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译者注:本文基于最新以太坊蹊径图举行内容注解,下图为 ECN 译制的中文版。

文中有许多链接,进入网页版查看更多:https://www.ethereum.cn/Eth2/annotated-ethereum-roadmap

作者 | @domothy

泉源 | notes.ethereum.org

本文档旨在为读者领会以太坊蹊径图上各个部门提供入口点,每一部门都做了简朴的提要先容,如想深入领会,文内亦附上了详细的链接。

这是一份连续更新的文档,若是发现这里提供的任何信息泛起不清晰、禁绝确、过时或是遗漏的情形,请随时联系我。

注重:如蹊径图上箭头所示,所列出的各个部门并非延续举行的事情,它们的推进是并行的。

The Merge (合并)

目的:实现一个理想化的、精练的、拥有鲁棒性的以及去中央化的 PoS 共识机制

已完成事情

2020 年 12 月 1 日 — 信标链启动

2021 年 10 月 27 日 — 热因素叉 (Altair) - 共识层客户端开发者们在协调硬分叉升级方面举行了一次试运行

  • Altair 主网升级通告

  • Altair 规范 (注释版本)

  • “What’s new in ETH2” 中对 Altair 举行注释的那期

2022 年 9 月 15 日,— 合并!PoW 退休 - 在区块高度 15,537,394 处完成共识层和执行层的合并。

下一步的事情

提款 — 允许验证者提取所有或者部门质押金

  • Capella 分叉 指定共识层中的换取

  • EIP-4895 指定执行层中的换取

  • Tim Beiko 关于提款的 FAQ

  • 提款元规范和其他信息

漫衍式验证者 — “多签,不外是用于质押的”,这项手艺中,n 人共享统一个验证者而且 m-of-n 必须就其行为方式杀青共识

  • 通过防止意外的罚没来强化质押机制,并使其加倍容易介入 (好比,通过在多个介入者之间去信托地切分所需的 32 个 ETH)

  • 这并非协议内的事情,SSV 和  Obol 等团队正致力于这项研究

视域合并 (View merge) — 调整分叉选择规则 (验证者投票的方式) 以减轻一类攻击

  • 本质上就是 “强制” 忠实的验证者能够看到准确的链头,以削减作恶验证者盘据投票并重组对其有利的区块的时机。

  • ethresear.ch post 中有许多关于这项研究的 (异常手艺性的) 靠山

改良的聚合 — 以太坊起劲支持尽可能多的验证者,然则让每个验证者对每个区块投票 (并验证每个其他验证者的投票) 太占用带宽了。退而求其次就是聚合署名,但这也有其局限性,而且可以做得更好

  • 关于 BLS 聚合署名的利益的注释帖子

  • 潜在的候选署名手艺:Horn

单个 slot 实现最终确定性 (SSF) — 每隔一个 slot (12 秒) 敲定一次链状态,而不是每隔一个 epoch (12.8 分钟)

  • 通往单个 slot 实现最终确定性之路 (中文版)

  • 除了改良署名聚合之外,我们还必须弄清晰两件事:

        - SSF 共识算法 - 现有的与 SSF 兼容的算法是不够的,我们想要一个即即是跨越 1313 名验证者离线也能保持链的活性的算法。

        - SSF 验证者经济学 - 若是我们最终不得不限制验证者的数目,我们若何限制介入率,以及我们需要做出什么牺牲?

隐秘向导选举 (SLE)

  • 现在,被选中提议一个区块的验证者 (单个 slot 的向导者) 是稍微提前知道的,这使得潜在的 DoS 攻击能够专门针对即将到来的区块的向导者

  • ethresear.ch 有一篇帖子是关于基于随机混洗的单一隐秘向导选举的协议:除了向导者自己,没有人知道谁将是这个 slot 的向导者,直到他们将自己的区块与向导者证实一起宣布出来。

  • 非单一隐秘向导者选举可能也是一种选择

支持更多验证者 — 正在举行的耐久起劲:平安地支持更多的验证者始终是我们的目的

量子平安的、聚合友好的署名 — 在量子盘算机成为一个合理的担忧之前,使以太坊成为量子平安的是我们耐久起劲的一部门

  • 所用的 BLS 署名方案基于的密码学已知会被量子盘算机破解,但已知是量子平安的替换署名方案并不像 BLS 那样有用地聚合署名 (因此需要一个既量子平安又聚合友好的方案)。

  • 两个主要的量子平安方案是基于 STARK 的和基于 Lattice 的

The Scourge (解决隐患)

目的:确保可靠且可信中立的生意打包历程,阻止 MEV 带来的中央化以及其他协议上的风险。

相关链接:

以可信的中立为指导原则

关于 MEV 的多条推串

关于 MEV 和 PBS 的文章

关于 PBS 的链接清单

已完成事情

协议外的 MEV 市场 — MEV-Boost 中央件允许通俗验证者从 MEV 中赚钱,而无需自己运行庞大的 MEV 战略

  • 这个解决方案自己不完整,由于它有审盘问题

  • 阅读文章 "The Cost of Resilience" 和 "The Future of MEV is SUAVE",领会使得这些协议外的 MEV 市场加倍有弹性的设计

下一步的事情

打包列表或者备选方案 — 让区块提议者对区块构建者举行限制,即强迫他们纳入生意

  • 打包列表相关条记

  • 研究若何在不增添提议者肩负的情形下约束构建者

协议内 PBS — 将区块构建市场直接写入协议内

MEV 销毁 — 让区块链获取原本从链上经济中提取的价值

  • 通过提议者拍卖来直接举行 MEV 销毁的提案

  • 委员会驱动 MEV 平均分配让协议意识到 MEV

  • 通过经济激励措施设置验证者子集的上限,将通过负增发间接销毁 MEV

应用层 MEV 最小化 — 这个事情与 L1 没有直接关系,它涉及到开发者在设计他们的 dapp 时需要记着 MEV。这里有几个接纳 MEV 最小化战略的 dapp 的例子

漫衍式构建者蹊径

由于区块提议历程是保持去中央化的,我们现在有一个单独的问题,即区块构建变得中央化。即便蹊径图上的所有其他部门都旨在最大限度地削减区块构建中央化可能带来的最坏情形,能够将区块构建漫衍在许多节点中仍然是一个很大的利益。

  • Blob 结构 - 寻找方式来减轻数据分片在许多节点上的高带宽和处置要求,而这些节点是通俗消费者级其余硬件可以运行的。

  • 预确认服务 - 给予用户强有力的保证,他们的生意将被打包进下一个区块中

  • 抢跑珍爱 - 只管削减有毒的 MEV,如三明治攻击,使得漫衍式的构建历程保持可信的中立

这依然是一个活跃的研究领域,具有异常开放的设计思量,以是现在还不清晰前面两个框框是否应该被写入协议内 (因此蹊径图上有问号)

这里是相关的链接:

  • 关于合并后区块构建的演讲,提到了去中央化区块构建

  • 关于去中央化构建者的演讲

  • 关于漫衍式区块构建的一些想法

The Verge (界限)

目的:验证区块应当超级容易 — 下载 N 个字节数据、执行一些基本盘算、验证一个 SNARK 然后你就完成验证了。

这一部门基本上是关于通过使得轻客户端最终可行,以填补 “客户端方面的不足”:并非每小我私人都想或者能够运行一个全节点。The Verge 的目的是引入去信托或者信托最小化的替换方案,这种节点易于运行,不需要大量的存储和带宽。The Verge 的最终目的是让这些轻客户端提供与现在全节点相同的平安保障。

这一切都依赖于零知识手艺,如 SNARKs 和 STARKs,它们自己依赖于多项式答应方案。这里有一些关于这方面的链接:

  • 先容 zk-SNARK 何以可能 中文版

  • 剖析 STARK

  • 假设你是懂一些数学和编程的人,向你注释 zkSNARK

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    以太坊数据网

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  • 论多项式答应方案在扩容以太坊中的作用

已完成的事情

解决了最严重的 EVM DoS 问题 — 主要是 gas 订价问题,已在柏林升级中解决

基本的轻客户端支持 (同步委员会) — 多亏了同步委员会,很容易构建遵照共识层的轻客户端

  • 领会 Helios 客户端是若何行使同步委员会的 (很好地注释了这些委员会是若何运作的)

下一步的事情

EIP-4844 实现 — 在主网部署 EIP-4844

  • 将需要一个 “仪式” 来确立受信托初始化:注释、预估时间线、规范

  • EIP-4844 实现时间线概览

基本的 rollup 扩容 — 依赖于下面的事情:

  • EIP-4844 - 所实现的可扩展性依然被以为较基础/有限,这是由于 “每一个节点下载所有数据” 的性子限制了 blobspace 的可用容量

  • rollup 的有限辅助轮阶段 (文章中提议了去掉 rollup 辅助轮的蹊径图) (中文版)

完整的 rollup 扩容 — 依赖于下面的事情:

  • DAS (数据可用性采样) 的 P2P 设计:涉及数据分片网络毗邻问题的一些事情以及研究

  • 数据可用性采样客户端:开发轻量级客户端,可以通过对几千字节的随机采样快速判断数据是否可用

  • 有用的 DA 自我恢复:能够在最恶劣的网络条件下有用地重修所有数据 (好比,恶意验证者攻击、或者大块节点的长时间停机)

  • 不使用辅助轮的 rollup:完全去中央化的定序者、去信托的诓骗证实、不能变的合约等等

量子平安的、无需受信托初始化的答应 — 在量子盘算机成为一个合理的担忧之前,使以太坊成为量子平安的是我们耐久起劲的一部门

  • 虽然高效且壮大,但四处使用的多项式答应 (KZG) 并不是量子平安的,并需要一个受信托初始化。对更理想的耐久使用的答应的研究正在举行中,最终目的是在底层对 KZG 举行热转换 (hot swap)

SNARK / STARK 专用集成电路 — 专门用来确立证实的硬件

Verkle tree — 将用于全局状态的数据结构替换成一个更高效的版本

  • Verkle Tree 的链接清单

  • 要害的利益是能够天生异常精练的证实,轻客户端可以只通过区块头很容易地验证这些证实,以核实像账户余额这样的器械 - 它们已经可以行使同步委员会来验证给定区块头现实上是主链的一部门

  • 需要编写出合适的规范、确保平安地迁徙,以及搞清晰它将若何影响更新/编辑状态的 EVM gas 开销 (这也取决于 The Purge 那部门中作废 “SELF-DESTRUCT” 的事情)

基于 SNARK 的轻客户端 — 对同步委员会的状态转换天生 SNARK 证实,以快速证实哪些验证者组成当前的同步委员会

完全基于 SNARK 的以太坊 — 以下 3 项加在一起组成了 “以太坊最终图景”(中文版) 的一个主要里程碑,即实现极其高效以及去信托的区块验证:

  • 用于 Verkle 证实的 SNARK - 通过将 Verkle 证实合并进单个 SNARK 中,区块将包罗一个关于它们修改的部门状态的简短自力证实,因此不需要验证区块 N-1 的整个状态来验证区块 N 是否准确修改了它。

  • 用于共识状态转换的 SNARK — 从信托最小化的同步委员会转变为对共识层上发生的所有事情举行完全去信托的验证

  • 用于 L1 EVM 的 SNARK — 行使 rollup 团队在 zk-EVM 上所做的事情,将 zk-EVM 直接集成到 L1 中

    - 阅读关于写入协议内的 rollup 的帖子

提高 L1 gas 上限 — 通过消除现在 “每个节点都需要存储所有器械” 的肩负来实现去信托地验证区块,这将更容易地形成更大的区块以获得更多 L1 可扩展性 (这会自动地增强所有 L2 扩容的效果)

转向量子平安的 SNARK (如 STARK) — 在量子盘算机成为一个合理的担忧之前,使以太坊成为量子平安的是我们耐久起劲的一部门

  • SNARK 基于的密码学是已知能够被量子盘算机破解的,而 STARK 不是

The Purge (祛除事情)

目的:简化协议、清晰手艺债和通过整理历史数据限制介入网络的成本

已完成事情

祛除大多数 gas 返还 — 所有的 gas 重新订价事情已在柏林升级完成

信标链快速同步 — 从最近敲定的 epoch 同步 (在大多数共识层客户端中称为 "检查点同步") 而不是从创世最先同步,这方面的所有开发事情已完成

EIP-4444 规范 — 阅读 EIP 规范领会

下一步的事情

历史数据休眠 — 通过让旧的历史状态休眠来降低存储需求、削减同步时间和代码庞大性

  • 阅读此条推专长文

  • 依赖于 EIP-4444 的实现,即通过其他方式 (如门户网络) 来接见历史状态的替换方案

  • Vitalik 针对历史数据休眠的 AMA

状态休眠 — 关于状态,修复 “一次性支付,数据永远储存” 的问题

  • 这个想法主要关于让状态未使用的部门自动休眠,只保留一个 verkle tree 根,若是需要的话,用户可以用它来激活休眠的状态

  • Vitalik 针对状态休眠机制的 AMA

  • 依赖于这些事情:

    - 基本的状态休眠规范:我们设计若何实现它,请看这个潜在的蹊径图 (和其他选项)

    - 地址空间扩展:增添地址尺寸巨细,从 20 字节增添到 32 字节,以防止冲突,并增添关于状态周期的数据

    - 应用剖析:搞清晰它会若何损坏当前的应用/合约,以及这些应用/合约需要若何顺应

日志改造 — 简化事宜日志的事情方式,以便更有用地搜索历史事宜

序列化协调 — 执行层使用 RLP 举行数据序列化,而共识层使用 SSZ,这将会使得逐渐甩掉 RLP,而使用 SSZ

移除旧的生意类型 — 住手支持旧的生意类型 (参阅 EIP-2718) 以移除客户端的代码庞大性 (牺牲一些向后兼容性)

EVM 简化蹊径

  • 作废 SELFDESTRUCT — 这个操作码是许多问题的泉源

    - 消除 SELFDESTRUCT 的适用解决方式 注释了为什么以及怎么样移除这个操作码

    - 相关 EIP:EIP-4758、 EIP-4760 以及讨论

  • 简化 gas 机制 — 涉及移除许多与 gas 相关的 EVM 功效,在此处提及过

  • 预编译 -> EVM 实现 — 舍弃预编译合约,接纳直接 EVM 实现 (即大型模运算,见 The Splurge)

The Splurge (狂欢)

目的:完善其他器械

所有那些不需要更高优先级的好器械都属于 The Splurge 这一部门中。最大的一项就是账户抽象,但也有对现有内容的小调整。

已完成的事情

EIP-1559 — 这个著名的 EIP 带来了许多利益,而不仅仅是销毁 ETH

ERC-4337 规范 —  这个ERC 旨在不修改焦点协议的情形下引入账户抽象

  • ERC-4337 的注释

下一步的事情

EIP-1559 的最终形式 — 通过使其变得多维度的来完善 EIP-1559,更像一个 AMM 曲线和感知时间的

EVM 完善蹊径和 The Purge 中的简化蹊径一起形成了 EVM 的最终形式

  • EVM 工具花样 (EOF) — 一组多个 EIP,允许在部署 EVM 字节码时对其举行验证和版本控制。请看这篇注释文章和推特帖子

  • 大型模运算 — 蹊径图中的许多密码学依赖于大量数字的模运算,这可以直接在 EVM 中更有用地完成

  • 进一步完善 EVM — 任何其他值得添加以改善 EVM 的器械,或者移除一些器械以消除庞大性

实现账户抽象最终形式的账户抽象蹊径。有关以下内容的详细信息,请参阅 Vitalik 的形貌:

  • ERC-4337 — 开发兼容的、现实获得接纳的智能钱包

  • 自愿对 EOA 账户举行转换 — 通过一个 EIP,允许通俗账户不能逆地添加代码将其转换为合约,即成为 4337 兼容的智能钱包。

  • 写入协议内 — 对所有现有账户强制举行上述转换

可验证延迟函数 (VDFs) — 本质上是 “非并行的事情量证实”,这将增强 PoS 和其他器械中使用的随机性

  • 参阅这篇贴文,先容 VDFs 以及其潜在用途

探索针对老旧账户的解决方案 — 拯救这些 “尘封的资产” 需要花的 gas 成本跨越它们自己的价值。在这里看到一堆想法

泉源:ETH中文

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