精益以太坊(ETH)：展望以太坊的下一個(gè)十年
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- 7 月 31 日，以太坊基金會(huì)的研究員賈斯汀·德雷克（Justin Drake）公布了“精益以太坊”路線圖，規(guī)劃了以太坊未來(lái)十年的發(fā)展方向。
- 該路線圖包括激進(jìn)的計(jì)劃，例如將所有密碼原語(yǔ)過(guò)渡到基于哈希的機(jī)制以實(shí)現(xiàn)量子抗性，并從根本上重新設(shè)計(jì)共識(shí)層、數(shù)據(jù)層和執(zhí)行層，以實(shí)現(xiàn)極高的可擴(kuò)展性。
- 以太坊的精益方法通過(guò)徹底改造關(guān)鍵鏈組件以實(shí)現(xiàn)量子抗性，與 Sui 的“Fat”方法形成對(duì)比，后者通過(guò)最小的更改尋求保留現(xiàn)有功能。
1. 宣布“精益以太坊”
7 月 31 日，適逢以太坊十周年，以太坊基金會(huì)研究員賈斯汀·德雷克分享了名為“精益以太坊”的路線圖，為以太坊下一個(gè)十年的發(fā)展做準(zhǔn)備。該路線圖以博客文章的形式發(fā)布，每個(gè)領(lǐng)域僅有 2-3 句話的簡(jiǎn)要說(shuō)明，但每個(gè)元素都包含了眾多濃縮的細(xì)節(jié)。本文將深入探討路線圖的每個(gè)部分，并考察以太坊網(wǎng)絡(luò)將如何通過(guò)這一路線圖實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型。
1.1 增強(qiáng)量子密碼抗性
正如路線圖中首先提到的，我認(rèn)為以太坊的最大價(jià)值在于其作為“自創(chuàng)世區(qū)塊以來(lái)從未停止的鏈”的穩(wěn)定性，這使得迄今為止最大的機(jī)構(gòu)資本流入成為可能。這一成就得益于以太坊在過(guò)去十年中優(yōu)先考慮網(wǎng)絡(luò)去中心化和節(jié)點(diǎn)輕量化的策略，這一價(jià)值必須保留，以實(shí)現(xiàn)以太坊最近宣布的“1 萬(wàn)億美元安全性”目標(biāo)。
這一愿景背后是量子計(jì)算時(shí)代的到來(lái)。量子計(jì)算技術(shù)正在加速發(fā)展，例如谷歌的 Willow 量子計(jì)算機(jī)已實(shí)現(xiàn) 105 量子比特，NIST 建議在 2030 年前逐步淘汰現(xiàn)有密碼算法，并在 2035 年前完全過(guò)渡到量子抗性標(biāo)準(zhǔn)。以太坊當(dāng)前使用的基于橢圓曲線密碼的 ECDSA 和 BLS 簽名容易受到量子計(jì)算機(jī)的 Shor 算法攻擊，眾所周知，足夠強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)可能使當(dāng)前密碼系統(tǒng)失效。整個(gè) Web3 生態(tài)系統(tǒng)多年來(lái)一直在討論這個(gè)問(wèn)題，維塔利克（Vitalik）在以太坊研究論壇上詳細(xì)介紹了如果在升級(jí)到量子抗性密碼算法之前發(fā)生量子計(jì)算機(jī)攻擊，可以通過(guò)硬分叉實(shí)施的對(duì)策。
然而，顯然以太坊最終必須升級(jí)到量子抗性密碼算法，維塔利克在 2023 年提到，這將在以太坊長(zhǎng)期路線圖的最后階段“Splurge”期間進(jìn)行。此前沒(méi)有關(guān)于將使用哪些密碼技術(shù)或?qū)⑦M(jìn)行哪些更改的說(shuō)明，但德雷克的路線圖明確提出了一種激進(jìn)的方法，即將所有密碼原語(yǔ)過(guò)渡到基于哈希的系統(tǒng)。
關(guān)于基于哈希的密碼學(xué)的量子抗性：雖然突出的量子計(jì)算方法可以有效破解 RSA 和橢圓曲線等公鑰密碼學(xué)，但它們對(duì)破解哈希函數(shù)的效率相對(duì)較低。盡管量子計(jì)算可以加速暴 力 破 解 速度，但通過(guò)增加哈希長(zhǎng)度來(lái)增強(qiáng)安全級(jí)別可以充分應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題?；诠５暮灻桨福ɡ?SPHINCS+、Lamport）已知具有量子抗性?；诠５拿艽a學(xué)不僅提供量子抗性，還具有密碼學(xué)中最簡(jiǎn)單形式的優(yōu)勢(shì)，允許重新構(gòu)建共識(shí)層、數(shù)據(jù)層和執(zhí)行層。
1.2 通過(guò)全面鏈重設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)極高可擴(kuò)展性
路線圖的第二個(gè)支柱是極高的可擴(kuò)展性。德雷克提出了以太坊網(wǎng)絡(luò)每秒 1 千兆 gas 和第二層（Layer 2）每秒 1 太兆 gas 的宏偉目標(biāo)。按交易吞吐量計(jì)算，這相當(dāng)于以太坊每秒約 10,000 筆交易，第二層約 100 萬(wàn)筆交易——與以太坊當(dāng)前約 30 TPS 的性能相比，這是難以想象的性能提升。德雷克的路線圖旨在通過(guò)重新設(shè)計(jì)以太坊的三大核心層——執(zhí)行層、共識(shí)層和數(shù)據(jù)層——實(shí)現(xiàn)激進(jìn)的性能改進(jìn)。
1.2.1 共識(shí)層：實(shí)施 Beam Chain
對(duì)于共識(shí)層，目標(biāo)是實(shí)施德雷克在去年的 Devcon 會(huì)議上提出的 Beam Chain。德雷克指出，Beacon Chain 的設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮安全性而非性能，這為性能相關(guān)更新造成了瓶頸。他認(rèn)為，必須對(duì)共識(shí)層進(jìn)行全面重新設(shè)計(jì)，以完全解決 Beacon Chain 設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。此外，他呼吁積極采用快速發(fā)展的 SNARK 證明和 zkVM，以至少將區(qū)塊生產(chǎn)和最終確定速度提高 3 倍。
雖然 Beam Chain 路線圖提到了多個(gè)問(wèn)題，但主要目標(biāo)是將現(xiàn)有 Gasper 共識(shí)機(jī)制中使用的多個(gè)委員會(huì)合并為一個(gè)大型委員會(huì)，將最終確定時(shí)間縮短至 12 秒，并將區(qū)塊生產(chǎn)時(shí)間減少至 4 秒。這需要極其輕量化的狀態(tài)驗(yàn)證，而 SNARK 證明和 zkVM 在這里發(fā)揮了作用。狀態(tài)管理和簽名機(jī)制預(yù)計(jì)將發(fā)生重大變化，過(guò)渡到基于 SNARK 的系統(tǒng)。
盡管德雷克在宣布 Beam Chain 路線圖時(shí)強(qiáng)調(diào)這是他作為個(gè)人研究員的提議，但精益以太坊路線圖的發(fā)布表明 Beam Chain 的實(shí)施將正式開(kāi)始。
1.2.2 執(zhí)行層：引入 RISC-V
執(zhí)行層也預(yù)計(jì)將發(fā)生重大變化。德雷克提出了一項(xiàng)路線圖，徹底重新設(shè)計(jì) EVM，采用對(duì) SNARK 友好的指令集，同時(shí)保持與現(xiàn)有智能合約的兼容性。他提到 RISC-V 作為潛在的替代執(zhí)行環(huán)境，提出了維塔利克·布特林自 2024 年以來(lái)一直在討論的基于 RISC-V 的執(zhí)行環(huán)境具體化的可能性。
RISC-V 是一種開(kāi)源指令集架構(gòu)，與 EVM 的 256 位基于堆棧的架構(gòu)相比，其 32/64 位基于寄存器的架構(gòu)要輕量得多。由于每個(gè) RISC-V 指令可以轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單且可預(yù)測(cè)的約束，基于 RISC-V 構(gòu)建執(zhí)行環(huán)境可以顯著縮短以太坊執(zhí)行的證明生成時(shí)間。如果所有執(zhí)行都被設(shè)計(jì)為自動(dòng)生成零知識(shí)證明，節(jié)點(diǎn)無(wú)需重新執(zhí)行即可對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性充滿信心。這種過(guò)渡將完全兼容現(xiàn)有智能合約，使開(kāi)發(fā)者能夠繼續(xù)使用現(xiàn)有工具和語(yǔ)言。
1.2.3 數(shù)據(jù)層：克服 Blob 限制
盡管通過(guò) EIP-4844 引入的當(dāng)前 blob 系統(tǒng)顯著降低了 L2 成本，但它仍然存在根本性限制。固定 128KB 的大小限制了靈活性，KZG 承諾容易受到量子計(jì)算機(jī)的攻擊，當(dāng)前每個(gè)區(qū)塊 6 個(gè) blob 的目標(biāo)（在 Pectra 升級(jí)時(shí)）不足以滿足未來(lái)需求。
精益以太坊路線圖從多個(gè)角度解決這些限制。首先，與現(xiàn)有的 KZG 相比，通過(guò)前面提到的基于哈希的承諾確保量子抗性。它通過(guò)允許可變 blob 大小最大化成本效率，使第二層鏈僅存儲(chǔ)所需的確切數(shù)據(jù)量。最后，它改進(jìn)了數(shù)據(jù)可用性采樣方法，使節(jié)點(diǎn)無(wú)需下載整個(gè)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證可用性，為顯著增加 blob 數(shù)量奠定了基礎(chǔ)。
2. 我們現(xiàn)在處于什么階段？
隨著精益以太坊的宣布，leanroadmap.org 網(wǎng)站也已上線，允許用戶實(shí)時(shí)跟蹤精益以太坊路線圖的實(shí)施狀態(tài)。根據(jù)該網(wǎng)站，向以太坊社區(qū)宣傳升級(jí)需求的階段即將結(jié)束，預(yù)計(jì)到 2026 年初完成任務(wù)優(yōu)先級(jí)的確定和實(shí)施的準(zhǔn)備工作。賈斯汀·德雷克在宣布 Beam Chain 路線圖時(shí)估計(jì)實(shí)施可能需要長(zhǎng)達(dá) 5 年，而精益以太坊的實(shí)施似乎目標(biāo)在 2029 年初完成測(cè)試?？紤]到 Beam Chain 僅涵蓋共識(shí)變更，需要更新共識(shí)、執(zhí)行和數(shù)據(jù)所有組件的新路線圖預(yù)計(jì)將以非?？斓乃俣韧七M(jìn)。該網(wǎng)站不僅跟蹤上述圖表，還跟蹤所有更新所需組件的詳細(xì)實(shí)施進(jìn)展，為整個(gè)以太坊社區(qū)而不僅僅是開(kāi)發(fā)者提供可見(jiàn)性，宣稱精益以太坊不僅是宏偉目標(biāo)，而是在幾年內(nèi)將成為現(xiàn)實(shí)的未來(lái)。
3. 精益以太坊 vs. Pat Sui：量子計(jì)算時(shí)代的不同方法
精益以太坊路線圖可以看作是以太坊對(duì) Solana 和 Sui 等高性能下一代區(qū)塊鏈的回應(yīng)。雖然這些鏈從一開(kāi)始就以高吞吐量為目標(biāo)設(shè)計(jì)，但以太坊作為先行者因技術(shù)債務(wù)和保持去中心化與安全核心價(jià)值的需要，在激進(jìn)的性能改進(jìn)方面面臨困難。這一路線圖不僅因?yàn)橐蕴患尤胪掏铝扛?jìng)爭(zhēng)而意義重大，還因?yàn)樗ㄟ^(guò)全面重組鏈以提升性能和安全性，顯著偏離了以太坊的傳統(tǒng)立場(chǎng)。
最讓我印象深刻的是選擇壓縮鏈（使其精簡(jiǎn)）而非在重組時(shí)添加新功能。通常，古老系統(tǒng)通過(guò)在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上添加新功能來(lái)演變，而這路線圖采取了相反的方法——重新思考并簡(jiǎn)化一切。這是清除技術(shù)債務(wù)并為新的飛躍做準(zhǔn)備的大膽選擇。
相比之下，Sui 去年 4 月公布的后量子策略展示了后來(lái)者所能采用的“Pat 協(xié)議”哲學(xué)的精髓。Sui 計(jì)劃在簽名方案、哈希函數(shù)和 zkLogin 等廣泛領(lǐng)域引入量子抗性密碼學(xué)，針對(duì)每個(gè)用例的性能要求采用不同的密碼機(jī)制，并計(jì)劃進(jìn)行小心更新，以立即與現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)。此外，Sui 于 28 日宣布了一種通過(guò)內(nèi)部研究開(kāi)發(fā)的量子抗性密碼機(jī)制，引起了關(guān)注，因?yàn)樗菫榛?nbsp;EdDSA的鏈（如 Sui、Solana 和 Cosmos）提供向后兼容性的第一個(gè)量子抗性路徑。預(yù)計(jì) Sui 將進(jìn)行升級(jí)，使用戶無(wú)需更改錢包地址或密鑰即可獲得量子抗性。
雖然在保留現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)的同時(shí)引入量子抗性密碼學(xué)預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致性能下降，例如驗(yàn)證時(shí)間和大小顯著增加，但 Sui 旨在通過(guò)批量驗(yàn)證優(yōu)化等技術(shù)緩解這一問(wèn)題，優(yōu)先考慮最大程度保留現(xiàn)有用戶體驗(yàn)。這是可能的，因?yàn)?Sui 從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就非常強(qiáng)調(diào)性能和密碼兼容性，最小化替換密碼機(jī)制時(shí)可能出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題。Sui 與其他鏈相比已經(jīng)壓倒性的性能是其能夠采用 Pat 協(xié)議策略實(shí)現(xiàn)量子抗性的另一個(gè)原因。
以太坊和 Sui 的量子應(yīng)對(duì)策略從不同起點(diǎn)開(kāi)始，但有趣的是它們共享共同的洞察。兩個(gè)項(xiàng)目都將量子計(jì)算威脅視為不僅僅是技術(shù)挑戰(zhàn)，而是一個(gè)重新考慮區(qū)塊鏈基礎(chǔ)的機(jī)會(huì)。以太坊的激進(jìn)重新設(shè)計(jì)表明，即使是運(yùn)行超過(guò) 10 年的系統(tǒng)也可以從頭開(kāi)始重新思考，而 Sui 的務(wù)實(shí)方法證明了創(chuàng)新與穩(wěn)定性可以共存。
十年后，這兩種準(zhǔn)備量子計(jì)算時(shí)代的方法最終標(biāo)志著區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)的成熟。目標(biāo)不再僅僅是創(chuàng)建“快速鏈”或“安全鏈”；每個(gè)項(xiàng)目都以自己的哲學(xué)和愿景為未來(lái)做準(zhǔn)備。這種多樣性增強(qiáng)了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的韌性，是為不可預(yù)測(cè)的未來(lái)做的最佳準(zhǔn)備。無(wú)論是以太坊的路徑還是 Sui 的路徑，我都期待它們將引領(lǐng)我們走向更好的 Web3 未來(lái)。
以上就是精益以太坊(ETH)：展望以太坊的下一個(gè)十年的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于關(guān)于以太坊的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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