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发表于 昨天 16:59 | 查看: 5| 回复: 0

以太坊刚刚发布了一份前所未有详细的升级计划。七项分叉,五个核心目标,共同指向一次大规模的系统重构。

这份被称为“Strawmap”的路线图,由研究员 Justin Drake 提出,规划了持续到2029年的渐进式升级。Vitalik Buterin 称之为“非常重要”,并将其累积效应比喻为以太坊核心的“忒修斯之船”式重建。

这个比喻是理解整个计划的关键。忒修斯之船是一个古老的思想实验:如果一艘船上的所有木板都被逐渐替换,它还是原来的那艘船吗?Strawmap 正是为以太坊设计这样一条路径——到2029年,系统的每个主要组件都将被更新或替换,但整个过程通过一系列向后兼容的分叉完成,链上状态(用户余额、合约数据)始终保持连续。就像在船只满载航行时,一块一块地更换船板。

以太坊“忒修斯之船”式重建示意图
以太坊从当前架构到2029年愿景的“忒修斯之船”式演变,涉及共识、执行、隐私和密码学等核心组件的全面升级。

“Strawmap”这个名字本身就是“strawman”(稻草人提案)和“roadmap”(路线图)的结合体。它并非最终承诺,而是一个用于激发讨论、完善细节的起点。但这是以太坊核心开发社区首次提出一个结构清晰、有时间线、有明确性能指标的升级路径。

以太坊运作现状速览

在探讨未来之前,有必要快速回顾现状。以太坊本质上是一台由全球数千名独立运营商共同维护的共享计算机。他们运行相同的客户端软件,独立验证交易。

其中一部分运营商成为验证者,需要质押 ETH 作为安全保证金。网络大约每12秒产生一个“区块”(这个时间窗口称为一个 Slot),验证者们通过复杂的共识机制就区块内容达成一致。每32个Slot(约6.4分钟)组成一个“纪元”(Epoch)。一笔交易从发送到达到“最终性”(即不可逆转的状态),目前平均需要13到15分钟。

在吞吐量方面,以太坊主网(L1)每秒处理约15到30笔交易(TPS)。这与Visa等传统支付网络(数万TPS)的差距,正是催生众多第二层扩容方案(L2)的原因。L2将交易批量处理,再将证明或数据摘要提交回L1以获得安全性。

Strawmap 的目标,正是要系统性解决最终性延迟、主网吞吐量瓶颈、L2数据容量限制等问题。

Strawmap 的五大核心目标

路线图围绕五个具体目标展开,旨在突破当前网络的能力上限。

1. 快速 L1:实现秒级交易最终性

当前13-15分钟的最终确认时间,对于高频金融交易或大额结算来说是一个不确定性窗口。目标是将最终性缩短至几秒钟内

解决方案是升级共识引擎。研究中的 Minimmit 等协议旨在实现单 Slot 最终性,即验证者在一个 Slot(12秒)内完成一轮投票就达成不可逆转的共识。进而,Slot 时间本身也将被压缩:规划路径是从12秒逐步降至8秒、6秒、4秒,理论上限受制于全球网络通信的物理延迟(约200毫秒)。

最终性时间对比图
当前的多轮投票跨epoch最终性(约15分钟)与目标的单Slot最终性(约3秒)对比。

最终性的提速不仅是体验优化,更是功能性的根本改变,为区块链承接传统金融等高时效性业务扫清了障碍。

2. Gigagas L1:主网吞吐量提升300倍

主网15-30 TPS的瓶颈限制了基础层的应用范围。Strawmap 的目标是达到每秒 1 Gigagas 的执行容量,这相当于典型交易的约 10,000 TPS

关键在于引入 零知识证明技术。目前,每个验证者都必须重新执行每一笔交易来验证其正确性,这是安全但极其低效的模式。ZK证明允许验证者通过检查一个简洁的数学“收据”(证明)来确信一批交易被正确执行,而无需重复整个计算过程。

当前挑战在于生成ZK证明的速度太慢,对于复杂交易可能需要数分钟到数小时。实现“实时证明”(秒级)需要约1000倍的性能提升,这依赖于算法突破和专用硬件的发展,是当前密码学与工程学的前沿挑战

ZK执行与传统执行吞吐量对比
传统模式下每个验证器重执行交易导致低吞吐量(左),而通过验证ZK证明可以极大提升吞吐量(右)。

3. Teragas L2:实现千万级TPS的L2生态系统

对于超大规模应用(如全球物联网微支付),即便10,000 TPS的L1也可能不够,这需要L2网络来承载。目前L2的容量受限于它们能在以太坊主网上发布的数据量。

解决方案是 数据可用性采样。DAS 允许节点通过随机抽样一小部分数据,并利用纠删码数学来确信全部数据都是可用的,而无需下载整个数据块。这极大地扩展了L2可用的数据带宽。

PeerDAS 已在之前的 Fusaka 升级中引入,为后续扩展奠定了基础。逐步扩展DAS容量,目标是支撑整个L2生态系统实现总计 每秒1000万笔交易 的能力,为目前难以想象的大规模应用场景打开大门。

4. 后量子 L1:为量子计算时代做准备

当前以太坊的加密安全(如账户签名、共识签名)基于经典计算机难以破解的数学难题。但未来的量子计算机可能威胁这些算法。

解决方案是迁移到后量子密码学,特别是基于哈希的抗量子签名方案。这是一项极为复杂的后期升级,因为新签名尺寸大得多(字节 vs. 千字节),会影响区块大小、网络带宽和存储经济等方方面面。

虽然实用的量子攻击可能还需数十年,但对于旨在存储万亿级价值并运行数十年的基础设施,提前规划抗量子能力是必要的远见。

5. 私有 L1:实现默认的交易保密性

以太坊交易目前默认完全公开。虽然已有像 Aztec 这样的隐私L2或 Railgun 等应用层方案,但Strawmap 的目标是将隐私原语内置到以太坊核心协议中。

技术目标是让网络能够验证交易的合法性(如发送方余额充足),而无需公开交易的具体细节(如金额、参与方)。这需要结合先进的零知识证明技术。

隐私升级同样需要考虑后量子安全性,并且因其可能涉及的合规讨论,是技术与社会治理交叉的难题。

Strawmap五大目标总结图
Strawmap规划的五大技术方向:快速L1、Gigagas L1、Teragas L2、后量子安全与隐私L1。

七次分叉升级路径

为实现上述目标,Strawmap 提议了七次主要分叉,以大约每半年一次的节奏进行。

七次分叉升级时间线图
从Glamsterdam开始到2029年M分叉的升级路线,每次聚焦一两个核心改动。

  1. Fusaka:已激活,引入了PeerDAS的基础。
  2. Glamsterdam(接下来):重点改革区块构建方式。
  3. Hegotá:进一步的结构性改进。
  4. I 到 M(后续分叉):逐步引入更快的共识机制(Minimmit)、成熟的zkEVM、扩展的数据可用性、后量子密码学和原生隐私功能。

为何要持续到2029年?因为许多挑战尚未完全解决。例如,共识机制替换如同“飞行中更换引擎”,需要极高的协调与测试安全性。将ZK证明生成速度提升1000倍,需要算法和硬件的双重突破。后量子迁移则会重塑网络经济学。这些复杂、相互依赖的升级必须谨慎、有序地进行。

升级依赖关系与挑战示意图
共识、执行、数据可用性和密码学四大领域升级的依赖链与核心挑战。

AI 会加速进程吗?

路线图草案中提及了一个有趣变量:“目前的草案假设以人为先的开发。AI 驱动的开发和形式化验证可以显著压缩时间表。

事实上,已有开发者尝试使用AI辅助编码来实现部分愿景。虽然当前成果远未达到生产就绪的标准,但这指出了一个趋势:AI不仅可能加速开发,更能将节约的时间用于更深入的安全审计和形式化验证,从而可能产出更可靠、更安全的代码。

总结:不止于路线图

Strawmap 是一份协调全球数百名顶尖密码学家、研究员和开发者工作的愿景文件。它的时间表是雄心勃勃的,执行面临巨大挑战,且最终成果取决于开源社区的集体努力。

但其传递的信息比任何具体技术细节都更重要:以太坊正在公开地、以严谨的工程规划,致力于一次彻底的基础设施升级,旨在将其打造为一个能够承载全球规模应用、具备未来安全性、并兼顾用户体验与隐私的结算层。

对于开发者、创业者和机构而言,问题或许不在于每一个目标是否都能在2029年准时实现,而在于:你是否愿意在一个拥有如此清晰且雄心勃勃进化轨迹的生态系统中进行构建?

对区块链技术演进感兴趣的朋友,欢迎在 云栈社区智能 & 数据 & 云 板块深入探讨 零知识证明 等前沿话题,或在 网络/系统 板块交流分布式共识机制的奥秘。


原文参考: x.com/snapcrackle/status/2029174289379811594




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