由 Maximilian 
以太坊十年：精益之路，狂想還是未來？
十年鑄劍：以太坊的穩固根基
七月流火，在加密貨幣圈，七月三十一日不僅僅是個尋常的日子，更是以太坊的十歲生日！十年光陰，足以讓一個青澀的理想，蛻變成撼動世界的龐然大物。以太坊基金會的研究員賈斯汀·德雷克（Justin Drake）選在此時拋出了一份名為“精益以太坊”（Lean Ethereum）的路線圖，彷彿在宣告：這條老鏈，準備再次進化！
德雷克這份藍圖，可不是泛泛而談。它像一份高度濃縮的武功秘笈，短短幾句話，卻蘊藏著足以改變以太坊命運的細節。我個人認為，這份路線圖的核心，是對於以太坊過去十年成就的反思，以及對未來十年挑戰的預判。最重要的是，它展現了一種決心：以太坊，絕不甘於現狀！
而我認為，以太坊最大的價值，莫過於它那條“自創世區塊以來從未停止的鏈”。這句話聽起來很玄，但背後代表的是無可比擬的穩定性和可靠性。正是這種穩定性，才吸引了大量機構資金湧入，讓以太坊成為了區塊鏈世界的基石之一。想像一下，如果你的銀行帳戶三天兩頭出問題，你還敢把錢放在裡面嗎？同理，如果一條區塊鏈動不動就分叉、回滾，誰還敢在上面構建應用？
當然，以太坊的穩定性並非憑空而來。它仰賴於過去十年對於去中心化和節點輕量化的堅持。簡單來說，就是讓更多人能夠參與到以太坊網絡的維護中來，避免權力過於集中。這種策略，必須堅持下去，才能實現以太坊“萬億美元安全性”的宏偉目標。這目標可不是隨便說說，它代表著以太坊對於自身安全性的極高要求，以及對抗一切潛在威脅的決心。
量子風暴：密碼學的末日與新生？
然而，看似穩如磐石的以太坊，也並非沒有隱憂。最大的威脅，來自於一個我們既熟悉又陌生的名詞：量子計算。這項技術，在科幻電影中無所不能，但在現實世界中，卻正以驚人的速度發展。Google的Willow量子電腦已經突破了100量子位元的大關，而美國國家標準與技術研究院（NIST）甚至建議，在2030年前逐步淘汰現有的密碼演算法，並在2035年前全面過渡到抗量子標準。這可不是危言聳聽，而是來自科學界的嚴肅警告！
以太坊目前使用的ECDSA和BLS簽名演算法，都是基於橢圓曲線密碼學的。這種密碼學，在傳統電腦面前固若金湯，但在量子電腦面前，卻不堪一擊。Shor演算法，這種由數學家彼得·秀爾（Peter Shor）發明的量子演算法，能夠在理論上破解ECDSA和BLS簽名，讓加密貨幣的私鑰暴露無遺。一旦量子電腦真的能夠破解這些演算法，整個Web3生態系統，都將面臨滅頂之災。
當然，以太坊社區並非對此毫無準備。以太坊創始人Vitalik Buterin早在多年前就在以太坊研究論壇上，探討過這個問題。他提出，如果在升級到抗量子密碼演算法之前，量子電腦真的發動攻擊，可以通過硬分叉來緊急應對。簡單來說，就是通過修改以太坊的程式碼，讓被破解的私鑰失效，防止攻擊者盜取資金。但這種方法，只能是應急之策，無法從根本上解決問題。
哈希煉金術：以太坊的抗量子解藥？
因此，以太坊最終必須升級到抗量子密碼演算法，這是毫無疑問的。Vitalik早在2023年就提到，這將在以太坊長期路線圖的最後階段“Splurge”期間進行。但具體使用哪種密碼技術，以及進行哪些具體更改，一直沒有明確的說明。而德雷克的“精益以太坊”路線圖，則明確提出了一種激進的方法：將所有密碼原語，都過渡到基於哈希的系統！
等等，什麼是基於哈希的密碼學？簡單來說，就是利用哈希函數的特性來進行加密和簽名。哈希函數是一種單向函數，你只能從輸入推導出輸出，但無法從輸出反推出輸入。而且，即使輸入只有微小的變化，輸出也會產生巨大的差異。這種特性，使得哈希函數非常適合用於密碼學。
雖然量子計算方法可以有效破解RSA和橢圓曲線等公鑰密碼學，但它們對破解哈希函數的效率相對較低。儘管量子計算可以加速暴力破解的速度，但通過增加哈希長度來增強安全級別，可以充分應對這一問題。基於哈希的簽名方案（例如SPHINCS+、Lamport），已知具有抗量子性。這意味著，即使量子電腦出現，也無法輕易破解這些簽名。
更重要的是，基於哈希的密碼學，不僅提供抗量子性，還具有密碼學中最簡單形式的優勢，允許重新構建共識層、數據層和執行層。這意味著，以太坊可以利用基於哈希的密碼學，對整個系統進行徹底的改造，從而獲得更高的安全性、效率和可擴展性。這就像煉金術士點石成金，將看似普通的哈希函數，變成保護以太坊的堅固盾牌。
極速狂飆：以太坊的可擴展性極限挑戰
千兆Gas的野望：重塑以太坊三大核心
如果說抗量子性是關乎生死存亡的防禦，那麼可擴展性就是決定以太坊能否在未來競爭中勝出的進攻利器。德雷克在路線圖中，直接提出了以太坊網絡每秒1千兆Gas，第二層網絡（Layer 2）每秒1太兆Gas的驚人目標！這數字聽起來簡直像科幻小說，但它背後代表的是以太坊對於自身性能的極限挑戰。
換算成交易吞吐量，這相當於以太坊每秒處理約1萬筆交易，第二層網絡每秒處理約100萬筆交易！要知道，以太坊現在的性能，大約是每秒30筆交易左右。這之間的差距，簡直是天壤之別！如果真的能夠實現這個目標，以太坊將徹底擺脫“擁堵鏈”的帽子，成為真正能夠承載大規模應用的區塊鏈。
當然，要實現如此激進的性能提升，並非易事。德雷克的路線圖，旨在通過重新設計以太坊的三大核心層——執行層、共識層和數據層——來實現性能的飛躍。這就像是要對一輛老舊的汽車進行徹底的改造，不僅要更換引擎，還要重新設計底盤和外殼。
共識革新：Beam Chain的豪賭
首先，我們來看看共識層。這裡的目標是實施德雷克在去年Devcon大會上提出的Beam Chain。簡單來說，Beam Chain就是對現有共識機制的一次徹底的革新。
德雷克指出，目前的Beacon Chain在設計上，優先考慮的是安全性，而不是性能。這導致Beacon Chain在性能方面存在瓶頸，限制了以太坊的擴展能力。他認為，必須對共識層進行全面的重新設計，徹底解決Beacon Chain設計上的缺陷。這就像是要推倒重來，而不是在原有的基礎上修修補補。
此外，德雷克還呼籲積極採用快速發展的SNARK證明和zkVM技術，以至少將區塊生產和最終確定速度提高3倍。SNARK證明和zkVM都是零知識證明的技術，它們可以讓驗證者在不了解具體內容的情況下，驗證某個計算的結果是否正確。這種技術，可以極大地提高區塊鏈的效率和隱私性。
雖然Beam Chain路線圖提到了很多問題，但主要目標是將現有Gasper共識機制中使用的多個委員會合併為一個大型委員會，將最終確定時間縮短至12秒，並將區塊生產時間減少至4秒。這需要極其輕量化的狀態驗證，而SNARK證明和zkVM在這裡就發揮了關鍵作用。狀態管理和簽名機制預計將發生重大變化，過渡到基於SNARK的系統。這就像是要將多個小團隊合併成一個高效的大團隊，從而提高協作效率。
雖然德雷克在宣布Beam Chain路線圖時強調，這只是他作為個人研究員的提議，但“精益以太坊”路線圖的發布表明，Beam Chain的實施，已經正式提上了議事日程。這就像是得到了官方的認可，Beam Chain的未來，充滿了希望。
執行引擎重構：RISC-V的奇兵突襲
接下來，我們看看執行層。這裡也將發生重大的變革。德雷克提出了一項路線圖，徹底重新設計EVM，採用對SNARK友好的指令集，同時保持與現有智能合約的兼容性。這聽起來有些矛盾，但實際上是完全可行的。
他提到了RISC-V，這是一種開源的指令集架構，與EVM的256位基於堆疊的架構相比，其32/64位基於寄存器的架構要輕量得多。這就像是要更換汽車的引擎，選擇一個更輕巧、更高效的型號。
由於每個RISC-V指令都可以轉換為簡單且可預測的約束，基於RISC-V構建執行環境可以顯著縮短以太坊執行的證明生成時間。如果所有執行都被設計為自動生成零知識證明，節點無需重新執行即可對狀態轉換的準確性充滿信心。這種過渡將完全兼容現有智能合約，使開發者能夠繼續使用現有工具和語言。這就像是更換引擎後，汽車仍然可以使用原來的燃料和控制系統，無需進行額外的修改。
數據層突圍：打破Blob的枷鎖
最後，我們來看看數據層。儘管通過EIP-4844引入的當前Blob系統，顯著降低了L2的成本，但它仍然存在根本性的限制。Blob就像是數據的包裹，用於存儲交易數據，從而降低Layer2的成本。EIP-4844是以太坊Dencun升級中的重要組成部分。
固定128KB的大小限制了靈活性，KZG承諾容易受到量子計算機的攻擊，當前每個區塊6個Blob的目標（在Pectra升級時）不足以滿足未來需求。這就像是包裹的大小是固定的，而且容易被破解，數量也太少，無法滿足未來的需求。
精益以太坊路線圖從多個角度解決這些限制。首先，與現有的KZG相比，通過前面提到的基於哈希的承諾確保量子抗性。它通過允許可變Blob大小最大化成本效率，使第二層鏈僅存儲所需的確切數據量。最後，它改進了數據可用性採樣方法，使節點無需下載整個數據即可驗證可用性，為顯著增加Blob數量奠定了基礎。這就像是讓包裹的大小可以靈活調整，難以被破解，而且可以隨時增加數量，從而滿足未來的需求。
精益以太坊：藍圖、雄心與時間表
以太坊的反擊：Solana和Sui的挑戰
“精益以太坊”的宣布，伴隨著一個名為leanroadmap.org的網站上線，使用者可以即時追蹤“精益以太坊”路線圖的實施狀態。根據該網站，向以太坊社群宣傳升級需求的階段即將結束，預計到2026年初完成任務優先級的確定和實施的準備工作。這意味著，我們離“精益以太坊”的時代，已經越來越近了。
賈斯汀·德雷克在宣布Beam Chain路線圖時估計，實施可能需要長達5年。而“精益以太坊”的實施，似乎目標在2029年初完成測試。考虑到Beam Chain僅涵蓋共識變更，而新的路線圖需要更新共識、執行和數據所有組件，因此預計將以非常快的速度推進。該網站不僅追蹤上述圖表，還追蹤所有更新所需組件的詳細實施進展，為整個以太坊社群，而不僅僅是開發者，提供可見性，宣稱“精益以太坊”不僅僅是宏偉目標，而是在幾年內將成為現實的未來。這就像是給了大家一張地圖，讓大家可以清晰地看到以太坊的進化之路。
其實，如果仔細觀察，你會發現“精益以太坊”路線圖，可以看作是以太坊對於Solana和Sui等高性能下一代區塊鏈的回應。這些鏈從一開始就以高吞吐量為目標設計，彷彿是賽道上的新銳跑車，而以太坊則像一輛經歷過歲月洗禮的老爺車，在追求速度上，多少有些力不從心。
但以太坊作為先行者，因技術債務和保持去中心化與安全核心價值的需要，在激進的性能改進方面面臨困難。技術債務就像是歷史遺留問題，限制了以太坊的發展速度。而保持去中心化和安全，則是以太坊的底線，不能為了追求速度而犧牲這些核心價值。這就像是老爺車雖然跑不快，但勝在安全可靠。
這個路線圖不僅因為以太坊加入吞吐量競爭而意義重大，還因為它通過全面重組鏈以提升性能和安全性，顯著偏離了以太坊的傳統立場。這意味著，以太坊不再滿足於只做一輛安全可靠的老爺車，而是要通過徹底的改造，讓自己也能夠在賽道上馳騁。
技術債務與戰略選擇：以太坊的斷捨離
最讓我印象深刻的是，以太坊選擇壓縮鏈（使其精簡），而不是在重組時添加新功能。通常，古老系統通過在現有結構上添加新功能來演變，而這個路線圖採取了相反的方法——重新思考並簡化一切。這就像是給房子做裝修，不是簡單地增加一些擺設，而是重新規劃空間，讓房子更加簡潔實用。
這是清除技術債務並為新的飛躍做準備的大膽選擇。這種“斷捨離”的精神，值得我們學習。在生活中，我們也應該定期清理自己的“技術債務”，擺脫那些阻礙我們前進的包袱，才能夠輕裝上陣，迎接新的挑戰。
量子對決：以太坊 vs. Sui，殊途同歸？
Sui的後量子策略：Pat協議的精髓
如果說以太坊的“精益之路”是一場大刀闊斧的革新，那麼Sui的後量子策略則顯得更加精巧細膩。Sui在去年四月公布的後量子策略，展現了後來者所能採用的“Pat協議”哲學的精髓。所謂“Pat協議”，指的是一種逐步推進、兼容並蓄的策略，就像給舊房子貼瓷磚一樣，一點點地改善，而不是推倒重來。
Sui計劃在簽名方案、雜湊函數和zkLogin等廣泛領域引入抗量子密碼學，針對每個用例的性能要求採用不同的密碼機制，並計劃進行小心更新，以立即與現有實現相對應。這就像是根據不同的房間選擇不同的瓷磚，既要美觀，又要實用。
此外，Sui於28日宣布了一種通過內部研究開發的量子抗性密碼機制，引起了關注，因為它是為基於EdDSA的鏈（如Sui、Solana和Cosmos）提供向後兼容性的第一個量子抗性路徑。這意味著，Sui可以通過這種機制，讓這些鏈也能夠抵抗量子計算機的攻擊，而不需要進行大規模的改造。這就像是發明了一種通用的瓷磚膠，可以把瓷磚牢固地粘在任何牆面上。
預計Sui將進行升級，使用戶無需更改錢包地址或密鑰即可獲得量子抗性。這無疑是一種非常友好的設計，用戶不需要做任何額外的事情，就能夠享受到更高的安全性。這就像是瓷磚自動貼好了一樣，用戶完全不需要操心。
雖然在保留現有實現的同時引入量子抗性密碼學預計會導致性能下降，例如驗證時間和大小顯著增加，但Sui旨在通過批量驗證優化等技術緩解這一問題，優先考慮最大程度保留現有用戶體驗。這就像是貼瓷磚的效率降低了，但通過改進技術，可以盡量減少這種影響，保證用戶的體驗。
這是可能的，因為Sui從頭開始設計時就非常強調性能和密碼兼容性，最小化替換密碼機制時可能出現的技術問題。Sui與其他鏈相比已經壓倒性的性能是其能夠採用Pat協議策略實現量子抗性的另一個原因。這就像是房子本身質量就很好，所以貼瓷磚的時候，遇到的問題也會更少。
殊途同歸：區塊鏈的成熟與多元化
以太坊和Sui的量子應對策略從不同起點開始，但有趣的是它們共享共同的洞察。兩個項目都將量子計算威脅視為不僅僅是技術挑戰，而是一個重新考慮區塊鏈基礎的機會。這就像是兩位建築師，雖然設計風格不同，但都意識到地基的重要性。
以太坊的激進重新設計表明，即使是運行超過10年的系統也可以從頭開始重新思考，而Sui的務實方法證明了創新與穩定性可以共存。這就像是告訴我們，無論是推倒重來，還是逐步改進，都能夠建造出堅固的房子。
十年後，這兩種准備量子計算時代的方法最終標誌著區塊鏈生態系統的成熟。目標不再僅僅是創建“快速鏈”或“安全鏈”；每個項目都以自己的哲學和愿景為未來做准備。這種多樣性增強了整個生態系統的韌性，是為不可預測的未來做的最佳准備。這就像是森林裡有各種各樣的樹木，才能夠抵抗各種各樣的自然災害。
沒有結論的結尾：Web3的未來猜想
無論是以太坊的路徑，還是Sui的路徑，我都期待它們將引領我們走向更好的Web3未來。Web3的未來會是什麼樣？是更加高效、安全、去中心化的互聯網？還是泡沫破裂、一地雞毛的幻夢？沒有人能夠給出確定的答案。
但可以肯定的是，只有不斷地探索、創新、嘗試，才能夠找到正確的方向。以太坊和Sui，只是Web3世界中眾多探索者中的兩位。它們的努力，無論成功與否，都將為我們提供寶貴的經驗和啟示。而我們，作為Web3的參與者，也應該保持開放的心態，擁抱變化，共同創造Web3的未來。