Vitalik Buterin：以太坊的过去与现在
2023-10-1118:49
以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 于 2023 年 9 月 6 日在新加坡南洋理工大学的区块链工作坊上进行了主题演讲：《以太坊的过去与现在》。
△ 图源 / 网络
我们梳理了 Vitalik Buterin 此次演讲的重要内容以飨读者：
今天，我打算回顾一下以太坊的发展历史。我会从 2013 年、2014 年初开始回顾以太坊项目发展迄今的变化，并且，我还会阐释我们现在对一些关键问题的思考与五年前或者十年前思考的差异。2014 年，以太坊白皮书正式发布。在这本白皮书上，我们描述对以太坊发展的最初愿景，但这本白皮书并没有详细解释个别理论背后的支撑思想。以太坊是一个去中心化的网络系统，类似于 Bitcoin。以太坊也是一条区块链，但与那些试图仅支持一个应用程序的区块链不同，以太坊的创新之处在于：允许用户构建自己的应用程序——这意味着，用户可以把自己编写的应用程序代码，上传到以太坊区块链，然后该应用程序可以在区块链上运行。在 2014 年发布的以太坊白皮书的开篇，我谈及了一些行业人士有关发行资产的想法，在当时，我自己也开始有了一些想法，是针对在 Bitcoin 上发行自有数字资产的一个早期协议。如今，在以太坊上，我们也有了 ERC-20 标准的数字资产，但那时我们有的是 Colored Coins，它是我们在 Bitcoin 上发行自己资产的早期尝试。有趣的是，最近某个特定版本的 Colored Coins 被引入了 Bitcoin 协议，所以 Colored Coins 似乎重新受到关注了。但 Colored Coins 只是一个应用程序，你可以用它来代表对实物物品的所有权，那时被称为智能财产（Smart Property）。你还可以拥有其他类型的资产，比如域名。你也可以在区块链上建立一个去中心化的系统，用于注册网站、注册用户名，追踪用户和应用程序评论等名称。
在区块链上做所有的事情，都会涉及到智能合约。智能合约的概念是指：你可以在区块链上拥有计算机程序。这些程序可以直接控制数字资产，这同时也意味着一个数字资产不必由个人拥有，还可以由程序拥有。智能合约可以用来实现许多更复杂的应用程序。例如，你可以拥有预测市场的小工具，比如 Stablecoin 或模拟杠杆等，所有这些不同的事务都可以通过智能合约来定义。此外，还有 DAO 的概念，基本上是使用智能合约在区块链上实现整个组织的投票或治理逻辑，不需要依赖中心化的法律系统来解决组织内部争议，你可以以非常低的成本直接进行投票。因此，这些应用程序方面的许多概念一直存在至今，仍然在不断发展。以前我们有 Colored Coins，现在我们有 ERC-20 数字资产。以前我们有智能财产，虽然没有取得太多进展，但我们有链上域名系统（ENS），许多人正在使用它。比如，我的博客已经上传并且可能可以通过 ENS 访问。如果你使用支持以太坊的浏览器，如 Brave 浏览器，只需输入 eth.link，你就能访问我的博客的前端页面。这些都是可以使用的工具，它们涉及智能合约和 DAO。全球各地有各种类型的 DAO 正在使用各种不同的逻辑。虽然迄今为止，在生态系统之外，它们没有真正大规模地得到采用，但它们确实存在，而且一些已经运作了多年，这些是我们目前看到的一些应用程序。显然，还有其他应用程序涌现出来，一些让我感到惊讶。例如，NFT 就是一个例子。但是，今天存在的许多其他东西基本上与我们 10 年前的想法非常相似。共识机制的研究也是如此。如今，以太坊最终成为了一个共识机制链。共识机制大大提高了安全性，将以太坊的能源消耗降低了 99.9% 以上。以前称为「合并」，在那之前，以太坊的能源消耗几乎相当于新加坡的 40%，现在已经降低到几乎为零。因此，状态过渡最终完成，但这是我们在生态系统中工作了近 10 年的成果。状态证明的前五年基本上是研究，我们试图理解状态证明的本质，以及不同状态空间的各种选项，最终收敛到实际有效的特定版本。
在 2015 年的一篇博客文章中，我们描述了一种机制，称为「共识机制」，试图鼓励验证者发送一系列表达对特定区块高度有信心的消息，以更有效地达成共识。后来，我们发现我们的共识机制有很多问题，它过于复杂，实际上不如后来演变成的卡斯帕协议简单有效。但这是我们在更深入理解这个领域时迈出的一步。实际上，在 2018 年，我发布了一系列推文，回顾了以太坊状态研究的进程，以及我们如何从最初的探索开始，逐步转向状态链，并最终确定确切的算法。首先是研究，然后在接下来的四年，都需要关注可扩展性。提升可扩展性对以太坊至关重要，因为截止到今天，以太坊每秒只能处理 10 到 20 笔交易。而在实践中，还会受到交易复杂性和交易大小的限制，可能实际能够处理的交易在 10 到 50 笔之间。现在，这种可扩展性水平非常有限，如果未来要支持主流金融、主流支付和全球系统，我们需要每秒处理大约 100,000 笔交易。如果每秒只能处理 20 笔交易，那么全球一百万人口需要花费 400 万秒，大约 13 年的时间才能在以太坊上执行一项交易。因此，提高可扩展性非常重要。很早的时候，提高可扩展性的尝试被称为「分片」（Sharding），而我们现在正在做的仍然是一种分片的形式，但自那以来，许多不同的事物已经被设计和修改到这个机制中。基本思想是，传统的区块链，比如比特币，要求网络中的每台计算机都要处理每笔交易，因此其可扩展性有限。我们改变了这种设计。不是每个节点都处理每笔交易，而是每个节点只处理一小部分交易。这就像 BitTorrent 的工作方式一样， BitTorrent 通过将数据分成小块并允许人们共享来工作，尽管有很多热门数据，但不需要每个人都存储整个文件。因为对于人们来说，那将是太多的数据。所以挑战在于如何进行某种形式的历史记录，同时仍然具有共识系统，以使人们就事物的到达顺序达成一致，以便在其之上构建金融系统等。这是一个技术上的挑战。这是我们早期的一个概念之一，即分片，在这里，你基本上将交易分成不同的组，每个组有自己的节点，独立处理交易。这是一个非常复杂的构想。从那时以来，我们不得不非常努力地降低复杂性。基本上，我们必须努力使事情变得非常简单，因为我们知道，花费 2 个月或 2 周的时间来编写规范，需要 2 年的时间来开发。如果需要 6 周的时间来编写规范，那么可能需要 6 年的时间来开发。我们必须非常努力地降低复杂性，做出很多牺牲，最终我们接近了今天的结构。
有趣的是，关于以太坊技术进展的一点是，今天我们谈论的事情与 6 年前谈论的事情非常相似。这是一张来自一次以太坊会议的幻灯片，我认为是在那个时候，我在那里描述了以太坊的一些主要问题，例如隐私、共识、智能合约安全和可扩展性。如果你问我或其他人以太坊面临的最大问题是什么，你会得到基本相同的答案：隐私、共识、智能合约安全和可扩展性。
△ Vitalik Buterin 在演讲现场
以太坊今天面临的挑战与 6 年前依旧相同，但与此同时，我认为有趣的是，这些挑战和问题自 2017 年以来有了进展和变化。例如，在 2017 年，隐私只是一个技术挑战，基本上有一种新型的密码学叫做零知识证明，或称为 ZK-SNARKs。这让你能够创建密码学证明，证明某些数学属性，如你所拥有的数据，而不泄露关于该数据的其他任何信息。这首次被 Z.cash 使用，Z.cash 是于 2016 年推出的保护隐私的加密货币，它使用了 ZK-SNARKs 来实现隐私。它是如何做到的呢？基本上，当你在 Z.cash 中花费一枚硬币时，不是直接指向你花费的那枚硬币，而是需要一个证明，证明你正在花费一枚未被花费的硬币，而不泄露关于那个硬币的任何其他信息。你证明了必需证明的陈述，以便拥有一个不会过度膨胀的货币系统，但其他所有信息都保持私密。在 2017 年，挑战仅仅是将这项技术引入以太坊并让 ZK-SNARKs 起作用。这些技术基于一种复杂的数学理论，叫做椭圆曲线密码学。关于使用这项技术，我们基本上添加了一些被称为「零知识陈述」的覆盖层，这是一种能够让你在区块链上使用 ZK-SNARKs 的代码。因此，使用智能合约，你实际上可以构建一个在以太坊上具有相同隐私保护逻辑的应用程序。到了 2023 年，技术上已经非常先进，拥有了非常先进的 ZK-SNARKs 库、开发环境、工具、协议。我们有一个很长的名单，包括了像 StarK、ZK-Rollup、Cairo 等非常有趣的技术。但实际上，隐私方面还是可能会成为另一种瓶颈，主要是因为法律问题以及与这些系统产生的数字资产是否被更广泛的金融体系接受相关的问题。例如，Tornado Cash 可以将其视为在以太坊之上的隐私资产，但存在法律问题，因为黑客使用了它。因此，出现了一个名为「无罪证明」（Proof of Innocence）的概念，无罪证明的目标是让你证明你的数字资产通过隐私系统传送，但并非来自黑客——这个技术可以让你在不完全披露数字资产来自何处的情况下，同时证明自己不是黑客之一。实际上，关于这个想法很快就会有一篇论文发布。已经有几家公司提出了几种不同的解决方案。因此，有很多工作需要在细节上进行修改，以增加使用隐私系统的用户在将数字资产存入交易所时，交易所将接受这些数字资产而不会产生极大的怀疑。此外，还有关于 ZK-SNARKs 的验证和验证方面的工作，以降低验证证明的成本。目标是使验证证明的成本更低，部分是 ZK-Rollup，部分是聚合协议。在 2017 年和 2023 年之间的区别在于，2017 年我们只是试图让基本构建块正常工作，而到了 2023 年，这些构建块已经可以正常工作，但我们的重点是优化这些构建块，以及进行一些更复杂的工作，使其更好地与主流世界结合。在共识安全方面，2017 年，我们基本上只是完成了共识机制开发过程的研究部分，刚刚开始开发。到了 2023 年，以太坊已经完全切换到了共识机制，已经成为了一个完全的共识机制。但挑战仍然包括降低协议的复杂性，提高协议的安全性，解决中心化的问题，使人们更容易参与，以及使一种叫做 PDS 的概念更容易参与，因为不需要运行复杂的算法来优化收益。在智能合约安全方面，解决智能合约安全问题可能是这四个问题中进展最慢的一个，因为当时是在 2017 年，这一年，距离 DAO 黑客事件发生仅仅过去了 1 年的时间 —— DAO 是一个智能合约，控制着约 1.5 亿美元的投资基金，遭遇了黑客攻击。后来，该黑客试图逃走，但最终以太坊社区协作将钱返还给了 DAO 的原始所有者。大家对这次攻击印象深刻，记忆犹新，也让人们对编程安全性感到担忧，所以大家都在努力改进编程语言的安全性，为了项目能够更加安全。到了 2023 年，关于安全性方面的很多工作都取得了进展和成功。我认为，如今黑客攻击的频率已经大幅降低了。当发生攻击时，通常是因为人们试图构建更加复杂的项目。相对于 2016 年的项目，2023 年的项目复杂度已经增加了 20 倍，如果你现在构建的项目与 2016 年相比没有复杂 20 倍，那通常来说是相当安全的。事实上，有许多系统在多年来没有受到攻击，这是一个非常令人印象深刻的成就。在 DAO 遭遇黑客攻击事件之后的几个月内，还发生了一次叫做「上海 DOS 攻击」的事件，攻击者利用以太坊协议本身存在的许多漏洞，使其能够发送交易，从而减慢整个区块链的速度。我们花了几个月的时间，基本上每天都发布更新。我知道黑客每天都在找到新的漏洞，所以我们不断地对抗并发现小问题。经过 4 年的努力，通过一系列不同的改变和改进，最终修复了这些安全问题。EIP-2929 也为 DeFi 代码库带来了许多改进。Gas 优化者也做了一些令人惊叹的工作。总之，很多安全问题实际上已经非常悄然地得到了解决。当你从工作量证明切换到权益证明时，有一个重大事件「合并」发生了。而在安全性方面，没有重大事件，在安全性方面，没有重大事件发生，这是个好消息。因此，我认为在这方面确实取得了实质性的改进，但仍然存在许多持续存在的问题。让我们再回到 2017 年，当时，「分片」还只是一个想法。当时我们也在大量讨论「状态通道」，还有「加法器」，这些都是大型解决方案。等到了 2020 年左右，每个人都转向了 Rollup。今天，有各种各样的 Rollup，包括 ZK-Rollup、Optimistic Rollup 等等 —— 这些 Rollup 开始摆脱训练轮，变得真正的去中心化，今年 Polygon 也迈出了重要的一大步。2023 年，我们也正在继续努力使这些系统去中心化，增强证明系统的安全性，使证明系统更快，以便使用 CKDM 证明一块需要 5 个小时的区块，而在未来可能会降低到 2 分钟，甚至可能最终降低到 12 秒。虽然，以太坊取得了很多进展，但依旧也有很多问题，不过每个问题或挑战，也都取得了巨大的进展。未来，以太坊还有很多事情要解决，比如状态树（Verkle trees）。在 5 或 6 年前，无状态客户端只是一个想法。而现在，状态树已经成为一个拥有数百人团队、编写了数千行代码的项目，并将继续深入思考如何将其应用到以太坊，它可能只有 1 到 2 年的时间就能够真正实现。除了状态树的开发，还有 EVM 的改进、EVM 的最大化和简化，都是以太坊正在筹备进展的事项。账户抽象是一个非常重要的方向，每个支持账户抽象的人都有自己的原因。我之所以支持账户抽象，是因为账户抽象本质上是一种非常灵活的东西。账户抽象的目标在于：与其拥有由密钥控制的账户，不如拥有由计算机程序控制的账户。如果你拥有由计算机程序控制的账户，用户可以为这些交易批准的方式制定不同的逻辑。你可以不仅仅拥有一个密钥，还可以有三个不同的密钥，其中一些受其他人控制。此外，你还可以进行多因素身份验证，新用户甚至可以用电子邮箱；还可以将密钥存储在现代手机里存在的、受信任的硬件模块中，或者可以使用硬件钱包，比如将多个硬件钱包组合在一起使用。
△ Vitalik Buterin 在演讲现场
回到现实和实际应用领域，我经常提到的一个事件是我在 2021 年左右前往阿根廷的一次经历，我对当地有多少人在使用以太坊印象深刻，他们真的在使用加密数字资产。我记得在圣诞节那天，大多数地方都关门，所以我只是想找一家咖啡店。我找到的第一家咖啡店，老板认出了我，他告诉我他加密了一个钱包，于是我问他是否可以用以太坊付款，他说可以，于是我们就用以太坊付款。但是存在一个问题，他没有使用区块链，他使用的是一个 Binance 交易所的账户。我很欣赏这些交易所的工作，因为它推动了加密数字资产让更多人更容易的获取，这确实是一个好的替代方案。但与此同时，我认为作为一个生态系统，目标是在未来逐渐减少越来越多的单点故障。我认为即使以太坊基金会也同意这一点，他们一直在变得越来越去中心化。我们正在努力解决上述这些问题。我跟很多中心化交易所的 CEO 有过交流，事实上，还不是我来说中心化多么不好，是他们希望能够变得更加去中心化。因此，推进去中心化，是对每一个人的胜利。但是，去中心化的方式对现实中的资产持有者其实还未普及。如何为了链上的用户去更好改进去中心化，也是一个大的挑战。我们能让处在这些地位的人们真正喜欢使用区块链吗？自 2013 年以来，对于人们一直在思考的应用情景，我们现在已经有了一个应用版本，也确实在为人们服务。这些技术工作一直在遵循相当一致的研发方向，我认为这很有趣。虽然工具发生了变化，在 10 年前，我们甚至没有考虑这些问题，而现在我们正在考虑，但整体的规则是相同的。现在我认为更需要关注实际的采用和使用。解决方案涉及技术工作，但分散性更强，分布在不同的层次上。这意味着以太坊基金会、以太坊核心开发团队和客户端团队不再是唯一执行极其重要的工作的地方，钱包公司也是执行极其重要工作的地方，应用程序开发人员也是执行极其重要工作的地方，甚至构建企业区块链也是如此。这是人们多年来一直尝试做的事情。但我认为如果你将其视为一种在以太坊之上的 Layer3，那么实际上有可能使其变得可行，使其真正为那些想要使用的人提供去中心化的好处，并使其真正可行。这些就是我们在过去的 10 年里看到的一些最大的变化。从一个初始的概念到一个逐渐解决实际使用中的各种挑战的过程，这是一段漫长而缓慢的旅程。我希望在未来的 5 年里，我们将能够解决大多数这些挑战。
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=VVkIlxiBZCM
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