以太坊2.0 意在解決以太坊的共識問題和擴(kuò)展性問題，基于共識問題提出了一個新概念就是信標(biāo)鏈（ Beacon Chain ），而基于擴(kuò)展性問題提出的是分片鏈（Shard Chains）。今天大白就和大家科普一下什么是信標(biāo)鏈以及信標(biāo)鏈具有怎樣的功能。

1. 信標(biāo)鏈?zhǔn)鞘裁矗?/p>

信標(biāo)鏈，英文名叫 Beacon Chain，Beacon ，意思就是燈塔，信號浮標(biāo)。它其實(shí)是以太坊 2.0 系統(tǒng)的核心。

信標(biāo)鏈?zhǔn)且环N全新的權(quán)益證明（ PoS ）區(qū)塊鏈，它是為了解決共識問題，而分片鏈（ Shard Chains ）的目的是解決以太坊的擴(kuò)展性問題。

分片鏈之所以能解決性能問題，它相當(dāng)于是通過多片技術(shù)處理交易等，提高了系統(tǒng)的效率和性能，下圖展示的是信標(biāo)鏈和分片鏈的結(jié)構(gòu)圖，其中信標(biāo)鏈處于協(xié)調(diào)層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理工作，而分片鏈處于數(shù)據(jù)層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)部分的工作。

在圖中我們可以看到，為什么我們需要信標(biāo)鏈呢？信標(biāo)鏈像是一個核心脊骨，支撐和聯(lián)系著各分片鏈。事實(shí)上，信標(biāo)鏈?zhǔn)墙o整個以太坊 2.0 系統(tǒng)注入生命力的核心，負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)系統(tǒng)的所有參與者。那么它能做些什么呢？

2. 信標(biāo)鏈可以做什么？

首先，這條鏈?zhǔn)菣?quán)益證明（ PoS ）區(qū)塊鏈，它可以讓驗(yàn)證者可以參與質(zhì)押系統(tǒng)、替代礦工的角色而成為鏈的構(gòu)建者。也就是說信標(biāo)鏈上管理著驗(yàn)證者的名單，以及分片驗(yàn)證者任務(wù)。

怎么樣才可以成為信標(biāo)鏈的驗(yàn)證者呢？

首先你需要向當(dāng)前以太坊主鏈上的一個合約發(fā)送押金（ 32 個以太幣），然后經(jīng)過一系列的審核檢查之后，你就會收到一張電子收據(jù)（以太坊智能合約中的事件），這個收據(jù)就相當(dāng)于一張 vip 卡，有了這張卡，你就擁有了驗(yàn)證資格，成為了驗(yàn)證者。如果你很“活躍”，就可能被選中成為區(qū)塊提議者。

成為驗(yàn)證者之后，信標(biāo)鏈就會給你安排任務(wù)了。

它會將你隨機(jī)分配到一到兩個分片中去做驗(yàn)證。我們知道，在工作量證明機(jī)制下，也就是我們現(xiàn)在的以太坊主鏈上，礦工通過挖礦生成下一個區(qū)塊，但是在權(quán)益證明機(jī)制下，不存在挖礦，下一個區(qū)塊的產(chǎn)生是由驗(yàn)證者們選擇出來的。這個選擇具有隨機(jī)性，不是一個驗(yàn)證者所能掌控的，這也體現(xiàn)了去中心化的特點(diǎn)。

假如你不是很“活躍”，信標(biāo)鏈將你分配到分片之后，你需要同該分片的其它驗(yàn)證者一起選擇出新的區(qū)塊。

然后該分片的區(qū)塊提議者就會為這個分片收集交易，并且將這些交易納入到剛剛驗(yàn)證者們選出的區(qū)塊中去，雖然由于你不是區(qū)塊的提意者，也就沒有將交易納入新區(qū)塊的權(quán)力，但是作為驗(yàn)證者的你這個時候可以驗(yàn)證這個過程中區(qū)塊提議者是否行為妥當(dāng)。

如果你表現(xiàn)良好，做了身為驗(yàn)證者應(yīng)該做的事就會得到獎勵，相反，如果你違反規(guī)則就受到懲罰，懲罰就是從你抵押的 32 ETH 中扣除一部分，當(dāng)?shù)盅航鸬陀?16 個以太幣之后，信標(biāo)鏈就會將你從驗(yàn)證者列表中移除。

如果有一天你不想當(dāng)驗(yàn)證者了，你抵押的以太幣加上你得到的獎勵以及減去你因懲罰而扣除的以太幣將不會回到你之前的以太坊主鏈中，而是會被存進(jìn)某一個分片鏈中。

除了管理驗(yàn)證者之外，信標(biāo)鏈還需要存儲一些認(rèn)證（ Attestation ）。

我們知道當(dāng)前的以太坊區(qū)塊鏈上存儲了我們平時的那些資產(chǎn)轉(zhuǎn)移等交易的數(shù)據(jù)信息，但是信標(biāo)鏈不同于當(dāng)前的以太坊主鏈，它存儲的是一系列經(jīng)過計算的字符串。

這個字符串的產(chǎn)生基于計算機(jī)中的一種哈希運(yùn)算，它就像生活中你將豆子放進(jìn)豆?jié){機(jī)處理之后，你不能根據(jù)得到的豆?jié){去判斷之前豆子的形狀大小等特征。而且假設(shè)你多加了一顆豆子，得到的豆?jié){就會發(fā)生很大的改變，你無法確定你這顆豆子是豆?jié){中的哪個微粒，這個豆?jié){機(jī)就像是哈希算法，不能通過哈希之后的結(jié)果去推導(dǎo)去哈希之前的樣子，而且只要哈希之前的數(shù)據(jù)有一點(diǎn)改變，哈希之后的結(jié)果就會發(fā)生很大的變化。

在信標(biāo)鏈中，驗(yàn)證者驗(yàn)證并簽名交易，比如一筆轉(zhuǎn)賬交易，然后經(jīng)過哈希變成一段字符串，將這個字符串存到信標(biāo)鏈中，此時這個字符串就代表了一筆交易的數(shù)據(jù)，這樣做的好處就是，你不用去深入探究這筆交易到底在哪個分片中發(fā)生。

分片中的狀態(tài)一旦發(fā)生改變（比如某個賬戶余額發(fā)生了丁點(diǎn)改變），驗(yàn)證者都會把這個變化匯報給信標(biāo)鏈。因此，信標(biāo)鏈實(shí)時跟蹤者分片的變化，也建立起了個分片間的聯(lián)系與通信。

3. 小結(jié)

總的來講，信標(biāo)鏈就像信號燈一樣，指揮著系統(tǒng)的各種行為，存儲著大量的認(rèn)證數(shù)據(jù)。但是這種指揮是去中心化的，如參與其中的驗(yàn)證者的投票行為是由驗(yàn)證者本身自己所決定的，信標(biāo)鏈?zhǔn)遣荒茏笥业?。最后，信?biāo)鏈以及分片鏈還涉及許多的的技術(shù)難點(diǎn)，以太坊團(tuán)隊(duì)也在砥礪前行。