有賴于建立在其上的眾多Dapp和ICO，以太坊的2017可以說風光無限。然而在公鏈爭霸年2018年，以太坊雖然目前還坐在王座之上，可其實已經被“群狼環伺”。

高聲叫囂著要干掉以太坊取而代之的，不止有EOS，還有黃雀在后的ADA、ZIL/NEO等等。相比這些幣價猛漲、宣傳陣勢驚人的后起之秀，以太坊顯然要低調得多。

但低調不等于沒有作為。事實上，Vitalik和他的團隊一直都非常樂于改變——相比相對保守的比特幣核心開發團隊core來說。很多關于以太坊未來的重大變化早已經在部署實施之中，雖然不見得能夠短時間見到成效。

一旦你了解了這些，就相當于看到了未來2-3年甚至更久以太坊的發展線路圖。下面就讓熊小貓一一道來。

一 、Casper FFG 和Casper CBC

2017年10月，以太坊進入了它的第三個發展階段：大都會（Metropolis）。當前我們即將迎接的是這一階段的后半段：“君士坦丁堡”，然后就走向最終的“寧靜”（Serenity）。

你是不是跟我一樣覺得這些詞聽起來真的好文藝呢？不過這不是重點，重點是，按照規劃，在“寧靜”階段，以太坊將的共識機制將徹底轉變為PoS.

而Casper，正是將Ethereum主網共識算法從Proof of Work(POW)轉向Proof of Stake(POS)的項目。

先了解一個問題：POS與POW有什么區別？為什么一定要做這種轉移？
從算法上來說，POW是以礦工算力的貢獻比例作為權重給予挖礦收益，POS是以礦工持幣數量乘以持幣時間作為權重給予挖礦收益。

POS對于POW的優勢在于：

安全性：類比POW的語境，POS相當于節點一旦作惡，礦機和硬件設施直接被燒毀。
避免過度中心化：避免POW礦池出現的規模效應和中心化，公平挖礦產出。
節約能源：POW消耗的硬件和電能是巨大的。

當然，POS也有如Nothing at stake等自己的問題，這里不重點展開（以后再表）。

那么為什么又會分成兩種Casper呢？

Casper FFG——又名“Vitalik's Casper”——是一種混合 PoW /PoS 的共識機制，它是以太坊首個通向 PoS 權益證明的候選方法。簡單地說，塊鏈將用熟悉的PoW 算法增加區塊，但是每50個塊有一個 PoS “檢查點”，通過網絡驗證人來評估區塊的最終有效性。

可以看出，Casper FFG還不是一個純粹的PoS協議，它實際上相當于POS的初級階段，目標是使人們逐漸脫離PoW機制。目前它已經在測試中，我們期待它能在晚些時候，作為“君士坦丁堡”階段的一部分主網上線。很可能就是在今年夏季。

如果到時候還沒上線，很可能就要等到更晚的“寧靜”版本——關于這個階段，目前還沒有人給出一個時間表。很有可能是在2018年末，甚至2019年。

Casper CBC也就是我們所知的Vlad版Casper，使用建構修正（correct-by-construction，CBC）協議。要了解它的特點，讓我們來做一個對比。

這是一個普通的協議設計的樣子：

你正式指定協議。

定義該協議必須滿足的屬性。

證明該協議可以滿足給定的屬性。

而CBC協議的樣子是：

你正式但只是部分地指定協議。

定義該協議必須指定的屬性。

從滿足所有它被規定去指明的屬性中推導出該協議。

用大白話來說，你是動態地推導出該協議的。

獲得完整協議的其中一種方式是運行一種Vald稱為“理想對手（ideal adversary）”的預估安全預言機（estimate safety oracle），它運行下列兩者之一：

提出一個合理估計的錯誤的例外情況。
列出所有在未來可能發生的錯誤。

是不是看著就很復雜？總之，這個理想對手要做的事情，就是不斷進行微調、讓這個只是部分建構好的協議更加完美，直到它變成完全版。

正如剛剛提到過的，Vitalik的Casper將被初步運行，以緩沖從PoW到PoS的轉變。而Vlad的Casper，則不只是一個建立在PoS機制上的微調，而是徹底的重新思考共識機制，它未來還有很長的路要走，很可能只能在2019甚至更晚的時間落地。

也有可能最后Casper FFG就運行的很好，因此持續的運作了下去，直到Casper CBC完全準備好。

可以看到的是，以太坊開發者團隊一直在努力地開發這兩個Casper項目。不管這最終版本是什么，它肯定會受到Vlad的和Vitalik的Casper的深刻影響。

二、擴容

遏住以太坊咽喉的，首當其沖是擴容問題。

以太坊目前日均交易量是500多萬筆，十倍于比特幣網絡。然而與此同時，Ethereum每秒只能處理交易（tps）15筆。在高峰期里花費的時間甚至更長。而這就意味這極大的堵塞也就是極高的交易成本。

相較之下，Square 和 Visa 等服務的交易是即時確認的。即使不它們相比，EOS、ADA等同為公鏈在測試中表現出的速度，似乎也已經足以革掉以太坊的命。

以太坊為什么不趕緊擴容？因為擴容沒有那么簡單。

這是一個可能很多人都知道了的問題，我們再來復習一下~

當前公有鏈的共識協議都存在這樣的限制：網絡中的所有節點（常常就是每一臺電腦）都必須參與處理每一筆交易。

這種去中心化共識機制的關鍵優勢是安全保證、政治中立和抵抗審查等。然而，這是以擴展性為代價換來的，因為它同時限制了區塊鏈里全節點可處理交易的數量。

實質上這帶來了兩個影響：低吞吐量&緩慢的交易速度。

然而，如果我們隨意擴容區塊大小，那么隨著區塊鏈不斷擴大，網絡里各個節點所需的存儲、帶寬和計算能力也會增加。當到達某個時刻，就只有少數節點才能提供足夠資源來處理區塊——也就是說我們普通人的電腦跑不起了——而這會帶來中心化風險。

（為什么V神和EOS的BM經常互懟，原因之一也是EOS的21個超級節點被認為是犧牲去中心化為代價提升擴展性。）

因此，以太坊等公有鏈需要在低交易吞吐量和高中心化之間做一個權衡。理想的系統是：它既能每秒處理上千筆交易，又能保持一定程度的去中心化——Vitalik在去中心化這件事情上顯然相當堅持。

針對此，以太坊現在在跑的有以下方案，當當當當！

• 主鏈擴容方案：Sharding（分片）

首先我們又要提到前面說過的Casper。因為某種程度上，Casper可以說是分片的奠基石。
這里要先引入一個Finality的概念。Finality是指，一個操作或交易在鏈上完成并且被確認不可逆的狀態。

在以太坊目前POW的機制下，finality需要等待多久，并沒有被明確的約定。

舉個栗子，當一筆交易完成，常規做法是等待6個區塊確認。但嚴格來說，6個區塊確認后，交易完成且不可逆的概率雖然非常非常大，但沒法100%肯定。（這涉及到一個最長鏈規則，我們以后再講）

如果要求更高的確認概率，那可以等待12個區塊確認（比如Binance的充值確認），但不管多少個區塊確認，交易失敗的概率總是存在的，只是趨于無窮小。

Casper的設計中，finality等待最大長度被顯示的約定為50。即50個區塊之后，交易被100%的確認完成，如果屆時有兩條長度相同的主鏈，則任何一條鏈上的交易都不會被finalize。

這種設計下，每筆交易在一個確認的時間長度下一定會被確認而不是一個概率值，節點不再需要考慮從創世區塊至今的所有交易。每個節點需要承擔的工作量更小，需要獲取的信息更少。這對分片擴展方案很重要。

那么分片擴展方案是怎樣工作的呢？

將每一個block（塊）分為不同的shards（片），每個片獨立、并行的處理不同的一組交易，以此提升全網交易吞吐量的擴展性協議。
簡單地說，每個Shard chain就是一個小區塊鏈世界，因此你不用再擔心全網共識所帶來的擁堵。在shard chain中的block改名叫collation，礦工也就是validator改名叫collator。同一時間數個shard chain并行工作，最后確認的交易匯總到block里融入主鏈，以此擴展交易吞吐量。

這里又涉及一個問題，就是安全性怎么保障？譬如，如果礦工能夠預先得知自己會被分配到哪個shard chain，那他們豈不是可以勾結起來作惡，甚至發動51%攻擊？

這一點Vitalik也想到了。Shard chain中collator的選擇則是通過主鏈上的礦工管理合約（VMC）這個東西來決定，VMC是Shard機制的核心，POS的押金機制與投票機制都會在VMC上完成。

VMC合約中特別關鍵的一點，是需要通過隨機方式，確保每個礦工不能提前預知自己何時會被分配到哪個shard chain上。所以說安全上聽起來也沒有太大的問題。

• 側鏈擴容方案：Plasma與Raiden（雷電網絡）

之所以把這兩個放在一起，是因為相比于主鏈擴容的分片來說，plasma和雷電網絡都屬于側鏈擴容。
Plasma允許在主鏈上建立子鏈，子鏈可以專門為每個DApp設定，子鏈數量不限，而且每個DApp上的共識機制可以單獨設計。DApp可以在子鏈上完成各類交互行為，而且會比主鏈更快更便宜。

雷電網絡是以太網中的閃電網絡，它允許節點之間相互通信，而不需要在主鏈上確認每筆交易。兩個節點間可開設一個雙向的“通道”，交易由雙方私鑰簽名并確保不可逆。通過在這兩個節點之間，而不是在每個塊上記錄和驗證交易，可以將大量的主鏈流量轉至鏈下。
這些都是很不錯的解決方案，然而這些側鏈解決方案都只適用于部分支付場景，所有這些側鏈最終也都依賴于主鏈獲得“finality”，因此主鏈擴容方案（目前也就是分片）仍不可避免。

同時所有這些新型技術——分片、plasma以及雷電網絡，實在是太新了，很難在短期真正落地。盡管已經有許多試驗在進行當中，但真正的主網上線應用很可能要等到2019年。

三、其他

除此之外以太坊還有一些其他的變化。

首先是隱私。

以太坊上每筆交易都會得到廣播，每筆交易都是透明的，但這并不總是符合人們的需求。這也是零幣、門羅幣等隱私幣所解決的需求。但在以太坊上，事實上已經有相應的技術部署來解決隱私問題。也就是CK snarks和零知識證明。（如果你不太理解，我們也會在后面繼續科普這些名詞。）

其次是安全性。

以太坊經歷了許多的bug事件和黑客攻擊事件，導致巨額資產流失或者被鎖定，譬如我們曾提到過的Parity錢包代碼誤刪事件，導致許多人資金被鎖定，其中包括巨額ICO資金。

這個問題的根源和以太坊智能合約現在的編程語言有關。以太坊智能合約現在的編程語言是solidity，它的好處之一是對于初學者簡單易上手，但與此同時也給黑客留下了許多攻擊的可能性，使智能合約變得脆弱。

現在已經有一種新的編程語言被開發出來，叫做VIPRE，提供了solidity之外的一種選擇。VIPRE的特征之一是安全性能，它限制了使用的方法，從根本上來說，讓程序員們犯錯的可能性降低了。但遺憾的是現在使用它的人還比較少。

除此之外還有一種方法，叫做formal verification（形式化驗證），簡單的來說，是指代碼以數學的方式來證明它的邏輯性是安全的。它也能夠很好的改善智能合約的安全性問題。對這個方案，我們也將在以后為您做出深入介紹。

總的來說，未來幾年，從協議層到主鏈到側鏈甚至編程語言，以太坊將會發生諸多變化。過去的風光無限讓全世界的目光都聚焦在了以太坊的身上，現在是時候考驗它背后的開發者團隊了，是否能夠帶領以太坊披荊斬棘，成功衛冕呢。我們拭目以待。