以太坊协议可能的未来(六):繁荣

繁荣这一阶段包含了许多对以太坊成功至关重要的"细节"。约一半内容涉及各种EVM改进,其余则由一系列小众主题构成。

EVM改进

解决的问题

当前EVM难以进行静态分析,这使得创建高效实现、正式验证代码和进一步扩展变得困难。此外,EVM效率较低,难以实现许多形式的高级密码学,除非通过预编译显式支持。

工作原理

EVM对象格式(EOF)是当前EVM改进路线图的第一步,计划在下一个硬分叉中纳入。EOF指定了一个新的EVM代码版本,具有多项特征:

• 代码与数据分离
• 禁止动态跳转
• EVM代码无法观察燃料相关信息
• 添加显式子例程机制

旧式合约将继续存在,但最终可能被逐步弃用。新式合约将受益于EOF带来的效率提升。

后续升级包括EVM模块算术扩展(EVM-MAX)和单指令多数据(SIMD)特性。这些可用于加速多种形式的密码学运算。

现有研究

• EOF:
• EVM-MAX:
• SIMD:

剩余工作

EOF计划在下一个硬分叉中纳入。需要实现类似EVM-MAX加SIMD的功能,并对各种加密操作的gas消耗进行基准测试。

与路线图其他部分的交互

L1调整EVM使得L2也能更容易地进行相应调整。EVM-MAX和SIMD可以降低许多证明系统的gas成本,使L2更加高效。

账户抽象

解决的问题

目前交易只能通过ECDSA签名验证。账户抽象旨在允许账户的验证逻辑为任意EVM代码,启用多种应用:

• 切换到抗量子密码学
• 密钥轮换
• 多重签名和社交恢复钱包
• 分级密钥
• 支持隐私协议无需中继

工作原理

ERC-4337是实现"理想账户抽象"的解决方案。它将用户操作的处理分为验证和执行两个阶段,以防止多重失效攻击。

EIP-7701在EOF之上实现账户抽象,允许账户拥有单独的验证代码部分。

现有研究

• 账户抽象历史:
• ERC-4337:
• EIP-7701:

剩余工作

需要解决如何将账户抽象完全引入协议。主要权衡是"快速写入一种让较少人满意的方案"与"等待更长时间,可能获得更理想的解决方案"。

与路线图其他部分的交互

包含列表需要支持账户抽象交易。账户抽象实现应尽可能在L1和L2之间协调。

EIP-1559改进

解决的问题

EIP-1559改善了平均区块包含时间,但仍存在问题:

1. 公式略有缺陷
2. 极端情况下调整不够迅速

多维Gas可解决资源价格低效问题,为不同资源设定不同价格和限制。

工作原理

EIP-7706引入专门针对calldata的新gas维度,并简化了多维Gas机制。EIP-7623提出更精准的解决方案,严格限制最大calldata。

现有研究

• EIP-1559 FAQ:
• 多维Gas:

剩余工作

多维Gas的主要权衡是增加协议复杂性和最优区块填充算法复杂性。需要更多研究以找到理想平衡点。

与路线图其他部分的交互

多维Gas可降低某些"最坏情况"资源使用,减少优化性能压力。EOF的存在使实现更极端版本的多维Gas变得更简单。

可验证延迟函数(VDFs)

解决的问题

当前RANDAO随机性使每个提议者有"1位操控权"。VDF可提供更稳健的随机性来源。

工作原理

VDF是只能顺序计算的函数,无法并行化加速。输入基于时间T可用信息,输出在T之后某时刻可用。主要风险是意外优化。

现有研究

• VDF研究网站:

剩余工作

需要寻找完全满足以太坊需求的VDF构造。主要权衡是功能性与协议复杂性及安全风险。

与路线图其他部分的交互

VDF在以太坊协议中相对独立,除提高提议者选择安全性外,还可用于依赖随机性的链上应用和加密内存池。

混淆和一次性签名

解决的问题

这些先进密码学原语可实现更强大的无信任第三方应用,提供几乎完美的安全性和隐私保证。

工作原理

不可区分混淆允许创建"加密程序",执行任意计算同时隐藏内部细节。量子一次性签名可防止程序被复制。

现有研究

• 不可区分混淆协议(2021):
• 混淆如何帮助以太坊:

剩余工作

不可区分混淆仍非常不成熟,需要更高效的实现。量子计算机尚未实现。主要权衡在于安全假设。

与路线图其他部分的交互

这些强大密码学原语可能彻底改变游戏,简化协议设计,增强安全性和隐私保护。初期益处将在应用层出现,但可能带来颠覆性影响。