读懂未来:以太坊历史及其未来演变

我将在这个主题中梳理以太坊的演变,以及最新的路线图。鉴于以太坊是一个非常复杂的经济系统,我只挑出了主要的部分(所以可能有一些遗漏)。以太坊是由 Vitalik Buterin 在 2013 年发起,其直接借用了比特币的设计,所以注重去中心化和安全从一开始就是以太坊的 DNA(这就是我喜欢它的原因)

读懂未来:以太坊历史及其未来演变

我将在这个主题中梳理以太坊的演变,以及最新的路线图。鉴于以太坊是一个非常复杂的经济系统,我只挑出了主要的部分(所以可能有一些遗漏)。

以太坊是由 Vitalik Buterin 在 2013 年发起,其直接借用了比特币的设计,所以注重去中心化和安全从一开始就是以太坊的 DNA(这就是我喜欢它的原因)

但由于 “可扩展性三难”问题(译者注:三难即扩展性,去中心化和安全性之间的不可能三角问题),以太坊的扩展一直非常困难。有很多区块链想从不同的方向超越以太坊,但他们的选择给他们带来了更多的问题

读懂未来:以太坊历史及其未来演变

比如,有些公链平台选择一个具有高 TPS(可扩展+安全)的链,它们一般有非常大的区块和高性能的节点,每秒可以处理更多的交易。但代价是中心化,因为消费者的笔记本电脑不能运行这样的高性能节点,所以他们只有几十个或几百个节点(BSC,Solana)。

另一种选择是去中心化+可扩展的,比如 IBC 和其他多链宇宙,但这产生了很大的安全风险。如果攻击者选择多链中最弱的一个进行攻击,一旦成功,将引起一系列严重的连锁反应。

对于以太坊,其宁愿牺牲一定程度的可扩展性,也不愿意放弃去中心化和安全性,所以当以太坊刚推出时(2015 年),Vitalik Buterin 便开始研究并计划将 PoW 转换为 PoS,具体详见:Understanding Serenity, Part 2: Casper

与 PoW 相比,PoS 有三个优势:以太坊网络将更加安全和分散,详情请参考 Vitalik Buterin 的这篇文章。同时下面这个推文也将描述:从 PoS 共识机制开始的以太坊最早路线图。

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最早的路线图是:PoW 到 PoS(0 阶段)→数据分片(1 阶段)→执行分片(2 阶段),以太坊不仅希望有最好的去中心化和安全性,还希望通过数据/执行分片来解决执行效率的问题。

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根据 Vitalik Buterin 研究表明,以太坊在第二阶段实施后可以达到 1000-5000 TPS。目前,以太坊只有 5-15 TPS。

执行效率的提高主要是因为执行分片可以并行地执行交易,而 PoS 作为第 0 阶段,不仅仅是因为第一次研究,还因为其他分片需要使用 PoS 作为基础层(Beacon Chain)。

在这个工作流中,数据分片不涉及代码执行,只涉及数据存储和验证(数据可用性)。执行分片用于执行代码(类似于当前 Layer1 的执行层)

实施阶段 2 后,会有多个执行分片并行处理交易,最后聚合到数据分片,再聚合到信标链和主链。

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那个时候,关于执行分片有很多有趣的研究。例如,Vitalik Buterin 提出了一种标准化的中间语言(eWASM),允许所有的编程语言编译成以太坊的这种中间语言,最后编译成 EVM 字节码执行。

这样一来,以太坊将不再是 “坚定的声音”,而是一个可以用所有语言开发的丰富生态系统,甚至每个执行分片都可以设计成不同的 VM。最终,同步状态,并聚合到基础层(很像今天的 Rollup)。

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由于 “merge(阶段 0)” 耗时过长,分片设计多次变更,最重要的是 Rollup 等 L2(plasma 通道)的出现和快速发展,导致以太坊路线图再次发生变化。

Vitalik Buterin 称之为 “以 rollup 为中心的以太坊路线图”,详见:A rollup-centric ethereum roadmap,Rollups 的出现不容忽视,可能是未来很长一段时间区块链的主旋律,以太坊并因此也重新设计了自己的 Rollups 路线图。

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根据路线图表示,第一步是完成 “合并”,实现共识层(信标链)和执行层(现在的以太坊)的合并,之后以太坊将彻底从 PoW 向 PoS 转变。

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第二步是基于信标链部署数据分片(pos 和分片是平行开发的,所以合并不会影响分片的开发进度)。

但是这里的数据分片并不是给以太坊自己的执行分片(废弃),而是为了更好的服务于 Rollup,进一步降低 Rollup 的数据存储成本。

当数据分片部署成功后,一个 Rollup 可以将自己处理的所有区块数据并行发送到不同的分片进行验证理论上,部署的数据分片数量可以降低 Rollup 的成本(也是 L1 吞吐量)

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当完全引入 DAS(数据可用性采样)时,数据分片已完全部署(一个全新的世界!)

什么概念呢?目前以太坊 L1 的 TPS 是 5-15,如果所有用户和应用都迁移到 Rollup,便可以实现 3000+ 的 TPS,如果数据分片部署完成,理论上我们可以实现 10w+ 的 TPS(区块链将不再是小众人群的玩具)。

读懂未来:以太坊历史及其未来演变

从长远来看,以太坊会是什么样子?这是一个非常开放的问题,非常值得研究。我对这个问题的兴趣不亚于零知识证明。

因为我希望看到区块链发展出比物理世界更先进的治理系统,而以太坊(或任何真正安全和去中心化的区块链)成为我们数字生活的基石,并对我们的物理社会产生直接影响。

首先,以太坊将成为一个非常好的基础层,无论用户选择集中在某个 Rollup 上(最大的 Rollup 需要去中心化排序器),还是分散在不同的 Rollup 之间,都为 Rollup 提供数据存储和数据验证(不同的 Rollup 需要通信协议)。

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另外,以太坊会用到很多加密特性,比如 zk-snark 和 zk-stark,比如之前提到的 “Enshrined Rollup”。

当 zkEVM 能够实现 “共识层 “的兼容时,我们可以将目前 L1 的单实例 EVM 改为庄严的 zkEVM rollup。Layer1 可以为每个区块的状态根生成一个证明,以验证该区块所有交易都是有效的。

我们甚至可以并行运行多个 zkEVM rollup,以增强 Layer 1 的事务处理能力(目前只是一个想法)如果没有底层密码学的突破,这些将不会成为现实,因此 “zkp Everything” 很快就会实现。

(声明:请读者严格遵守所在地法律法规,本文不代表任何投资建议)

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