一、什么是以太坊2.0

（一）以太坊存在的问题

在以太坊诞生之初，以太坊在处理数百万用户的交易和智能合约结算方面做得很好。

随着DeFi领域的兴起到大热，目前，约70%的DeFi项目都是在以太坊平台上运行的，有超过百万的DeFi用户和以太坊钱包用户，高需求导致了以太坊上的Gas费用激增。在DeFi爆火的2020年的8月到9月，以太坊的费用激增了约600%。目前，以太坊的Gas实时费用大约在200 GWEI上下浮动。

从性能参数TPS上看，以太坊最高可以达到15笔/秒，这个数值只是稍微比比特币的7笔/秒稍优。TPS（Transactions Per Second）又称“系统的吞吐量”，即系统每秒钟能够处理的业务数量。TPS每秒并发太低，容易造成网络拥堵严重，从而使得高并发业务（大多数DeFi应用）发展受限。

（二）以太坊2.0改进要点

从上面的问题可以看出，以太坊网络急需升级。而以太坊2.0就引入了两个主要改进：权益证明（PoS）和分片链（Shard Chains）。因此，以太坊2.0的目的就是提升以太坊的交易性能和扩容。

1. 权益证明PoS

以太坊1.0是基于一种工作量证明（PoW）的共识机制运行的。PoW依靠物理算力（矿工）和电力（工作量），在区块链上生成区块。PoW规定，当一笔交易产生后，每一个想要记账的节点，都需要依靠自己的计算能力与他人竞争、争夺记账的权力。PoW机制为了保证网络的强去中心化，付出了很多的代价，比如浪费大量资源、处理性能较低。

而权益证明（PoS）是一种升级，可以带来更高的安全性、可扩展性，并节省能源。PoS规定，每个人都可以自由地成为节点，但只有抵押一定数量的代币节点，才有资格成为验证人，成为验证人后，系统会通过算法，选择一部分人作为出块节点，每隔一段时间，会重新选择。PoS不依靠物理矿工和电力，而是依赖验证人（虚拟矿工）和ETH（ETH2）押金。

2. 分片链

分片链是一种可扩展性（扩容）的机制，能极大提升以太坊区块链的吞吐量。当前，由连续区块组成的单条区块链的确非常安全，并且信息易于证实。但是，由于需要每个完整节点处理和验证连续区块中的每一笔交易，快速处理交易的能力受到了制约，尤其是在主网活动频繁的时候。

分片链是一种将以太坊区块链“拆分”的机制，可以将数据处理的职责分配给多个节点。这样一来，交易就可以并行而不是连续地处理。每条分片链就像新添加了一条车道，将以太坊从单车道升级为多车道的高速公路。更多车道和并行处理会带来高得多的吞吐量。分片链有望在以太坊 2.0 的Phase 1推出。

二、以太坊2.0的发展路线

以太坊 2.0 计划至少分三个阶段推出：阶段 0、 1 和 2。

Phase 0：以太坊2.0的第一阶段，2020年12月1日正式启动（需要质押524,288枚ETH），信标链（beacon chain）上线。信标链则是整个以太坊2.0网络的“指挥和控制中心”，意味着以太坊2.0之路迈出的关键一步。信标链存储和管理验证人的登记信息，将为以太坊2.0实施PoS共识机制。根据以太坊2.0的设定，成为信标链的网络验证者需要质押32个ETH，验证人的数量需要超过16384人，也就是需要至少524,288枚ETH存入到相关智能合约、作为验证人的抵押担保，才能让信标链正式上线，目前质押总额为4,363,571 ETH。此阶段以太坊原来的PoW链将会继续运行，与新的以太坊PoS链并肩前行，以确保数据的连续性不会被中断。

Phase 1：以太坊2.0的第二阶段，在2021年推出。Phase 1的主要提升是与分片链的整合。分片链将太坊区块链拆分成64条不同的链，允许并行交易、存储和处理信息。按最保守的估计，其吞吐量将是以太坊1.0的64倍，但其设计目标是让数据应对能力比以太坊1.0高出数百倍。

Phase 2：以太坊2.0的第三阶段，据5月8日V神在以太坊全球峰会上的表述，可能会在2022年启动。该阶段会涉及添加ETH 2帐户，启用转账和提款功能，实施跨片的转账和合约调用，构建执行环境以便以太坊2.0上可构建可扩展的应用，还有将以太坊1.0链整合进以太坊2.0，让PoS机制完全取代PoW机制。

三、以太坊解决性能问题的其他方案

以太坊2.0扩容依靠的是分片，但是分片的实现不是一蹴而就的，这一现状促使大家一直在探索其他扩容方案，Layer 2（二层扩容方案）就是扩展的主要途径，在保持 Layer 1 功能足够简单且强大稳定的前提下，把一些原本在 Layer 1 上的一些计算和操作，放在链下去做。

简单来说，以太坊分片是在以太坊内部进行扩容的性能解决方案，而Layer 2则是在以太坊区块链外部进行扩容的方案。实现以太坊2.0的路上，Layer 2非常必要。

V神也对以Rollup为代表的Layer 2方案持积极态度，分片的实现还需要好几年，目前Layer 2就可以直接在1.0上使用，例如Plasma、Rollup、ZK- Rollup、Optimistic- Rollup等等。虽然这些方案都是为了提高以太坊工作效率而存在，但依然存在优劣。

总结

以太坊2.0的发展之路无疑充满了探索与艰难，以太坊2.0在Phase 2之后还会有进一步改进研发工作。但可以确定的是，随着以太坊生态愈发成为一个庞大的生态系统，实现Gas费率的下降和交易处理速度的提升后，以太坊2.0的上线对于整个区块链生态，都是一件积极的事情。

例如，以太坊2.0将实现更高的安全性和可用性，证明了以太坊可以承载更庞大的应用和更成熟的商业模式。DeFi将有机会可以和CeFi竞争一下，目前DeFi各个方面的表现，仍然不可能和CeFi相比，原因之一就是底层交易处理太慢，而且易用性赶不上互联网产品。以太坊2.0的落地，我们可以预见未来的DeFi和其他基于以太坊的应用的发展空间会更加广阔。