Ethereum 的历史中从来不乏对核心协议的改进和升级。完成今年二月的君士坦丁堡（Constantinople）升级和即将到来的伊斯坦布尔（Istanbul）硬分叉之后，以太坊将走向 Serenity，也就是以太坊成长的最终阶段。根据 Vitalik 在 2018 Devcon 上的演讲，Serenity 将分为几个阶段，估计每个阶段都会维持一年。以太坊 2.0 （也就是 Serenity 的别名）有五项设计原则：简洁性、强韧性、持久性、安全性和去中心化，分阶段逐步走向 Serenity，正是为了保证所有原则都得到了发展和保持，进一步巩固以太坊在区块链解决方案中作为市场领导者的地位。

原文标题：《The Roadmap to Serenity》
作者：Consensys
翻译：阿剑

1 Istanbul

在进入 Serenity 之前，Istanbul 是继今年二月君士坦丁堡分叉之后我们所计划的最近一次硬分叉，预计将于 2019 年 10 月部署，而且当前有 11 项 EIP 被提议纳入本次硬分叉中，其中包括 EIP-1057 （即「ProgPoW」）。

以太坊社区已经为 ProgPoW 的提议激烈地争辩了好一段时间。该 EIP 提议将以太坊的挖矿算法切换为 ProgPoW，因为该算法可以减少 ASIC 对 GUP 的挖矿效率优势。ASIC （专用集成电路）和 GPU （图形处理单元）都是矿工可用于挖矿的硬件设备。

ASIC 是高度专用话的迎接，挖矿效率更高，因此可以获得更高的利润；但 ASIC 是针对特定算法的，所以只能挖特定币种，比如比特币的 ASIC 就只能用来挖比特币，以太坊的 ASIC 也只能用来挖以太币。而且，虽然效率很高，ASIC 的研发非常昂贵且困难，所以如果只限于那些有 ASIC 渠道的人才能开设矿池，那就有导致中心化的风险。

GPU 则相反，它是通用的计算工具，可用于多种计算用途下的复杂计算。不同于 ASIC，GUP 可以挖任何币种，而且也很容易获得。GPU 不会像 ASIC 那样带来中心化的计算力量，因此一般而言也没有 ASIC 那么高的效率和利润率。

如果 EIP-1057 得到通过的话，以太坊将运用 ProgPoW 算法；它移除了 ASIC 对 GPU 的效率优势，让两者在挖以太币时没有效率区别，最终保证网络的去中心化。

以太坊核心开发者似乎普遍支持 ProgPoW，但他们组织了第三方审计，用于为最终决定提供参考。

编者注：5 月 24 日，Hudson Jameson 在 Fellowship of Ethereum Magicians 论坛上发帖称：「ProgPoW 的审计报告要推迟完成」，因此 EIP-1057 很可能不会包含在 Istanbul 硬分叉中。

Serenity 路线图简介可看这个视频：https://youtu.be/25sv6xLprU4

Phase0：信标链

预计在 2019 年，Serenity 的第一阶段将推出信标链。Beacon Chain （「信标链」）是一条用权益证明来运行的区块链，并将标志着我们长期计划的、从 PoW 到 PoS 的迁移正式开始。信标链将围绕着原来的以太坊 PoW 区块链运行，以保证以太坊区块链的连续性不会断裂。在信标链的初级形态中，它有三个主要功能：

管理权益证明机制

权益证明是一种共识机制，网络参与者靠质押 ETH 来参与共识，不断让区块上链（不是像 PoW 那样用电挖矿）。

处理交联（Crosslink）

教练是信标链可以确定和保护各分片链状态的主要机制。分片链要到 Phase1 才会部署，所以这一升级主要是为 Phase1 作准备。

直接的共识和确定性

信标链通过 PoS 以及（人们以前就知道的） Casper FFG 来提供区块确定性。PoS 要求持有 2/3 质押量的验证者都在下一个区块签名（才能将之敲定），这意味着潜在的恶意攻击者在经济上要冒更大的风险。

Phase 1：分片链

分片链是以太坊网络在未来实现可扩展性的核心部件。简言之，分片将一个数据库（无论是不是去中心化的）的数据处理任务在许多节点间分散开来，因此整个系统可以并行地交易、存储和处理信息。当前的以太坊主网不是这样的，每个全节点都必须处理和验证每一笔交易。

Serenity 的 Phase1 将解决分片链的确定性和共识问题。Phase1 的分片链更像是「测试轮」，而不是一个即时可扩展方案的实际发布。信标链将监控这些分片链的执行状况。一名质押 32ETH 的验证者会被随机分配到某条分片链上为止服务（该随机性要保证验证者的分配情形是不可提前预测的，否则就有操纵分配的机会）。根据 ETH2.0 的技术详述，信标链将支持 1024 条分片链，每条链都有一组 128 个节点组成的群组来验证。

Phase 2：eWASM

在 Phase2，以太坊 2.0 的可用性正式到来。引入了新的虚拟机 —— 以太坊定制型 Web Assembly （eWASM）—— 之后，分片链将从单纯的数据标记器变成功能完整的区块链，可以扩展以太坊网络的吞吐量。

为了让一个区块链生态系统得以成立，节点必须搭配有虚拟机来执行交易和智能合约。以太坊 1.0 的虚拟机叫做 EVM。切换到以太坊 2.0 和信标链之后，网络所用的虚拟机也会升级为 eWASM，这是一个基于 Web Assembly 的虚拟机，由万维网联盟（W3C）制定，是一套开源标准。因为 WASM 支持很多编程语言，人们可以用任何语言来写以太坊上的智能合约，改变今日只能用 Solidty 来写 EVM 合约的情形。

以太坊 1.x

注意，在 Serenity 的 Phase 0、1、2 中，原本的 PoW 链不会小时，它会围绕着信标链继续得到维护，而且矿工用传统形式挖矿也将继续得到 ETH 奖励。慢慢地，因为生态会迁移到信标链上，如果「难度炸弹」爆炸，那么 PoW 链会变得无法出块，也就会被完全废弃掉（说「如果」是因为一些人认为应当让这条 PoW 链永远存在）。在信标链得到测试和证明的期间，PoW 也会继续作改进。这些改进和硬分叉被称为「以太坊 1.x」，它们将确保当前的以太坊主链能继续升级、适应生态系统的需要并随着信标链的扩展得到更多的应用。

以太坊 1.x 背后的团队还处在确立路线图的早期阶段，但他们决定了以太坊 1.x 升级的三个首要目标：

• 提高每秒吞吐量来提高主网可扩展性（通过优化客户端来使得网络可以持续提高区块的 Gas Limit）；
• 保证人们可以长久运行全节点（通过「状态租金」减低和限制全节点对磁盘空间的要求）；
• 通过包括 eWASM 在内的虚拟机升级来优化开发者体验、使用不同的交易费用模型来稳定整体交易手续费；
• 开发 finality gadget 来连接以太坊 1.0 和 2.0，用信标链来敲定以太坊 1.x 的区块

关于以太坊 1.x 及其背后团队的信息，可见 ethhub 以及 etherum wiki。

Phase 3：后续升级

以太坊在 Phase 2 之后的计划就显得不够具体了。确定的是：开发者将继续致力于解决急迫问题并改进整个协议，以满足对区块链技术不断增长的需要。正在讨论的后续改进包括：轻客户端状态协议、与主链安全性耦合、超级二次方分片或者说指数型分片。也许还有「以太坊 3.0」，作为以太坊的长远进化中的下一阶段。