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[虚拟币交流] 如何让5年后的以太坊变得像比特币一样简单(转)
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1#
   ( ]% V8 v7 b& K" T8 z% g; b

( B  K- m6 ~! J4 V# L 以太坊旨在成为全球账本,需要可扩展性和韧性。本文聚焦协议简单性的重要性,提出通过简化共识层(3-slot 最终性、STARK 聚合)和执行层(替换 EVM 为 RISC-V
$ P: b# E! j9 q+ Z
  [3 h+ @: F% g或类似虚拟机)大幅降低复杂性,减少开发成本、错误风险和攻击面。建议通过向后兼容策略(如链上 EVM 解释器)平滑过渡,并统一纠删码、序列化格式(SSZ)和树结
6 g" q, q  L: S' K
8 J* H2 ?0 G: D: s3 T构以进一步简化。目标是让以太坊共识关键代码接近比特币的简单性,提升韧性和参与度,需文化上重视简单性并设定最大代码行数目标。
# X0 K- w( O4 V& D0 Z0 ^* H4 Z
/ K, K9 Q2 f# r1 h, f% t4 V  以太坊的目标是成为全球账本:存储人类文明资产与记录的平台,服务于金融、治理、高价值数据认证等领域。这需要两方面的支持:可扩展性与韧性。Fusaka 硬分叉) T7 b# b- j; O6 K& [' X
* q8 f9 I- f( O" ~4 H+ j2 T$ R" ]0 t
计划将 L2 数据的可用空间增加 10 倍,而当前提议的 2026 年路线图也计划为 L1 层带来类似的大幅提升。与此同时,以太坊已完成向权益证明(PoS)的过渡,客户端多样
2 ^$ h  K9 ]) P& @& B* j! P  F2 x: o/ x
性迅速提升,零知识(ZK)验证、量子抗性研究也在稳步推进,应用生态日益稳健。# K3 `! Q6 X: N7 w; G) {
" t% q$ K+ B" t" v# v
  本文旨在聚焦一个同样重要却易被低估的韧性(乃至可扩展性)要素:协议的简单性。
6 o9 v( w8 q0 i9 B7 {% m
: ~  q; F9 A9 W" e  比特币协议最令人赞叹之处在于其优雅的简洁性:7 d5 F, u/ i( ^& ]( y' W

0 Y- H' V" [) q- L! N" p' q
7 ^+ s% H' i* b+ m( q2 ~4 Q2 P/ T. f+ m  1. 存在一条由区块组成的链,每个区块通过哈希与前一区块相连。4 |& w2 A2 a5 s7 P3 y9 B3 Y/ h. @

7 H) K# W8 s, d. U) q# z: `  2. 区块的有效性通过工作量证明(PoW)验证,即检查哈希值的前几位是否为零。2 C9 T1 ?% d6 t2 G# q
$ }% l. u) O1 }
  3. 每个区块包含交易,交易花费的币要么来自挖矿奖励,要么来自之前的交易输出。# m: x0 x0 P! H

+ E' N. V6 E8 y% e  仅此而已!即便是一个聪明的高中生也能完全理解比特币协议的运作,而一个程序员甚至可以将其作为业余项目编写一个客户端。1 u9 t) w+ g6 z+ j% W: e: s( j

/ e' _) |2 E0 f+ {4 G/ r# o  协议的简单性为比特币(以及以太坊)成为可信、中立的全球基础层带来了诸多关键优势:+ I' |8 W+ I: t
# }( D1 O! |; i) F
  1. 易于理解:降低协议的复杂性,让更多人能够参与协议研究、开发和治理,减少技术精英阶层主导的风险。
9 V4 w. A' I9 A
( F; J9 O* S& d3 R) {  h  ^  2. 降低开发成本:简化协议大幅降低创建新基础设施(如新客户端、证明器、开发者工具等)的成本。  t6 P+ V+ G: c+ x* S- f

" [  N! G* T/ o% v" b  3. 减少维护负担:降低长期协议维护的成本。
3 r  @# Z4 F5 R# B# ]2 U1 Z! i5 e3 y, O
  4. 减少错误风险:降低协议规范及实现中发生灾难性错误的可能性,同时便于验证不存在此类错误。
5 G7 P: b' }* @& J- K, s+ y) C
- i; Y! i9 X1 n! P9 J( U  5. 缩小攻击面:减少协议的复杂组件,降低被特殊利益集团攻击的风险。6 \5 U( L  C9 [5 A$ c5 N0 g+ p
$ F5 q5 w' [# l/ d/ u
  历史上,以太坊(有时因我个人的决策)常常未能保持简单,导致开发成本过高、安全风险增加以及研发文化的封闭性,而这些复杂性追求的收益往往被证明是虚幻的。7 A# ]) C! J+ f. v! W
: n0 Q$ z- P; x+ i
本文将探讨五年后的以太坊如何接近比特币的简单性。
/ I$ \; E: v2 {* `/ r* f
: k8 d: H  \7 l+ ^. c: J* |. s  简化共识层
7 A/ ]% z. V/ v3 j( Z; I; s5 g6 u  }) r) h4 `' ]
. F& [5 Y# B' X- Q. ?4 q$ |
. v, d6 ~1 z! `
  新的共识层设计(历史上称为 “信标链”)旨在利用过去十年在共识理论、ZK-SNARK 开发、质押经济等领域的经验,构建一个长期最优且更简单的共识层。
) [1 a# \9 `! ~6 C' g1 C7 o2 ?% |
相比现有信标链,新设计显著简化:
) E2 e) I0 w  _6 J2 O3 l1 _1 h% _9 Q8 I0 Z; A8 k3 y% \0 A
  1. 3-slot 最终性设计:移除槽(slot)、周期(epoch)、委员会重组等概念,以及相关的高效处理机制(如同步委员会)。 3-slot 最终性的基本实现仅需
0 q+ q1 A! ~/ a" c( b, F' W- a% P( \# o
约 200 行代码,且相比 Gasper,安全性接近最优。# ~0 I! b* [3 x# m4 @0 H
3 {6 G/ L- x2 J/ `5 F0 o2 x
  2. 减少活跃验证者数量:允许使用更简单的分叉选择规则实现,增强安全性。# x5 i5 J4 [/ H8 m- q
$ u* a6 R2 {( G
  3. 基于 STARK 的聚合协议:任何人都可成为聚合者,无需信任聚合者或为重复位域支付高昂费用。聚合密码学的复杂性较高,但其复杂性被高度封装,
# J3 O( ~& x  T$ m# p4 A2 ?" c9 s" f% o! k
系统性风险较低。9 B+ T5 u0 Y( i

" v2 \: Y- c8 C' H" k! f  4. 简化 P2P 架构:上述因素可能支持更简单、更稳健的点对点网络架构。
7 K, s: Q! {# R4 v1 P; L! A1 m; j5 Q7 S( |
  5. 重新设计验证者机制:包括进入、退出、提款、密钥转换、 inactivity leak 等机制,简化代码行数并提供更清晰的保证(如弱主观性周期)。2 N' b: c+ P( W/ z* d! X+ A( c+ `

; e1 j" Q) A2 S4 Y  y  共识层的优势在于其与 EVM 执行层相对独立,因此有较大空间持续改进。更大的挑战在于如何在执行层实现类似简化。
0 o/ ^' D) k- l2 f. @, X/ \( h5 X% g+ o) |9 }2 N8 P% J
  简化执行层
  ]2 ^5 n1 E* `7 Z6 n  V& f0 Z4 e- q, g$ X0 V% i  p7 j
  EVM 的复杂性日益增加,且许多复杂性被证明无必要(部分因我个人决策失误):256 位虚拟机过度优化了如今已逐渐过时的特定密码学形式,预编译4 l7 k4 q9 x" J' D) E1 o+ }

8 F/ U7 x+ B* @( \(precompiles)为单一用例优化却鲜被使用。* H: s1 G. O4 }+ Q4 h* C" ^: ]

, f) _1 O: V; q: w9 m) Y  逐一解决这些问题效果有限。例如,移除 SELFDESTRUCT 操作码耗费巨大努力,却仅带来较小收益。近期关于 EOF(EVM Object Format)的争论也显
: d7 e  Y- w7 z" `% C7 w1 v# A: b, w! ?" F( r9 I
示出类似挑战。
# ]1 p( n) T6 B& w) n; k+ U( K' O& ?4 b, @0 K3 h
  我最近提出一个更激进的方案:与其对 EVM 进行中等规模(但仍具破坏性)的更改以换取 1.5 倍的收益,不如向一个更优、更简单的虚拟机过渡,以
" W0 {  ~5 E. V: m- U& L' p8 q2 s6 b' h
实现 100 倍的收益。类似于 “合并”(The Merge),我们减少破坏性变更的次数,但使每次变更更具意义。具体而言,我建议将 EVM 替换为 RISC-V,或
* ]! K- c3 c# f' V, k5 @; Y+ V& u0 A0 `; D
以太坊 ZK 证明器使用的另一种虚拟机。这将带来:
3 h' o1 B5 v' S: d6 K6 z
$ e  ]# x! h6 [) c# c+ h  1. 效率大幅提升:智能合约执行(在证明器中)无需解释器开销,直接运行。Succinct 的数据显示在许多场景下性能可提升 100 倍以上。: b. w1 u( n* i, A  I. j! [) _; b$ x

  L" |4 ~6 J1 l9 y0 S  2. 简单性大幅改进:RISC-V 规范相比 EVM 极其简单,替代方案(如 Cairo)同样简洁。- V# p5 v/ F: O3 z

' a# B% f. z3 a2 W) \  3. 支持 EOF 的动机:如代码分区、更友好的静态分析、更大代码大小限制等。, ?2 x9 w. q: c0 ?, ^( i" V
6 V* Y, f! L+ E9 t/ G( m
  4. 更多开发者选择:Solidity 和 Vyper 可添加后端以编译到新虚拟机。若选择 RISC-V,主流语言开发者也能轻松将代码移植到该虚拟机。6 y! T0 T5 |6 W* U
$ }0 p$ }; }7 \! m7 _
  5. 移除大部分预编译:可能仅保留高度优化的椭圆曲线操作(量子计算机普及后连这些也将消失)。
( F& F# I$ @" ~: @" I' N8 m' h' h# d" K+ E% I0 }; e! h4 r
  主要缺点是,与已准备就绪的 EOF 不同,新虚拟机的收益需较长时间惠及开发者。我们可通过短期实施高价值的 EVM 改进(如增加合约代码大小限制、1 y5 W( h2 v4 N! Z
) i" V: l- z4 M+ t
支持 DUP/SWAP17–32)来缓解这一问题。
) g- Y1 l( ]. A2 X4 a2 P; D$ }: F$ p! G# |
  这将带来更简单的虚拟机。核心挑战在于:如何处理现有的 EVM?
1 j( v3 g: `. X& A5 J
) P' t' d1 S1 U' O  y5 _  虚拟机过渡的向后兼容策略' F3 \3 e' v$ k( N6 m0 `* b/ I9 A$ f3 T

; ?# y6 W" {- t  简化(或在不增加复杂性的前提下改进)EVM 的最大挑战在于如何平衡目标实现与现有应用的向后兼容性。- ?  m/ J' q0 o; w3 M

! Q0 h. p$ l( g; _+ _* J( A% j3 p1 H  首先需要明确:以太坊代码库(即使在单一客户端内)并非只有一种定义方式。6 m: g6 A. k7 G0 u

3 [: R* G6 P% I5 r' \
: }& A+ f8 O% P$ p9 _5 a5 m+ M% [  目标是尽量缩小绿色区域:节点参与以太坊共识所需的逻辑,包括计算当前状态、证明、验证、FOCIL(分叉选择规则)及 “普通” 区块构建。5 S6 _% x' e3 ^4 H, _/ L7 l1 Y

6 C* l0 \/ o8 N, x2 `- A+ o  橙色区域无法减少:若协议规范移除或更改某执行层功能(如虚拟机、预编译等),处理历史区块的客户端仍需保留相关代码。但新客户端、ZK-EVM 或' o# W( T4 j% ^4 D! W
% C" ~3 Y& H5 @  r$ V9 ^: v
形式化证明器可完全忽略橙色区域。
& @7 z$ ~  w) R! w" ~2 G
! f0 n% w3 _% k! Z  新增的HS区域:对理解当前链或优化区块构建非常有价值,但不属于共识逻辑。例如,Etherscan 及部分区块构建者支持 ERC-4337 用户操作。若我们6 }+ |+ T) }, \
* \, \2 A+ B3 G2 K, a+ v( ^" \6 ^
用链上 RISC-V 实现替换某些以太坊功能(如 EOA 及其支持的旧交易类型),共识代码将显著简化,但专用节点可能继续使用原有代码进行解析。
! A- |& }& i+ F
- N$ S1 A& B$ K) E8 P8 a9 c  橙色和HS区域的复杂性是封装复杂性,理解协议的人可跳过这些部分,以太坊实现可忽略它们,这些区域的错误不会引发共识风险。因此,橙色和HS区
5 }5 H/ O) h! K, x9 u
: q6 v2 [0 O, W! c: ~7 `. d9 E0 W域的代码复杂性远比绿色区域的复杂性危害小。* \+ o4 Z, P5 U6 q

- R* H) E3 C, }$ M3 V/ t, [, o) H  将代码从绿色区域移至HS区域的思路,类似于苹果通过 Rosetta 翻译层确保长期向后兼容的策略。
& h& J# U* q- r/ W9 I+ H' @+ ~0 Y7 Q1 m) U- J8 T
  1. 要求新预编译提供链上 RISC-V 实现:让生态系统逐步适应 RISC-V 虚拟机。
" }7 x2 P9 ?2 `3 \( N1 {3 c  H; }& k' K- S" v" A
  2. 引入 RISC-V 作为开发者选项:协议同时支持 RISC-V 和 EVM,两种虚拟机的合约可自由交互。0 c) }. N: F! S5 m+ j

9 b6 M# S$ L9 Z. z  s  3. 替换大部分预编译:除椭圆曲线操作和 KECCAK(因需极致速度)外,用 RISC-V 实现替换其他预编译。通过硬分叉移除预编译,同时将该地址的代码1 s; r/ u8 ~  z$ k4 ^, W

$ t+ y4 T$ |' k8 n(类似 DAO 分叉)从空更改为 RISC-V 实现。RISC-V 虚拟机极其简单,即使在此止步也净简化协议。
# Q# n0 {. A, `3 y: \3 d; n% o& x7 p- {8 ~4 `/ F! J9 D
  4. 在 RISC-V 中实现 EVM 解释器:作为智能合约上链(因 ZK 证明器需要已进行)。在初始发布数年后,现有 EVM 合约通过该解释器运行。
, |7 X8 i* K) O0 K+ R6 j
. S/ x' C& T" U" I' a
, G9 {, v: a! x: c  完成第 4 步后,许多 “EVM 实现” 仍将用于优化区块构建、开发者工具和链分析,但不再是关键共识规范的一部分。以太坊共识将 “原生地” 仅理解 RISC-V。6 @5 L; B: d  Q2 A- C" b& c4 d

" t7 G! D2 ]  u8 P) \  通过共享协议组件简化: U; y; |% ^5 Z: }

8 V9 s5 S; q4 _+ m  降低协议总复杂度的第三种方式(也最易被低估)是尽可能在协议栈的不同部分共享统一标准。不同协议在不同场景下做相同的事情通常毫无益处,但这种
9 ^; E. N$ o6 e3 M4 g! ?# y: o( X& Z0 `, W
模式仍常出现,主要是因为协议路线图的不同部分缺乏沟通。以下是几个通过共享组件简化以太坊的具体示例。" k* _# a7 y- m) K! O) A: n9 v- ~

' U6 ^. g2 Y, b  统一纠删码( R3 l4 P8 p7 p9 D
8 T2 _& `& z' R' U* a& @

% _! a4 I8 M7 A% [$ U: j  我们在三个场景中需要纠删码:
" Z, I! U# f+ B' m0 l& Y2 O
& B% K* J0 q* G) d  X' R3 U  1. 数据可用性采样:客户端验证区块已发布。
1 s" l! c; G$ v8 X- N, d" t( _7 _5 i3 U- L9 i% K9 e
  2. 更快的 P2P 广播:节点接收 n/2 个片段后即可接受区块,在延迟与冗余间取得平衡。9 _( }, E5 c1 k9 a2 |

$ d$ ?5 \; E+ p3 d1 S3 a( W  3. 分布式历史存储:以太坊历史数据分片存储,每组 n/2 个片段可恢复其余片段,降低单一片段丢失风险。, k! i, p4 J0 Z. ^, V

4 g, c' l2 q7 Y0 x# M" y7 G  若在三种场景中使用同一纠删码(无论是 Reed-Solomon、随机线性码等),将获得以下优势:) Z/ k$ \5 @4 z1 D7 c2 m! r

8 r, D- E# A9 Z0 ~* a+ x5 _8 _  1. 最小化代码量:减少总代码行数。" S2 P1 B3 F$ h; h9 b+ `

* P: B0 \( n- G- {5 `  _  2. 提高效率:若节点为某场景下载部分片段,这些数据可用于其他场景。
# f" L& K8 A8 B& A/ s& J$ j+ Z
4 k  ~% s( P4 V5 g* G6 ^  3. 确保可验证性:所有场景的片段均可根据根验证。
1 o. C- i# ?1 L: |, [; K! `% r4 b8 _- i7 \' W. N* Y4 M# n
  若使用不同纠删码,至少应确保兼容性,例如数据可用性采样的水平 Reed-Solomon 码与垂直随机线性码在同一域操作。
( Q) O+ \& A# Q! B1 v  U$ q6 x* i5 \% @5 o) B/ N! I
  统一序列化格式& ~7 m; h: r8 }* M" L. T

, G8 h' w0 p! l3 v' I& n
' y3 A# S$ {/ E* e! E  以太坊的序列化格式目前仅部分固化,因数据可按任意格式重新序列化和广播。例外是交易签名哈希,需规范格式进行哈希。未来,序列化格式的固化程
2 I. C) `& {3 D0 N3 S5 B5 w8 A' B. a' `7 I( e+ ^8 n8 S, j5 [
度将因以下原因进一步提高:) ?7 _: Y( W' ^: k2 L
5 K  _' F6 {/ y' r- z
  1. 完全账户抽象(EIP-7701):交易完整内容对虚拟机可见。. e& ^# {$ N8 C! P& G0 i

/ C" N1 h, E: U; U4 n' D. v0 i  2. 更高的 Gas 限制:执行层数据需放入数据块(blobs)。/ j  J* a- _/ x7 D
) A! t( C* a) Z4 V7 T
  届时,我们有机会统一以太坊三个层级的序列化格式:执行层、共识层、智能合约调用 ABI。
+ e# a/ S  C( d2 {$ G6 _9 l0 v7 j
3 _2 E' ?  v1 p  g8 |/ _! n  我提议使用 SSZ,因为 SSZ:9 D( z8 s% u* k0 e% k0 j+ b  G- @
2 i7 y( E$ r2 X2 l+ i! p
  1. 易于解码:包括在智能合约内(因其基于 4 字节的设计和较少的边缘情况)。3 {9 |: G3 {, @
4 Z$ t$ v4 o( X: a/ h
  2. 已在共识层广泛使用。
( o) Q6 K3 [/ e
2 I, m" a/ P. \  R8 x  3. 与现有 ABI 高度相似:工具适配相对简单。. R: Z. H4 y0 c/ W* W; G  |& u
& q* v; u! H+ r9 A$ f
  已有向 SSZ 全面迁移的努力,我们应在规划未来升级时考虑并延续这些努力。! y: X* S+ F# {8 z$ i, P

) w, N5 O- o: m$ y0 r  统一树结构% |6 k+ I! {: y- c

9 E# ^- N* |: d8 K6 `: c! E/ m* }/ S0 r+ K7 g
  若从 EVM 迁移到 RISC-V(或其他可选的最小虚拟机),十六进制 Merkle Patricia 树将成为证明区块执行的最大瓶颈,即使在平均情况下也是如此。迁移- O' g9 g% k. J& [4 \' M
2 Y3 D( s0 U; ~$ m3 \2 t: c
到基于更优哈希函数的二叉树将显著提升证明器效率,同时降低轻客户端等场景的数据成本。" o0 u  A* j* q* d& U. [

& c* x- c3 Y6 ^" f1 N" V$ k  迁移时,应确保共识层使用相同的树结构。这将使以太坊的共识层与执行层可通过相同代码访问和解析。
( b- {/ c9 A* W0 p+ L2 Q" G7 W8 e4 {
  从现在到未来- w8 s& Y" Y' I, q) V

1 F7 d& v) R5 Z1 ?/ q5 G* v  简单性在许多方面类似于去中心化,二者均为韧性目标的上游。明确重视简单性需要一定的文化转变。其收益往往难以量化,而额外努力和放弃某些耀眼功0 [  u: h/ J3 N

9 w" r( K/ J9 Z/ z3 Z$ F: x+ \能的成本却立竿见影。然而,随着时间推移,收益将愈发显著 — — 比特币本身就是绝佳例证。/ C8 u7 V6 e+ v3 V0 `8 d

! ?) a& i% V* N8 A" {+ H  我提议效仿 tinygrad,为以太坊长期规范设定明确的最大代码行数目标,使以太坊共识关键代码接近比特币的简单性。处理以太坊历史规则的代码将继续存
& L- e  }6 Q; `/ o9 E8 `* ]2 p+ K$ Y( T: n4 ^
在,但应置于共识关键路径之外。同时,我们应秉持选择更简单方案的理念,优先选择封装复杂性而非系统性复杂性,并做出提供清晰属性和保证的设计选择。, K0 Q2 P, v  a8 Z1 Z% e

! z- r5 E7 a) R. j4 E/ w/ ?; V1 _1 |
+ x2 J8 @+ T6 U' ~$ Y
avatar
2#
想要简单也是不容易的事情啦。
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3#
建议需要理智的人,要不然的话索性不给更好。
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4#
楼主的理论打法还是很好啊,来收藏下了解下了
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5#
主题回复处广告图案-天策传媒
你估计也是一个理论很内行的玩家,感激你的分享。
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6#
这个理论打法说起来是绝对有用的,我也来学习
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7#
我的成果的功劳都是楼主像这样的理论分享。
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8#
建议什么的与我没有关系,根本不感兴趣了
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这么个的建议我也是要来看看,学到点东西了
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具体的理论打法还得让老哥来解答啊
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给建议还是需要心平静和的人啊,我也是来旁观了
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12#
这样的理论打法是十分科学好有道理哦,我也来学习
avatar
给建议什么的都是大神,我只是来围观一下而已
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理论虽然看起来很利害,但是我还是不行
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15#
谢谢楼主的理论分享,也是可以了解到很多的。
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16#
这样的理论还是可以多多学学一下。
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你的理论打法也是有在记录中的呀?
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