以太坊的使命是成為一個(gè)分布式的世界級(jí)計(jì)算機(jī)，取代傳統(tǒng)的服務(wù)器集群。我們可以把它想象成一臺(tái)全世界都可以使用的計(jì)算設(shè)備，并且是不能被停止與關(guān)閉的。這篇文章是以太坊路線圖的初學(xué)者入門指南，解釋在技術(shù)上如何工作的。

如果以太坊是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，那么每次這些更新都可以看作是一次操作系統(tǒng)（OS）的升級(jí)，類似Google的安卓系統(tǒng)升級(jí)或蘋果的iOS系列，而以太坊則將分四個(gè)階段發(fā)布它的版本。

這四個(gè)階段以太坊都會(huì)增加新功能，并提高平臺(tái)的用戶友好度和系統(tǒng)安全性，同時(shí)也會(huì)提高以太坊的擴(kuò)展性。

第一階段，邊境（Frontier?）（2015年7月）：以太坊的第一次版本發(fā)布，允許開(kāi)發(fā)人員對(duì)以太坊進(jìn)行挖礦，并基于以太坊進(jìn)行dAPP與工具軟件的開(kāi)發(fā)。

第二階段，家園（Homestead）（2016年3月）：發(fā)布了第一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境版本，對(duì)許多協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，為之后的升級(jí)奠定了基礎(chǔ)，并且加快了交易速度。

第三階段，大都會(huì)（Metropolis）（2017年10月）：第三階段分為兩個(gè)版本，分別命名為拜占庭（2017年10月）和君士坦丁堡（時(shí)間待定，預(yù)計(jì)2018年），將會(huì)使得以太坊更輕量、更快速、更安全。

第四階段，寧?kù)o（Serenity）（時(shí)間待定）：這個(gè)版本將會(huì)使用期待已久的持有量證明（PoS），其中將會(huì)使用Casper共識(shí)算法。

所有這些更新將有助于以太坊實(shí)現(xiàn)更大的規(guī)?；惨馕吨斓慕灰姿俣群透偷馁M(fèi)用。如我們所見(jiàn)的那樣，以太坊團(tuán)隊(duì)在交易擴(kuò)展方面做得非常不錯(cuò)。

目前的階段：大都會(huì)

大都會(huì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)更輕、更快、更安全的以太坊版本，它還將為智能合約開(kāi)發(fā)商提供更大的靈活性。

大都會(huì)將分成兩個(gè)核心版本：拜占庭和君士坦丁堡。第一個(gè)拜占庭硬分叉發(fā)生在十月份，第二個(gè)君士坦丁堡硬分叉尚未確定日期，但預(yù)計(jì)在2018年。

每一個(gè)階段都包括一系列的以太坊改進(jìn)建議（簡(jiǎn)稱EIP）。拜占庭總共有九個(gè)EIP來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的隱私性，可擴(kuò)展性和安全性。這些更新將使得以太坊區(qū)塊速度更快和交易費(fèi)用更低。

以下是一些大都會(huì)的主要更新內(nèi)容：

隱私性?—?實(shí)現(xiàn)匿名交易(zk-SNARKs) 開(kāi)發(fā)者編程更簡(jiǎn)單 可預(yù)測(cè)的gas收費(fèi) 提升錢包安全性 (賬號(hào)抽象) 提升挖礦難度

隱私性

在大都會(huì)版本中，開(kāi)發(fā)者將得到一個(gè)新的隱私工具——在鏈上高效驗(yàn)證zk-SNARK的能力。 zk-SNARKs是“非交互零知識(shí)證明”的縮寫。

簡(jiǎn)而言之，零知識(shí)證明是一個(gè)能夠證明某個(gè)陳述的真實(shí)性的證據(jù)，而且不會(huì)泄露超出它所要證明的額外信息。

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。我需要向John證明，我知道某一部手機(jī)的密碼。為了證明這件事情，我需要做的是解鎖手機(jī)，而不是泄露我輸入的密碼。

零知識(shí)證明是當(dāng)證明者（我）說(shuō)服一個(gè)驗(yàn)證者（John）的時(shí)候，他們可以證明具備有一定的知識(shí)而不暴露真正的知識(shí)內(nèi)容。在這個(gè)例子中，我可以在手機(jī)中輸入密碼，并顯示手機(jī)已解鎖，而不會(huì)顯示我輸入的任何密碼內(nèi)容。

那么這會(huì)如何影響以太坊的發(fā)展呢？某些聯(lián)系變量可以是隱私的。我們將這些信息與用戶一起存儲(chǔ)，而不是將這些秘密信息存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。像發(fā)件人、收件人、金額和數(shù)據(jù)之類的信息在交易中是可以隱藏的。

除了zkSnarks（在zCash中使用）之外，以太坊也會(huì)使用環(huán)簽名的方式（在Monero的隱私方案中使用）。以太坊將同時(shí)利用這兩者各自的優(yōu)勢(shì)。

賬號(hào)抽象

在軟件工程中，抽象是一種很好的手段，能夠允許程序員在忽略不重要細(xì)節(jié)的情況下思考一定程度的復(fù)雜性。開(kāi)發(fā)人員使用抽象來(lái)讓終端用戶在關(guān)注高層次的概念，忽略那些不必要的細(xì)節(jié)。

這將使得用戶可以更多地控制他們的私鑰，同時(shí)也增加了智能合約支付挖礦費(fèi)用的能力。抽象也將降低被黑客使用量子計(jì)算攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

提升挖礦難度

挖礦難度的升級(jí)是開(kāi)始將以太坊逐漸從工作量證明（PoW）轉(zhuǎn)移到持有量證明（PoS）的過(guò)程。這將使礦工挖礦變得更加困難，并且在將來(lái)從礦工的PoW轉(zhuǎn)向基于驗(yàn)證者的PoS系統(tǒng)時(shí)，對(duì)他們來(lái)說(shuō)會(huì)挖礦變得不那么有利可圖。另外，每次出塊的ETH數(shù)量將從5個(gè)降至3個(gè)。

最終階段: 寧?kù)o

這是以太坊路線圖的最后一個(gè)階段，將把以太坊網(wǎng)絡(luò)從工作量證明轉(zhuǎn)為持有量證明，寧?kù)o的愿望是讓以太坊網(wǎng)絡(luò)成為真正的主流區(qū)塊鏈。

工作量證明（PoW）

大多數(shù)區(qū)塊鏈?zhǔn)窃凇肮ぷ髁孔C明”上運(yùn)行的，這意味著礦工們可以用解密密碼問(wèn)題的方式挖掘新的區(qū)塊。隨著時(shí)間的推移，這些難題會(huì)變得越來(lái)越困難，需要消耗大量的能源和計(jì)算能力。

“工作量證明”的問(wèn)題在于它使得算力變得越來(lái)越集中，這意味著一些礦業(yè)公司控制了比特幣的哈希算力。截至目前，71％的哈希算力由五個(gè)礦池控制。

隨著密碼拼圖變得更具挑戰(zhàn)性，它需要更多的硬件和能量，這也是非常昂貴的。這使得任何人都難以挖掘，進(jìn)一步使得算力集中到一些采礦池中。

為什么這會(huì)很糟糕？因?yàn)槿绻@五個(gè)采礦池達(dá)成共識(shí)，他們完全可以發(fā)動(dòng)51％的攻擊。攻擊者將能夠阻止新的交易得到確認(rèn)，允許他們停止用戶之間的付款。像這樣的情況甚至可以使比如像比特幣現(xiàn)金（BCH）這種不同的區(qū)塊鏈合法化。

持有量證明（PoS）

以太坊解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是轉(zhuǎn)向“證明權(quán)益”。這意味著驗(yàn)證者（而不是礦工）將不得不把以太幣作為權(quán)益，然后通過(guò)下注的方式來(lái)“驗(yàn)證”區(qū)塊。如果該塊被準(zhǔn)確添加，你將得到一個(gè)與你的賭注成正比的獎(jiǎng)勵(lì)。但如果你在錯(cuò)誤的區(qū)塊上下注，那你的賭注將被拿走。

持有量證明還有助于解決工作量證明中的一些問(wèn)題，它有助于實(shí)現(xiàn)分權(quán)，提升能源效率，并有助于以太坊規(guī)?；?/p>

Casper

這個(gè)是以太坊“持有量證明”協(xié)議的名稱，總共有有兩個(gè)版本的Casper。一個(gè)是在以太坊發(fā)展最前沿的Vlad Zamfir領(lǐng)導(dǎo)的，另一個(gè)名為FFG（friendly finality gadget），由V神（Vitalik Buterin）領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)。

同樣的道理，持有者會(huì)把他們下注的幣鎖在特制的錢包里，這些持幣者將每年獲得以太分成的獎(jiǎng)勵(lì)。所以你投注的ETH越多，最終得到的分紅就越大。

在PoS的設(shè)定中無(wú)論發(fā)生什么事情，你總是賺的，不應(yīng)該會(huì)有任何損失。除非當(dāng)你惡意驗(yàn)證錯(cuò)誤區(qū)塊的時(shí)候，你才會(huì)失去下注的所有以太。

Casper逐步實(shí)現(xiàn)了“持有量證明”的共識(shí)，從而有效防止51％的攻擊事件發(fā)生。暫時(shí)的和持續(xù)的51％的攻擊對(duì)以太坊的未來(lái)具有至關(guān)重要的的影響，而Casper將進(jìn)一步鞏固以太坊的這一特點(diǎn)。

以太坊如何擴(kuò)展

Casper將為以太坊的擴(kuò)張鋪平道路，逐漸被主流大眾采納。為了使得以太坊不斷擴(kuò)展，它需要能夠處理大量的交易。否則隨著成本的飛漲，交易會(huì)需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

以太坊創(chuàng)始人V神最近提出了一項(xiàng)計(jì)劃，通過(guò)分片的方法來(lái)幫助以太坊的規(guī)?；７制试S區(qū)塊并行產(chǎn)生，而不是以線性的交易順序產(chǎn)生。

我們可以把這個(gè)想法類比成是從朋友那里下載一首歌曲與使用BT種子從數(shù)千人那下載相同的文件之間的區(qū)別。下圖是MongoDB中的分片例子。

MongoDB中的分片

分片也是分解區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的過(guò)程，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要關(guān)注區(qū)塊鏈中的一小部分即可。這將使以太坊能夠每秒能夠處理數(shù)千筆交易，但如果這一切在同一條鏈上處理，可能要非常久。

比特幣每秒處理大約7次交易 以太坊每秒處理大約15次交易 Paypal每秒處理大約200次交易 Visa每秒處理大約200次交易，但理論極限可以達(dá)到每秒56000次。

正如你所看到的，比特幣和以太坊想要超過(guò)Visa目前的美妙交易數(shù)量還有很長(zhǎng)的路要走。（還有一家叫做Hashgraph新公司，聲稱它可以每秒處理250K次交易?。?/p>

Plasma

與比特幣類似，以太坊在縮短交易時(shí)間的同時(shí)，智能合約的費(fèi)用卻也在不斷攀升，尤其是在ICO期間。Plasma是一個(gè)修復(fù)以太坊擴(kuò)展問(wèn)題的更新。這是由V神和閃電網(wǎng)絡(luò)的Joseph Poon合作完成的。

根據(jù)V神的說(shuō)法，以太坊向更高層次進(jìn)發(fā)需要解決四個(gè)主要問(wèn)題：隱私性，共識(shí)安全，智能合約安全以及解決最大挑戰(zhàn)——可擴(kuò)展性。

以太坊仍然是一個(gè)新興的技術(shù)，但非常有希望能夠真正成為主流。如果以太坊能夠?qū)崿F(xiàn)多年來(lái)的愿景與野心的話，那么它將奠定區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和骨干！

轉(zhuǎn)載自巴比特