以太坊2.0协议核心Beacon链详解

[billy.ryoko]

译者前言：关于以太坊的升级路线，密码货币社区的很多参与者所掌握的信息可能已经是过时了，例如以太坊的Casper协议将不会替代现有以太坊PoW机制，而是被转移到了以太坊2.0系统的Beacon链当中，而现有的以太坊PoW链，将继续按原来的规则运行，在这篇文章中，来自以太坊开发公司ConsenSys的区块链协议工程师Ben Edgington将为我们介绍关于以太坊2.0以及Beacon链的信息。

 

以太坊2.0并不是一个新主意，早在2014年，Vitalik就提到了以太坊2.0的概念，他说：

“我们要么解决可扩展性和共识问题，要么就死于尝试，” 好吧，我们还活得不错，而他几周前发布的最新观点是：

“对于以太坊2.0来说，理论上已没有明显未解决的问题。”

现在正是实现这些理论的时候了，而Beacon链正是以太坊2.0交付计划的第一个组成部分。在这篇文章当中，我们将讨论它的作用、它为什么是这样做的，以及开发者们是如何开发它的。

 

关于Beacon链的介绍
 

在之前的一篇文章当中，作者介绍了以太坊2.0的概念，在这里我们通过Hsiao-Wei Wang提供的以太坊2.0系统
架构图进行展示：

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(图片：以太坊2.0整体架构 ，来自Hsiao-Wei Wang)

此图还可作为开发和交付以太坊2.0的分步路线图，顺序为从上到下：

PoW 主链是今天以太坊存在的部分：即当前的以太坊主网。在以太坊2.0系统当中，它会继续像今天那样运行。而下面的所有东西都是新的。
Beacon链目前正在开发当中，它也将成为第一个被交付的组件；
分片链会是下一个交付组件，它也是可扩展性的来源。最初，分片链将简单地聚合交易，并就其排序达成共识，而不会执行它们。这将是对系统基础设施以及安全性的一个良好测试；
VM层是以太坊2.0系统的最后一个重要组成部分，它将提供合约以及交易的执行；
 

为什么我们需要一个“Beacon”链？
 

Beacon链是一个全新的PoS区块链。它是支撑整个新以太坊2.0系统的脊柱。它的存在，使得整个系统能够保持活力，其负责指挥以太坊2.0系统所有的组成部分。

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(Beacon链指挥整个以太坊2.0系统，图像来源：wikimedia.org)

Beacon链的关键功能是管理PoS协议（Casper）以及所有的分片链。它有很多方面的工作要做：管理验证者以及他们的权益（stakes）；在每一步为每个分片指定所选的区块提议者；组织验证者进入委员会，对拟议的区块进行投票；应用共识规则；对验证者实施奖励和处罚；并且，作为一个锚点，其中分片会注册它们的状态，以促进跨分片交易；

在我们更深入地研究这些功能之前，请先了解一下术语。Beacon链的名字起源于“随机beacon”的概念，它为系统的其他部分提供随机性来源，而Dfinity项目在其区块链环境中也采用了随机beacon的概念。每个参与节点都会维护自己的本地Beacon链，努力与其它节点保持同步。也许上面带有指挥的图像是有误导性的，虽然Beacon链确实指挥了系统的其余部分，但其指挥者是去中心化的，这就像每个音乐家都有自己的节奏感一样。

关于Beacon链的一些功能
 

让我们来看看Beacon链的一些功能。

管理验证者
Beacon链的主要工作之一就是维护验证者集合，这些验证者节点需通过抵押以太币申请加入，他们会负责运行以太坊2.0系统。验证者可以具有多种状态，但只有那些被标记为“active”的节点才可以参与运行以太坊2.0协议。

而想要加入验证者集的参与者，可通过当前的以太坊PoW主链，向一个Beacon链合约发送32 以太币，在经历一些有效性检查之后，这些币会被锁定，而合约则会发出日志条目（Solidity中的“事件”），它们可被Beacon链客户端所接收。然后被选中的节点就可以导入到Beacon链的验证者集当中。

一旦激活之后，验证者就可以提出区块并参与以太坊2.0协议，当这些区块被选中之后，它们就会同时出现在Beacon链以及分片链上（一旦它们被实现的情况下）。如下所述，这些验证者还会加入对区块进行投票的委员会。

验证者也可以发出信号，表明他们希望退出系统，并停止参与协议的运行。经过一段时间（目前为97天，但可能会更灵活），他们的押金（32以太币）加上奖励再减去罚款，将被退回到一个分片链当中。解锁PoW主网上的初始权益，是不太可能的，除非整个系统失败，并且社区同意给退出者退款。

以上的所有工作，都是由Beacon链在负责管理的。
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