Vitalik Buterin:以太坊進入2.0之後會發什麼?

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以太坊進入2.0之後會發生什麼?

作者|啟元社

來源|啟元社

不久之後,我們在PoS鏈上進行Altair升級。接下來是在現有的PoW鏈上進行倫敦分叉。在某個時候,也許半年後, 也許會更久,我們將能夠見證兩條鏈合併。也就是PoW鏈完成了它的使命,PoW鏈上的一切都轉移到PoS鏈上。

但我們今天討論的是之後發生的事情。那麼合併完成後會發生什麼呢?在那之後以太坊協議會有哪些升級?

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合併初期:清理分叉

合併之後的第一件事將是——我把它稱為合併後的清理分叉。簡單來說,合併是以儘可能快的方式完成的,所以合併是相當簡單的。有很多事情是實現合併的硬分叉所做不到的。

例如,它不支援提款,這就是一個很好的例子。現階段,如果你在PoS系統中存入了資金,你沒有辦法把它取出來。合併之後,你還是沒有辦法把它拿出來。取出你的存款和你的獎勵,這將在合併後的第一次硬分叉後才能實現。

除此之外, 一些不同的技術改進正在移除一個稱為ETh2資料投票的機制。這是PoS正在使用的機制,用於與PoS鏈互動,改變序列化的執行層,移除RLP交易格式並且新增SSZ交易格式。

同意客戶端應在合併之前停止嘗試下載PoW鏈。也就是說, 簡化客戶端,刪除大量不再需要的程式碼,新增一些操作碼以獲取更多有關PoS改進的資訊。

在合併的同時,有很多小的改進。但為了確保合併更快地完成,我們要推遲到合併完成之後再做。

在此之後, 分片是下一個重大的改進。這是一個資料分片。我們新增的分片有64個,每個分片將有512KB的區塊,每個分片每12秒出一個區塊。

而這些區塊只是包含資料,分片內部沒有執行任何交易。這些分片的目的是提供更多的資料空間,以允許Rollup使用這些空間,從而具備更高的可延展性。

現階段, Rollup可以擴充套件到每秒大約4000到5000筆交易。假設整個以太坊生態都可以用上Rollup,但有了資料分片,我們可能有20到50倍更多的空間。

Rollup有可能達到每秒10萬筆交易,未來甚至更多。分片首先會新增一些基礎的安全性,然後再增加更多的安全性,然後分片會迎來越來越多的改進。

有關資料可得到性的驗證,我們提出並開發這項技術旨在提高分片的安全性,主要是讓節點自己驗證分片中的資料實際上已經發布,而無需節點下載所有資料。

如果你搜尋資料可得到性的驗證這個詞,可以在網上查到很多關於這方面的資訊。在我看來,這是一項非常迷人的技術。對於提高分片的安全性以及確保提高的擴充套件性和增加的資料量作為分片網路上過去的規則不會導致區塊被接受的風險非常重要。

沒有人可以訪問資料,因為這會破壞關聯性,也會破壞應用。所以這普遍加強了分片的安全性還有其他的安全改進。

這些只是幾種不同的密碼技術,他們有一些精緻的名字。比如單一的秘密領導者選舉、可驗證的延遲函式和託管證明。我沒有時間去詳細解釋這些概念,就簡單說明一下吧。

單一的秘密領導者選舉讓人們很難知道未來區塊的提交者將會是誰。這使得攻擊網路變得更加困難。因為如果你想阻止某些區塊釋出,但是你無法知道自己要去攻擊哪些節點。

可驗證的延遲函式在以太坊中建立隨機性。更安全的託管證明迫使節點真正儲存並驗證區塊資料,所以託管證明可以提高去中心化。

降低了使用中心化服務來執行節點的使用者的風險,所以也很重要。

有關對執行層的一些改進,執行層是系統中處理交易、以太坊虛擬機器、智慧合約以及賬戶的部分。

我們透過延長地址將地址長度從20個位元組增加到32個位元組。Verkle樹是為了儘可能混合無狀態客戶端。

無狀態客戶端指的是無需在本地儲存區塊鏈狀態就可以驗證鏈的客戶端,因此無需在本地儲存所有賬戶和合約。反之, 無狀態客戶端可以接收並驗證包含部分狀態資訊的區塊。

因此只有在特定區塊中訪問的賬戶和合約以及一個證明,即包含在這一區塊中的賬戶實際上是有效的,並且它們在特定時間是正確的狀態。

這也是一項非常令人著迷的技術,可以在完成區塊驗證的同時,不需要節點佔據任何硬碟驅動器空間。

狀態失效是另一種針對以太坊日益嚴重的狀態問題的解決方案。這意味著客戶端不再需要儲存近期未被訪問的賬戶、儲存空間以及其他物件。反之, 試圖獲取這些物件的人只需要見證人,所以他們需要提供證據才能恢復這些資料。

賬戶抽象化是一項提高智慧合約錢包和其他一些應用程式易用性的技術。它可以讓智慧合約錢包的使用變得像使用現有普通賬戶一樣簡單。

其具體用例有多籤錢包、社交恢復錢包和許多其他用例。

有不同的方式可以做到這一點,我們正在探索所有可能的方式,試圖真正完成這一點。

包括以特定形式完成以太坊虛擬機器改進指的是改進以太坊虛擬機器,以使其能夠新增或實現更高階形式的密碼學。從而更有效地消除對預編譯的需要,最終達到簡化協議的目的。

很多……實際上也沒有那麼多改進,但一些對以太坊虛擬機器的改進非常重要,這就是在不久的將來將會實現的。

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合併中後期:演算法更新+抗量子計算

我們也可以討論一下長期來看會發生什麼。可能是從現在開始的2到5年,又或許是更多年之後,有幾個點需要提及。

一個是繼續改進以太坊的共識演算法,我們需要CBC Casper。我們也在考慮其他一些事情,但基本上只是繼續提高以太坊共識協議的簡易性效率和安全性。

ZK-Snarks或者零知識證明是非常重要和非常強大的技術。ZK-Snarks的原理是,它們是一段段證明,能夠證明一個區塊中的所有內容都經過了正確的計算。

所有的交易都是有效的,整個區塊都是有效的,這段證明也可以快速得到驗證。即使一個區塊非常大、非常複雜,證明這個區塊是正確的需要大量的計算,生成這段證明需要很長時間,但是一旦生成了證明,這段證明就可以很快得到驗證。

Snarks有很多用例。我們可以Snark信標鏈,Snark PoS鏈,使其更容易驗證和參與;我們可以Snark以太坊虛擬機器或延展以太坊虛擬機器的其他虛擬機器,更輕鬆地為分片新增完整的智慧合約功能。

如果我們想要做到這一點的話,我們可以為很多事情新增零知識證明。如果我們新增了零知識證明,這就會讓執行以太坊節點變得更簡單。任何人都可以驗證以太坊區塊是正確的,它將使攻擊網路變得更加困難。

至於抗量子安全,這也是非常重要的事情。量子計算機就要來了,它們將在某個時候出現,不會很快, 但肯定是在未來的某個時候。在量子計算機面前保證安全性無疑是非常重要的。

對於量子安全,好訊息是解決方案是存在的,可以對協議進行一些更改,以使協議在量子計算機面前更加安全。

我們可以用一些抗量子的密碼學。而最好的抗量子的密碼學實際上是雜湊。即使在今天,SHA 256和SHA 3等雜湊函式已經可以做到抗量子計算了。

我們可以做的是,用基於雜湊的加密技術取代現有的加密技術,用Starks來取代Snarks;我們可以用聚合簽名來取代BLS簽名,聚合簽名採用了Starks同類技術;我們可以用使用Starks技術的默克爾樹取代前面討論過的verkle樹,讓無狀態客戶端的證明變得更小。

我們基本上可以用Starks取代一切,可能可以用格密碼取代一些東西。以太坊基金會有一個密碼學團隊,他們也越來越多地在關注基於格密碼的技術。

但這些事情都只可能在未來5到15年發生,因此在短期內無需擔心。但是當這成為一個問題的時候,我們已經知道需要做出什麼樣的改變。上述這些都是一些長期的改進,到了那個時候,這些改進已經基本完成了。

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以太坊的未來:layer 1穩定+layer 2創新

我認為以太坊的基本技術願景是試圖在短期內快速改進,並在長期內穩定下來。

因為從長遠來看,我認為區塊鏈確實需要安定下來,變得更加穩定,確實需要向使用者做出更多的保證,保證事情不會發生變化,這樣使用者才能感到安全並在此基礎上做出發展。但在短期內,這些技術都已經被開發出來了。

在比特幣出現之後,甚至在以太坊的初始版本出現之後,這項技術非常強大。它可以真正提高以太坊的安全性,提高以太坊的可擴充套件性以及隱私性等等所有屬性。

能夠新增這些屬性真的很重要,只有這樣,區塊鏈才可以更安全,我們就不會有非常高的交易費用;只有這樣,區塊鏈用起來才更簡單。

隨著時間的推移, 人們的期望是一旦區塊鏈本身具備足夠的功能,任何事都可以在layer 2完成。layer 1還有改進的空間,但在layer 2可以做更多的事情。

layer 1可以專注於去中心化,最終layer 2將會是最多創新發生的地方,但我們還沒到那一步。我認為兩年後,我們會更接近這個目標。

但現在, 在合併之後,所有的改進都是為了改善以太坊協議的可擴充套件性並且讓以太坊協議用起來更簡單,同時也更安全。

這些都是非常重要的,但這些都是同時進行的。有團隊在做PoS,也有團隊負責合併事宜,有團隊在做分片,有團隊在做賬戶抽象化,還有團隊做verkle樹,還有很多專案在做layer 2擴容。

並繼續提高以太坊的可擴充套件性。Optimism就是其中之一,並在最近啟動了對Uniswap的支援。擴容正在進行,而且推進得越來越快。

我認為在未來的2到3年裡,我們會看到使用以太坊會變得更加便宜,我們將會看到更多不同種類的應用使用以太坊,以太坊生態系統將變得更加有趣。謝謝大家!

本文源自Vitalik Buterin先生的分享

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