ethereum:解讀以太坊未來五大階段 以太坊最終形態是什么

原文標題：《UnderstandingTheMerge,Surge,Verge,Purge,AndSplurge》

原文作者：AlecChen，VoltCapital

原文編譯：Kxp，BlockBeats

引言

「合并」，即Ethereum向權益證明網絡轉換，計劃將在今年9月底前在主網完成。本次升級旨在系統性提升區塊鏈的可訪問性，并將Ethereum從Bitcoin式的工作證明共識機制過渡到權益證明系統。Ethereum從執行分片轉向以Rollup為中心的路線圖是為迎接下一個10億用戶而擴展區塊鏈的關鍵一步。正如我們之前的文章《模塊化區塊鏈之探索》中所指出的那樣，模塊化架構中的數據可用性和分片可以讓區塊鏈在不犧牲去中心化的情況下擴展吞吐量。同時，文章就數據可用性、Rollup和故障/有效性證明進行了深入探討，為進一步了解合并的背景與目標打下了基礎。本文將對合并的技術細節、Ethereum的新路線圖，以及這一變化對用戶和開發者的意義進行深入分析。

來源：@ptrwtts

以Rollup為中心的路線圖

聲音 | 孫宇晨：陪我APP配合監管機構進行內容整改 不必過度解讀:孫宇晨剛剛發微博表示，“陪我APP第一時間配合監管機構進行凈網行動，對平臺部分由用戶自發產生的負能量內容進行整改，一切正常運營，新的實體成立，老的實體解散而已，不影響正常業務進行，完全是基于商業考慮。我們旗下公司繁多，基于商業考慮進行公司新設與注銷是正常經營行為，不必過度解讀。”[2019/7/24]

最初，Ethereum2.0的計劃是想通過將主網劃分為64個分片，每個分片都有獨立的礦工/驗證者來實現可擴展性。然后，用戶將根據擁堵情況、利用率和吞吐量，將交易發送到特定的分片。由于Rollup的不斷發展，加上執行分片的復雜性，原來以執行分片為中心的可擴展性路線圖就不再適用了，于是人們便開始采用數據分片。在Ethereum團隊看來，Rollup將成為Ethereum擴展的關鍵要素，他們計劃讓升級后的Ethereum成為一個強大的結算和數據可用性層，并讓Rollup從中獲得安全性。

來源：ETH2Book

信標鏈(TheBeaconChain)

與普遍觀點不同的是，合并的目的其實不是為了降低交易成本，而是要將Ethereum轉變為一個用于Rollup的基礎設施層，而建設信標鏈則是實現這一目標的首個關鍵步驟。Ethereum將從之前的「工作證明」系統轉變為「權益證明」系統，而在這個系統中，質押者要想生產區塊必須提供抵押品，以此來杜絕任何不誠實的行為。在共識系統轉移到權益證明上之后，驗證委員會將作為原語被引入，從而加強了網絡共識，為形成高效的協議內數據可用性層做了鋪墊。信標鏈負責協調質押者，并不像今天的Ethereum那樣處理或執行交易。更具體地說，合并其實是將Ethereum的舊執行層與信標鏈提供的新共識引擎合并，將利用工作證明體系下礦工的現有算法轉換成股權證明體系下驗證者的協調網絡。同時，這一轉變也為分片奠定了基礎：以前，在工作證明體系下，礦工的工作并無記錄，所以她們可以任意停止工作并離開網絡；而在權益證明體系下，信標鏈會將所有受批準的區塊生產者都登記在冊，并且可以協調、并行化驗證者的投票。

聲音 | 李少平解讀最高法“五五改革綱要”： 要推動區塊鏈存證等科技創新手段深度運用:據中國之聲《央廣新聞》消息，《最高人民法院關于深化人民法院司法體制綜合配套改革的意見》，即《人民法院第五個五年改革綱要（2019—2023）》今日發布。最高人民法院副院長李少平在對該文件進行解讀時表示，“五五改革綱要”在前期工作基礎上，提出要構建中國特色社會主義現代化智慧法院應用體系，不斷破解改革難題、提升司法效能。其中，要推動語音識別、圖文識別、語義識別、智能輔助辦案、區塊鏈存證、常見糾紛網上數據一體化處理等科技創新手段深度運用。[2019/2/27]

來源：ETH2Book

驗證者委員會的形成是信標鏈的一項重要創新，它們由信標鏈隨機分配，負責對區塊進行投票并形成共識。委員會的綜合投票被稱為見證消息，方便人們通過檢查委員會的投票來輕松驗證信標鏈的狀態，與由單一驗證者進行的驗證相比，這種做法最大限度地減少了區塊大小和數據增長。同時，見證消息也加強了共識，因為在這種模式下，創建分叉將需要大量驗證者的參與。此外，驗證者將被定期更換，以防部分心懷不軌的驗證者串通起來發動攻擊。

聲音 | 蟲洞姜家志：行業對51%攻擊過度解讀:據核財經報道，在MiiX區塊鏈私享會上，蟲洞項目負責人姜家志認為，行業對51%攻擊過度解讀了，就算是真正有51%攻擊，不會對主鏈發生太大影響。51%攻擊能做到是：利用算力優勢，撤銷已發生的交易；掌握51%以上的算力優勢；雙重支付、阻止區塊確認、阻止有效區塊，以及有可能導致熊市和交易所損失。但51%攻擊不能做到：修改交易、阻止交易發送、改變數量、生產幣、挪用別人的幣。[2018/12/2]

來源：Flashbots

共識與MEV(TheSplurge)

合并后，Ethereum將對共識層進行提議者-構建者分離。Vitalik認為，所有區塊鏈最終都應該能進行中心化的區塊生產和去中心化的區塊驗證。由于分片后的Ethereum區塊數據非常密集，出于對數據可用性的高要求，區塊生產就必須是中心化的。同時，我們也必須設置去中心化的驗證者集，用于驗證區塊并執行數據可用性抽樣。

構建者角色用用戶交易構建Ethereum執行有效載荷區塊，并將其與競標一起提交給提議者接受。一旦提議者接受了有效載荷，他們就會在區塊上簽字，并通過網絡傳播它。由于發送給提議者的有效載荷被剝離了交易內容，這種結構消除了驗證者在前面追趕的可能性。在一個有效的市場中，區塊空間市場的引入也激勵建設者參與MEV競價，從而讓去中心化的驗證者獲得大部分的MEV獎勵。與模擬Ethereum相比，這種設置可以有效防止礦工破壞共識的穩定性，并減少有害MEV的產生。

以太坊安全主管解讀硬分叉Constantinople：重建區塊哈希值:據Ethnews的報道，今日，以太坊安全主管Martin Swende發布了一系列文章，介紹即將到來的以太坊硬分叉Constantinople正在討論中的一些特點。文章討論了V神提出的EIP210提案，Swende解釋道，提案將分成三個階段重建區塊哈希值，允許新的區塊直接與舊區塊不按順序地連接，增加區塊間的連接性。EIP210將按照EDCC或智能合約的方式算入哈希值，“將會強化輕客戶端要求”，這個區塊哈希值升級將使以太坊用戶免于查看歷史區塊哈希值。[2018/5/1]

Source

Danksharding(TheSurge)

雖然提議者與構建者分離的設計最初是為了抵消MEV的有害外部性和中心化力量，但Ethereum核心團隊意識到它也可以服務于數據分片。

Danksharding以核心貢獻者DankradFeist的名字命名，其主要創新是一個合并的收費市場，取代了原來數量固定、具有不同區塊和提議者的分片，特定時間內的所有交易和數據將由提議者挑選。該提議者背后其實是一個隨機生成的驗證者委員會，負責對區塊鏈數據的可用性進行抽樣。這樣一來，輕客戶端的數據可用性就可以用去中心化的方式加以維護，而受制于合并后區塊內的大量數據，這在單點驗證中根本無法實現。由于共識節點也在執行數據可用性抽樣，因此該模型能夠將結算層、共識層和數據可用性層統一起來。

中國人民大學法學院教授楊東解讀《政府工作報告》:互聯網金融的核心是對移動互聯網技術、云計算、大數據、區塊鏈技術運用,這將導致我們的金融體系回歸金融的本質。目前互聯網金融更多地帶有金融科技的色彩，而監管科技的廣泛運用更是有望將互聯網金融信息不對稱的問題根本解決,而未來信息在網絡上的無障礙流動也必將導致人類生產方式的改變。[2018/3/10]

統一結算和數據可用層為利用有效性證明的Rollup打開了新的大門：ZKRollup現在能夠與Ethereum上的執行層進行同步調用。這增強了新的L2原語，如分布式流動性和分形擴展，為在ZKRollup上構建下一代創新型Dapp奠定了基礎。

Proto-danksharding

雖然danksharding有利于Ethereum以后的發展，但它在合并后并不會立刻發揮其全部作用。Proto-danksharding是danksharding的原始版本，計劃將在danksharding全面實施之前發布。該提案創建了一個叫做攜帶Blob交易的原語。顧名思義，這類交易是指攜帶叫做Blob的數據有效載荷的交易。Blob將作為分片后Ethereum的數據標準：它們與KZG多項式承諾捆綁在一起，并且由于與EVM執行解耦，Blob也是一種比調用數據更高效的格式。目前來看，Rollup依舊在使用調用數據將交易數據調回至Ethereum，產生著高昂的Gas成本。在分片化的未來，Rollup將使用Blob來為用戶節省與EVM執行相關的Gas費用。與此同時，proto-danksharding的目標就是為開發者提供這種前沿的數據格式，同時通過為他們即將被分片的數據引入單獨的格式和收費市場，從而臨時性地降低其Rollup的數據成本。盡管proto-danksharding本身并沒有真正實現分片，但卻為分片后的數據格式提供了標準，而這也是構建高效的原生數據可用性層的第一步。

歷史與狀態(TheVerge&ThePurge)

同時，我們也需要考慮Ethereum的狀態及其存儲。由于驗證者必須在消費類硬件產品上完成他們的任務，不斷增加的狀態就可能會影響去中心化。Proto-dankshardingBlob與EVM執行層相分離，并在大約一個月后被刪除。此外，EIP-4444可以讓客戶端在大約一年后停止在點對點層提供歷史數據。無論如何，我們必須在協議層執行某種類型的強制性歷史失效，因為分片后每年會增加約40TB的歷史Blob數據。區塊鏈狀態需要存儲在RAM或SSD上，然而，歷史存儲，也就是Ethereum已經達成共識的數據，可以存儲在廉價的HDD上。由于歷史存儲在誠實的少數信任模型上運行，我們完全不需要在執行實時共識的節點上存儲歷史數據。Danksharding規范可以確保驗證者存儲并保證他們幾個月內達成共識的數據可用性。之后，這些經過刪減的歷史數據將由第三方存儲起來，如特定應用協議、BitTorrent、Portal網絡、區塊探索者、個人愛好者或索引協議。

來源：Consensys

在路線圖上，無狀態Ethereum是另一個目標。區塊生產者將使用見證信息witness，這是由執行區塊中交易所需的相關數據組成的證明。然后，客戶端可以利用這個證明來驗證執行區塊所產生的狀態根，它們只需要執行受影響狀態的一部分，而不是全部狀態。在這一設計中，該證明的規模和可用性是兩大核心問題：第一個問題可以通過將Ethereum的狀態數據結構從protocol-levelspecification）來解決。根據Vitalik的說法，在擴展Ethereum的過程當中，我們需要在保留去中心化驗證的同時，仰仗于擁有專業硬件的中心化區塊生產者。

總結

Danksharding繼承了Ethereum的安全性，也對Rollup提出了更高的要求。在將數據可用性與共識和結算層緊密結合來以后，我們就可以升級底層基礎設施，讓Rollup可以利用原生數據可用性解決方案，并取消有效性和自愿性的安全假設。這為EnshrinedRollup的建設打下了基礎，從而在未來消除治理和智能合約中的風險。與此同時，利用SNARKs在協議內進行同步調用的EnshrinedRollup也成為了未來區塊鏈擴展的一項關鍵設計。協議內Rollup的優勢在于：它將消除智能合約Rollup如今每日固定且按區塊數量計量的Gas成本；并且，由于計算與共識脫鉤，驗證者就不再需要重新執行交易以驗證區塊；另外，狀態差異可以通過有效性證明得到保證，無狀態客戶端不再需要下載見證證明。有了這些優勢，結算延遲將得到改善，同步性和驗證者帶寬將提升，而且跨鏈橋的安全性也將更有保證。Ethereum基金會目前正在努力將這種設計落實到Ethereum的路線圖中，計劃將EVM升級為與SNARK兼容的EnshrinedRollup。

在之前的文章當中，我們討論了模塊化鏈下架構的好處，以及第三方協議正在開發的數據可用性、結算和執行的解決方案。Ethereum路線圖的主要目標是最大限度地減少信任假設，并通過原生解決方案提供協議內的可擴展性。Ethereum的基礎層承載了整個去中心化應用的生態系統，有望從根本上改變我們對數字時代的身份、存儲、搜索、聲譽和隱私的思考方式。在我們將Ethereum升級為基礎層的同時，也優化了這一應用層，從而讓用戶和開發者可以在一個安全、強大的全球基礎設施中擴展更多用例。對于Ethereum來說，它的愿景是為整個世界打造數字化的未來。同時，它將繼續堅守可信中立性原則，不斷發展Ethereum的網絡效應、去中心化和安全性，從而鞏固其在未來去中心化網絡中的地位。這樣看來，此次合并便是Ethereum為實現這一愿景所邁出的第一步。

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