最近有很多文章在討論以太坊2.0的路線圖、研究建議和現狀。但關於2.0背後的設計理念和不變量的消息，卻沒有什麼公開文章透露。明確不變量對協調工作非常有幫助，還能保證開發人員在哲學邏輯上保持一致。本文將解釋2.0中一些設計、背景以及對未來協議的影響。
安全
Eth2的PoS模型，稱為Casper the Friendly Finality Gadget，運行在一系列保證高度活躍和網路參與的激勵機制下。Eth2擴展了Casper，利用它來保護分片區塊鏈網路安全。也就是，運用鏈終結閥值的概念，確保Eth2的1024個分片與信標鏈共享一樣的安全池。
PoS的核心前提是，驗證者完成預期角色指定的任務獲得獎勵，如果偷懶則失去獎勵，並且如果違反協議作惡，則會受到嚴厲懲罰（slashed）。雖然前提很簡要，但重點都體現細節之中。如果我們要考量各個驗證者行為，以及整個驗證者委員會行為，Casper經濟就會變得更加複雜。
一般而言，PoS鏈一個開放性問題是何時懲罰，如何根據行為惡劣程度進行處罰？也就是是說，我們要找到一種全面的懲罰措施，以便簡潔的同時覆蓋所有極端案例。有鑒於協議的運行取決於驗證者行為以及強大的運行時，可能存在誠實驗證者無法執行的情況。比如停電、網路不穩定等，導致誠實驗證者離線，因此我們要明確區分偷懶處罰和作惡行為懲罰。
Eth2部分設計理念，是讓攻擊破壞協議付出巨額代價。就像其他鏈的51%攻擊需要付出高昂代價。攻擊者逆轉協議中具有最終性的部分，將明顯地暴露在大家面前，社群可以協調軟分叉，移除作惡者，使攻擊無效。當然，如果攻擊成功，且協調失敗，如果攻擊者的單一目的是破環系統，造成巨額損失，那麼系統的完整性會遭到破壞。
PoS系統另一大限制是驗證者困境，由現象命名而來。系統中的驗證者偷懶，簡單地相信協議中的其他人認真地完成了工作，因此不驗證自己負責的內容。除非受到重大懲罰，否則驗證者可以不履行職責，而節省頻寬和算力。透過對網路中丟失的數據或錯誤簽名，添加重大懲罰和質詢機制，可以減少這種行為發生。
以太坊2.0的驗證者激勵如下：
驗證者不活躍：二次洩漏
ETH2依賴於網路中2/3誠實參與者的拜占庭容錯閾值。針對不活躍的懲罰，也叫作不活躍洩露。如果鏈超過4個時期都未確認最終性，協議會嚴格把控驗證者獎勵。也就是說，如果自鏈確認最終性過了很長時間，則最大獎勵會降至0。此時驗證者需要表現良好，否則面臨懲罰。懲罰輕重與鏈自終結以來的時間成正比，防止驗證者離線。驗證者偷懶的時間越長，懲罰越重。這種「二次洩露」懲罰對短期偷懶沒有多大影響，但針對長期偷懶則懲罰較重，罰款金額將被銷毀，不會重新分配給誠實驗證者。
故意作惡行為：slashing
最初的以太坊PoS提案這樣寫道：作惡的驗證者將受到嚴重懲罰，即slashing懲罰，通常是針對單個驗證者作惡，而不是串謀的驗證者。如果大部分驗證者聯合作惡，則會破壞網路。根據拜占庭容錯的保證，對作惡者的懲罰=3×同一時間段內作惡者數量。這有助於懲罰大型聯合作惡行為，還可以抑製作惡驗證者池的發展。也就是說，在網路中發起聯合攻擊，會損壞作惡者集體利益。提倡檢舉機制，激勵驗證者發現其他違法攻擊行為，將slashed的資金作為檢舉獎勵。
驗證者獎勵
根據Vitalik的以太坊slasher設計原理，他在每個時期（64個區塊）中，概述了驗證者基本獎勵的4個特定組成部分：
1.檢查指定的紀元檢查點，獎勵1/4
2.證明指定的區塊鏈頭，獎勵1/4
3.證明被快速打包進鏈上，獎勵1/4
4.證明指定正確的分片區塊，獎勵1/4
根據正確參與的驗證人數量，此基本獎勵還有額外獎勵。這個額外的獎勵用於激勵驗證者做正確的事情，推動集體誠實行為。獎勵發布計劃應當是一致且直觀的，增加更多的複雜性只會使系統容易出錯，並且從宏觀經濟的角度來看更難理解。
從應用程式複雜性中分離協議複雜性
說Eth2路線圖令人生畏是一種保守的說法。它可能是最有雄心，並長期計劃吸收產業教訓，優雅地創建一個解決擴容難題且可持續的協議。關於分片降低開發人員體驗這一點已有大量討論，之所以降低是因為將Eth2開發人員剝離內部極其困難，我們有一個複雜的分片系統需要彼此交互。從表面上看，Eth2令人生畏，如何在項目中明確地執行合約也並不清楚。但事實非常微妙。
應用程式開發人員，只需要瞭解一小部分Eth2協議。普通智慧合約開發人員，無需瞭解驗證者註冊表或信標鏈終端小工具的內部結構。因此，階段0從應用層中完全刪除。階段1和階段2最近也提出了強大提案，主張更高程度的抽象執行環境，使Eth2更強大，更簡潔。最壞的打算，錢包和應用開發人員需要瞭解跨分片交易細節，以掌握一些顯示即時交易結算的技巧。電腦操作系統和內部構件已比10年前要複雜得多，然而，大多數應用程式開發人員無需瞭解隱藏的內部構件，這些內部構件使其成為強大的電腦架構。這種關注點的分離是良好架構設計的核心，人們可以說，在構建Eth2時我們應該牢記不變量設計。
構建真實世界的電腦
總之，以太坊相對來說很美，這意味著它可以運行任何類型的可想像的代碼，就像今天的電腦一樣，儘管它是一台非常有限的，慢速的，單線程的電腦。今天的以太坊類似於早期的弱處理器。今天在以太坊運行應用程式也很是昂貴，因為該協議內置了一些機制，以防止困擾公共產品的公共場景發生悲劇。以太坊充滿活力的開發人員會永遠不斷地改進當前網路，無論是核心層和是第二層。但從治理層面而言，預定的升級可能會困難重重，且過程艱難。
一旦Eth2被活化的幾年後，我們能感到它有一定限制，希望建立Eth3，那麼便意味著Eth2的核心設計失敗了。應該以無需硬分叉的方式升級協議，也就是，一旦系統投入使用，第一層的設計是最不需創新或接近於0的。我們仍有很長一段旅程要走，時刻提醒自己為何構建這個軟體，以及是否10年後還存在？這樣我們便會編寫更強大的代碼，經得起時間的推敲。
本文為巴比特資訊授權刊登，原文標題為「探索以太坊2.0：區塊鏈激勵制度的演變」