对于以太坊，2019 年会是重要的一年，因为依照打算，以太坊 2.0 将要在往年起航，从 PoW 的旧大陆登程返回 PoS 的新大陆。
与此同时，以太坊 1.0 还会持续存在并放弃进化。以太坊 1.0 运行在原主链上，以太坊 2.0 运行在 Beacon 链上。
打算中的航程预计要有两年，直到 2021 年，在分片链可能实现残缺的性能后，1.0 才会把以太坊的理论运行权交给 2.0，本人则会退出历史的主舞台，作为 2.0 的一个分片或一个主存储合约而存在。
以太坊 2.0 的 Beacon 链是如何运行的？ETH（Ether）持有人如何从 PoW 链「跨」到 Beacon 链？以及，跨还是不跨？咱们将在本文试着去探讨。
先做个简略的科普：Beacon 链是一条全新的 PoS 区块链，它是以太坊 2.0 的外围组件，却不是以太坊 2.0 的全副。以下几点可能是了解 Beacon 链的要害：
1、Beacon 链是一条 PoS 链，运行以太坊的 PoS 协定 Casper。
2、以太坊 1.0 就是指 PoW 的主链，但以太坊 2.0 包含 Beacon 链、分片链、虚拟机层三局部，其构造如下图所示：
3、Beacon 链是以太坊 2.0 的中枢，也是 2.0 的第一个和最重要的一个组件。如下图所示，所有分片都会连贯它并与它通信，Beacon
链为分片链提供安全性和最终确认性。
Beacon 链次要实现两个性能：一是执行 PoS 共识，包含保护验证者汇合、抉择验证者组成委员会、调配验证者对分片块进行提议或证实、对验证者施行处分和处罚等等。它是验证者参加质押零碎并依据所押权利取得收益的渠道，也是整个零碎安全性的保障。
第二个性能是实现分片的通信。各分片都会将本人最新状态的哈希存到 Beacon 链的区块上，当 Beacon 链区块实现时，相应的分片区块就被认为是最终确定的，其它分片就可确信它们并与之跨分片交易。分片链与 Beacon 链通过「交联」实现跨分片通信，从而将整个零碎连贯在一起。
4、Beacon 链上没有虚拟机，没有智能合约，也无奈解决交易；Beacon 链不存储现行以太坊区块链上存储的信息，它只存储验证者列表和 Attestation。所谓的「Attestation」，是指通过确认并由验证者签名的哈希值，它们实时记录着一个特定分片的状态。
5、Beacon 链与以太坊 1.0 的 PoW 链会彼此独立地运行大概两年。在以太坊 2.0 可能实现残缺的性能前（目前预计在 2021 年），以太坊都运行在 1.0 上，Beacon 链上的区块没有什么实际意义。
以上即是 Beacon 链的根本状况。为什么说 Beacon 链要到 2021 年能力正式运行以太坊？因为从以太坊的倒退路线图可知，到这一年以太坊 2.0 能力反对智能合约和资产转移，实现可用性。
在理解了 Beacon 链之后，让咱们简要介绍一下从当初到 2021 年的以太坊 2.0，会经验的三个阶段：阶段 0、阶段、阶段 2。
阶段 0 专一于让 Beacon 链上的验证者运行起来。用户能够在链上存入 32 个 BETH（Beacon ETH）成为验证者，不过在该阶段验证者只治理 Beacon 链，此时没有分片链。
Beacon 链在晚期会尽可能放弃简略的迭代设计，该阶段不反对账户、资产转移和智能合约。BETH 仅能被验证者应用，不能在链上转移，也无奈转入交易所交易。
阶段 1 将退出分片链组件，实现 Beacon 链 + 分片链。但该阶段只是试运行分片构造，并不是真正的用分片实现扩大，Beacon 链将分片链区块视为没有构造或含意的简略比特汇合。分片链此时仍然没有账户、资产和智能合约。
Beacon 链将反对 1024 条分片链，每条链都有一组 128 个验证者组成委员会来验证。Beacon 链为每个分片在每个周期随机抉择分片验证者，分片验证者通过「交联」证实分片的内容和状态。
须要指出，在阶段 0 和阶段 1，以太坊 1.0 和以太坊 2.0 之间没有数据流通，以太坊仍然运行在 PoW 链。
阶段 2 将退出虚拟机层，它是以太坊 2.0 的最初一个重要组件。实现 Beacon 链 + 分片链 + 虚拟机层的以太坊才是一个咱们相熟的残缺的公链零碎，以太坊 2.0 的可用性将在这个阶段正式实现。
此时，智能合约被引入零碎，资产也可能在链上自在转移；分片链从单纯的数据标记器变成性能残缺的区块链，交联操作反对跨分片的通信；一些最罕用的开发工具也可能被移植到以太坊 2.0，以反对 EVM2。EVM2 是以太坊新的虚拟机 eWASM，基于 Web Assembly，反对多种编程语言实现智能合约。
尽管以太坊的分片技术路线图总共包含七个阶段，但在进入到阶段 2 后，以太坊就将从 PoW 链迁徙到 PoS 链，从 1.0 时代真正进入到 2.0 时代。
以太坊 2.0 中的新资产叫 BETH，它有两种生成路径，一是由以太坊 1.0 中的 ETH 转化而成，1ETH 生成 1 BETH；二是在以太坊 2.0
中质押 BETH 参加 Staking，作为验证处分生成。
因为在阶段 0，用户能够在 Beacon 链存入 32 个 BETH 成为验证者，权且能够了解为花 32ETH 买张船票，追随以太坊返回以太坊 2.0
新大陆。问题是，你违心上船吗？
鉴于在阶段 2 之前 BETH 是不能在账户间转移和交易的，以太坊及其各种利用也仍然运行在 PoW 链上，所以当 Beacon 链上线后，用户会把 ETH 转化为 BETH 的惟一起因是用 BETH 参加 Staking，以取得更多的 BETH。
依据之前的材料，ETH 与 BETH 之间的转换是单向的，即只能通过合约用 ETH 生成 BETH，而不能把 BETH 从新换为 ETH。
这带来的一个问题就是 1 枚 BETH 的价格下限为 1 ETH，BETH 永远不会比 ETH 更值钱，因为 1ETH 还蕴含了一个从 ETH 转为
BETH 的权力；同时，转为 BETH 还意味着为期两年的锁仓期。
不过以太坊创始人 Vitalik Buterin 最近在一次探讨中提到了 ETH 与 BETH 双向兑换的可能性，以太坊联结创始人 Joe Lubin 近日在承受采访时也示意可能存在双向机制。但双向机制可能带来一个新的问题：BETH 通过 Staking 增发，但 ETH 不能参加这种增发，双向兑换对以太坊 1.0 链上的资产是不利的。
以上两种不同的计划会影响用户把资产从 ETH 转为 BETH 的能源，进而可能影响以太坊从 1.0 过渡到 2.0 的平稳性。用户是否违心把资产转移到 Beacon 链这个问题会在阶段 2 到来后变得严厉，以太坊采纳的解决方案兴许会在这两年内依据状况一直地调整和变动。
既然转换计划未定，咱们无妨先看看用户迁徙资产的另一种决定性的能源：抵押 BETH 参加 Staking 的收益。
至多在目前阶段，用户并不能通过退出权利池以任意数量的 BETH 参加进以太坊 2.0 的 Staking，用户只有在 Beacon 链上质押 32 BETH（2^5）才能够取得验证者资格：用户在以后的以太坊 PoW 主链上发送 32ETH 至一个注册合约，合约会生成一个「验证者委员会成员名片」，让用户成为以太坊 2.0 的验证者。
BETH 的质押回报率如下表所示，这是 Vitalik Buterin 往年 4 月公布在 Github 上的一份提案，并且曾经被增加到以太坊 2.0
的标准中：
如果总共质押了 100 万个 BETH（2^20），零碎每年最多可增发约 18 万个 BETH，质押最大年回报率为 18.1%；如果质押 1000 万个 BETH，每年最多可增发约 57 万个 BETH，最大年回报率为 5.72%；质押下限为 1.34 亿个 BETH（2^27），此时每年最多可增发约 209 万个 BETH，通胀率维持在 2% 以下，回报率为 1.56%。
以太坊基金会研究员 Justin Drake 认为 3000 万个 BETH（2^25）的质押是最有利于零碎衰弱的，此时通胀率维持在 1%，回报率为
3.3%，假如每个分片每年均匀耗费 1000 BETH 的 Gas，通胀率将降至 0.5%，质押者的回报率将达到约 5%（信比特注：Drake
预估的是以太坊正式运行在 2.0 上时的最优质押率）。
这里有两个指标能够用来做比拟：一是现在以太坊上通过金融产品存入以太的回报率，二是 Tezos 与 Cosmos 等 Staking 我的项目的回报率。
验证者须要投入的另一个老本是经营老本，但它仿佛在可承受的范畴内。
Ethhub 创始人 Eric Conner 在深挖以太坊 2.0 相干标准并同相干钻研人员对话后，对验证者年度经营老本的预计是：每个 Beacon
节点须要 120 美元，每减少一个验证器，即每多质押 32 BETH 时需减少 60 美元。
所以，从回报率的角度来看，用户在阶段 2 之前把 ETH 转为 BETH 的能源可能次要取决于三个因素：参加 Staking 的 BETH 数量、ETH 与 BETH 之间的转换形式、32ETH 的门槛。（信比特注：本文未波及币价稳定这一影响因素）
不过无论 32ETH 的「船票」贵不贵，有两类用户可能都会在第一工夫参加进以太坊 2.0，他们为以太坊 2.0 的运行提供撑持，即便 2.0 还没有正式运行以太坊：
一类用户是区块链生态的参与者，尤其是以太坊生态的参与者，投入 32ETH 是有价值的；一类用户是以太坊始终以来的支持者，他们手中 32ETH 的「成本价」可能并没有那么高，同时作为在将来也会长期持币的用户，用 BETH 参加 Staking 能够让他们取得更多的 BETH。
Beacon 链是 PoS 共识，如果用户不足能源把 ETH 转为 BETH 参加 Staking，会不会影响以太坊 2.0 的安全性？
实际上，以太坊 2.0 通过机制设计保障了本身较高的平安门槛。
首先是惩办机制。如果验证者有歹意行为，比方同时给两个区块投票，其质押的代币就会被罚没。
如果以太坊 2.0 共识失败，将意味着有 1/3 的沉闷验证者违反了消减条件，也就是说，一次胜利的攻打随同着的是质押代币总量中的 1/3 被销毁，这是攻击者要付出的老本 —— 不同于 PoW，在 PoS 下「作案」是要把「作案工具」一并没收的。
另一个，是 Beacon 链的「验证者集 - 委员会 - 证实者」的区块验证形式：沉闷的验证者形成验证者集，该集的一个随机抽样子集造成委员会，委员会中的证实者对区块签名验证。
即便验证者集中有超过 1/3 的验证者是不诚实的，委员会被不诚实验证者掌控（即不诚实验证者超过 2/3）的概率也很低，并且随着委员会验证者数量的减少，委员会被掌控的概率迅速升高。
假如咱们有 1000 位验证者，其中 333 位是不诚实的，当一个委员会由 1 名成员组成时，该委员会被不诚实验证者掌控的概率是 33.3 %；当委员会由 13 名成员组成时，被掌控的概率则只有 10 %。
以太坊 2.0 在初始阶段的委员会验证者数量上限是 128 位，即便不诚实者管制了验证者集中的 1/3，攻打胜利的概率也不到万亿分之一。
在无效的机制设计下，影响以太坊 2.0 平安运行的最重要的一个因素就是随机性，Beacon 链诸多协定的执行都是基于「随机数」来实现的。因而，咱们简略介绍一下以太坊 2.0 中随机性的起源。
以太坊 2.0 是通过 RANDAO + VDF（Verifiable Delay Function，可验证提早函数）来解决随机性问题的。
RANDAO 是一种生成随机数的形式，它会内建在 Beacon 链的逻辑中，参与者（此处就是验证者）各自独立提供一个随机数，RANDAO 将这些随机数相加失去一个新的数字，并把该数字作为随机数输入。
但 RANDAO 有一个毛病：最初一个公开随机数的人是能够预测 / 操纵随机数后果的。因为他晓得后面全副的值，所以可能通过本人出随机数还是不进去影响最终的输入。因而，咱们须要在 RANDAO 之上退出 VDF。
VDF 简化来讲是指在输出一个值后，须要运算很长的一段时间能力得出后果，但这个后果是能够轻易被验证的。VDF 把 RANDAO
产生进去的随机数作为种子去生成新的随机数，而零碎应用的是 VDF 提供的新随机数。
因为 VDF 随机数的计算工夫足够长（以太坊 2.0 中，VDF 为 102 分钟），最初一个公开随机数的人是无奈在本人提供随机数的工夫内计算出后果的，也就无奈通过本人的行为来影响最终的随机数（以太坊 2.0 中，RANDAO 每 6.4 分钟就实现一个随机数的输入，这个工夫 / 过程也被称为一个 epoch）。
RANDAO 的周期是 6.4 分钟，VDF 的周期是 102.4 分钟，因而以太坊 2.0 中会有 16 个 VDF 同时运行，为零碎每隔 6.4 分钟生成一个随机数，Beacon 链将以此为根底实现本人的工作。
须要留神的是，区块链上的随机数问题是个难题，RANDAO + VDF 同样也须要被进一步验证。
以太坊 2.0 客户端 Nimbus 的测试网曾经上线，它被称作 testnet0，运行了一条可能在节点间同步信息的 Beacon 链，并且节点能够散布在近程的设施上。
此版本设置了 400 个验证者节点来保护网络的运行，其中有 50 个验证节点是留给「怯懦的探索者」的，任何人都能够退出。这里咱们提供一条小贴士：如果遇到问题，能够在 Status 的 #status-nimbus 频道进行询问。
应用 Go 开发的以太坊 2.0 客户端 Prysm 以及应用 Rust 开发的 Lighthouse 都行将公布测试网。如果一切顺利，Beacon 链，即阶段 0 的以太坊 2.0，会在今年年底上线，就如路线图中布局的一样。
简直所有人都尊重和青睐以太坊，但人们也谈判到它的「历史包袱」。如果说以太坊是一艘船，它仿佛是一艘轻便的船，难以协调、行动迟缓。
但轻便的船也有它本人的劣势，它有更齐备、更平安的基础设施、它有更保持、更彻底的分布式路线，如果把眼光放久远，这种船或者才是能承载更多生态、承当更长旅程，最初达到未知大陆的船。
当初这艘船行将起航，海员招募就要开启。你，要一起来吗？
特地提醒：
以太坊 2.0 具体执行计划可能随时会有调整，本文仅做参考，请一直关注最新消息。
以下英文文章大多来源于 Medium，其中译本大多出自「以太坊爱好者」。
参考文章：
1.《以太坊 2.0：信标链》，Bruno ?kvorc
2.《ETH2.0 工程指南》，James Prestwich
3.《以太坊 2.0 协定外围 Beacon 链详解》，Ben Edgington
4.《V 神提出的以太坊 POS 质押提案，到底合不合理？》，秦晓峰
5.《如何了解以太坊 2.0 的经济激励？》，Eric Conner
6.《以太坊 2.0 的设计指标》，Ben Edgington
7.《以太坊的降级革新剖析》，信比特 bitpoa
8.《以太坊 2.0：随机性》，Bruno Skvorc