè)區(qū)塊狀態(tài)的規(guī)則。

以太坊 2.0 的主鏈叫做 “信標(biāo)鏈”，每個(gè)分片都是一條具有 eWasm 接口的鏈，一共有 64 個(gè)分片。每個(gè)分片都具有相同的狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)，該狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)提供了智能合約執(zhí)行的接口。合約存在于單個(gè)分片上（并且可以在分片之間發(fā)送異步消息），因此可以通過并行執(zhí)行分片來進(jìn)行擴(kuò)展。

不過，以太坊的分片還在概念階段，社區(qū)仍在討論未來的分片方案。在以太坊官網(wǎng)的最新版本中提到，或許會(huì)考慮將分片鏈只作為數(shù)據(jù)層，只向網(wǎng)絡(luò)提供額外的數(shù)據(jù)，而不處理交易或智能合約，或者僅有一部分的分片處理合約。

在 Polkadot 網(wǎng)絡(luò)中，主鏈叫做 “中繼鏈”，分片叫做 “平行鏈”，每條中繼鏈預(yù)計(jì)可以支持 100 條平行鏈。最重要的區(qū)別在于，Polkadot 使用 Wasm 作為元協(xié)議，因此平行鏈不會(huì)受限于像 eWasm 這樣的單一接口，而是可以定義自己的邏輯和接口，只需把自身的狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)提供給中繼鏈驗(yàn)證人來執(zhí)行即可。也就是說，平行鏈的開發(fā)者享有自由，去定義自己的鏈如何改變狀態(tài)的規(guī)則，你可以用任何你喜歡的語言來編寫任何計(jì)算機(jī)程序，只要能夠編譯為 WebAssembly 就行。應(yīng)用可以存在于某個(gè)平行鏈內(nèi)，也可以跨平行鏈部署。

總的來說，以太坊 2.0 的分片是讓原有的以太坊模型變得更具擴(kuò)展性，可以處理更多的智能合約交易。而 Polkadot 的分片并不局限于智能合約，每條平行鏈可以做成完全不一樣的鏈，比如一條平行鏈可以是類似以太坊的智能合約鏈，另一條平行鏈可以是專為 DeFi 應(yīng)用打造的鏈，另一條平行鏈可以專注于 NFT。

舉個(gè)可能不太恰當(dāng)?shù)睦樱蕴?2.0 的分片是工作任務(wù)太多了，一個(gè)員工干不完，那么就分給 N 個(gè)實(shí)習(xí)生去干，但是能干的活還是那些。Polkadot 的分片是有不同的業(yè)務(wù)部門，比如有銷售部、市場(chǎng)部、技術(shù)部，每個(gè)部門各自負(fù)責(zé)自己擅長(zhǎng)的業(yè)務(wù)。

3、共識(shí)機(jī)制

以太坊 2.0 和 Polkadot 都使用混合共識(shí)模型，也就是用不同的協(xié)議分管出塊和區(qū)塊終結(jié)（fanality）。而且兩者的出塊協(xié)議都將驗(yàn)證人隨機(jī)分配，終結(jié)協(xié)議都可以在一輪中終結(jié)一批區(qū)塊。

兩者的區(qū)別主要在于區(qū)塊終結(jié)時(shí)間和每個(gè)分片所需的驗(yàn)證人數(shù)量。

以太坊 2.0 的終結(jié)協(xié)議 Casper FFG 基于時(shí)間周期（epoch）來終結(jié)區(qū)塊，每 6 分鐘（最長(zhǎng) 12 分鐘）終結(jié)一批區(qū)塊。相比之下，Polkadot 的終結(jié)協(xié)議 GRANDPA 是基于可用性來終結(jié)區(qū)塊的，一批區(qū)塊的預(yù)計(jì)終結(jié)時(shí)間在 12-60 秒。

以太坊 2.0 的每個(gè)分片需要大量的驗(yàn)證人來提供有效性保障。Polkadot 通過給系統(tǒng)中的所有驗(yàn)證人分配糾刪碼來克服了這個(gè)問題，這讓任何人都可以重構(gòu)某個(gè)平行鏈區(qū)塊并檢驗(yàn)其有效性，從而讓 Polkadot 可以用每個(gè)分片更少的驗(yàn)證人來提供強(qiáng)大的有效性保障。

4、Staking 機(jī)制

以太坊 2.0 采用權(quán)益證明（PoS）機(jī)制，每輪驗(yàn)證周期（epoch）打包 32 個(gè)區(qū)塊。驗(yàn)證人每個(gè) epoch（預(yù)計(jì) 6.5 分鐘）獲得一次獎(jiǎng)勵(lì)。信標(biāo)鏈隨機(jī)將驗(yàn)證人分到多個(gè)委員會(huì)（commitee）中，并且在驗(yàn)證過程中分配給特定的分片區(qū)塊。為了提供有效性保障，ETH 2.0 需要大量的驗(yàn)證人。為了正常運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)分片至少需要 256 個(gè)驗(yàn)證人，才能在一個(gè) epoch 中完成所有分片的終結(jié)工作，那么 64 個(gè)分片就需要 26384 個(gè)驗(yàn)證人。

Polkadot 則采用提名權(quán)益證明（NPoS）機(jī)制，也就是讓部分持有者（提名人）通過質(zhì)押來提名驗(yàn)證人，從而不用自己運(yùn)行驗(yàn)證人也能分享區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。使用 NPoS 機(jī)制，讓 Polkadot 的驗(yàn)證人可以更少，每條平行鏈大約只需要 10 個(gè)驗(yàn)證人，那么 100 條平行鏈就只需要 1000 個(gè)驗(yàn)證人。雖然目前還沒有 100 條平行鏈，但是 Polkadot 已經(jīng)早早推出了 “1000 個(gè)驗(yàn)證人” 計(jì)劃，來幫助提高節(jié)點(diǎn)的去中心化程度。

5、治理

以太坊 2.0 仍然沒有解決治理問題。目前以太坊主要依靠鏈下治理，比如 Github 討論，開發(fā)者會(huì)議，Ethereum Magicians 論壇討論等。

Polkadot 采用鏈上治理機(jī)制。提出議案的渠道有多種，例如鏈上議會(huì)、技術(shù)委員會(huì)或者公眾。所有的議案都需要通過公眾投票才能執(zhí)行，投票掌握在 token 持有人手中。投票通過后的議案會(huì)在鏈上自主執(zhí)行。從鏈上國(guó)庫(kù)的資金如何分配，到修改鏈的底層代碼，都是經(jīng)過鏈上治理流程來決定和執(zhí)行的。

6、升級(jí)方式

以太坊 2.0 的升級(jí)方式還是靠常規(guī)的硬分叉，要求驗(yàn)證人升級(jí)其節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)協(xié)議更改。

Polkadot 使用 Wasm 元協(xié)議，無需硬分叉就可以進(jìn)行鏈的升級(jí)。

7、進(jìn)展

以太坊 2.0 升級(jí)是一個(gè)分階段進(jìn)行的宏大的工程，原計(jì)劃是在 2022 年完成升級(jí)。最近以太坊更新了升級(jí)路線，考慮到 “Rollups 等二層網(wǎng)絡(luò)解決方案已經(jīng)一定程度緩解了可擴(kuò)展性問題”，以太坊將分片的優(yōu)先級(jí)下調(diào)，先專注于從 PoW 到 PoS 的轉(zhuǎn)變。最新的以太坊升級(jí)路線包括三個(gè)階段：

1. 信標(biāo)鏈：信標(biāo)鏈為以太坊增添了 staking，并為未來的升級(jí)打下基礎(chǔ)。信標(biāo)鏈已經(jīng)在 2020 年 12 月 1 日上線。

2. 合并：將現(xiàn)有的以太坊主網(wǎng)和信標(biāo)鏈合并，將以太坊從 PoW 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)?PoS 網(wǎng)絡(luò)。該階段預(yù)計(jì)在 2022 年完成。

3. 分片鏈：分片鏈將提高以太坊的交易處理和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力。預(yù)計(jì)在 2023 年完成。

Polkadot 在 2020 年 5 月上線了中繼鏈，2021 年 12 月上線了平行鏈。Polkadot 已經(jīng)完成了核心功能的上線，接下來的重點(diǎn)是平行鏈的持續(xù)上線，以及跨鏈消息傳遞協(xié)議的升級(jí)和添加平行線程等功能。

截止發(fā)文，Polkadot 上運(yùn)行了 14 條平行鏈，其先行網(wǎng)絡(luò) Kusama 上運(yùn)行著 29 條平行鏈，并且在持續(xù)增加。

可以看出，雖然以太坊 2.0 和 Polkadot 有些許相似之處，兩個(gè)項(xiàng)目開始的時(shí)間也相差無幾，但是 Polkadot 的進(jìn)度毫無疑問是超前了不少的，至于具體多少，就要看以太坊 2.0 到底什么時(shí)候能上線了。

總結(jié)

參考資料：

https://ethereum.org/en/upgrades/

https://wiki.polkadot.network/docs/learn-comparisons-ethereum-2

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