以太坊基金會研究團隊第七次 AMA (上)_以太坊:ETH

編者注：2022 年 1 月 7 日，以太坊基金會研究團隊在 Reddit 上舉行了第七次 AMA，內容涉及 L2、分片設計、更廣泛的路線圖、MEV、EIP-1559 等。ECN 對這次 AMA 的大部分問題進行了整理和編譯。需要注意的是，基金會研發團隊成員就某些話題存在個人的看法和推測，為避免曲解，請以原貼為準。

由于篇幅較長，本文將作上下兩期發布，本期主題包括 PBS、分片設計和 Layer2。

Maswasnos 提問

以太坊基金會對 Dankrad 提出的需要獨立高性能區塊構建者的新分片提案有什么看法？也就是說，研究團隊是否預計分片將需要網絡中的某種數據中心級別的資源，或是否可能進行更分布式的實現？

Vitalik 回復

必須達到數據中心級別的節點只有構建者節點 (請看《Vitalik: 如何提高 PBS 方案的交易抗審查性》)。驗證者和普通用戶節點將繼續只需要普通計算機來運行 (事實上，PBS 的一個好處是當 Verkle tree 被部署了，驗證者可以完全是無狀態的！)。

另一點值得注意的是應該可以構建分布式的區塊構建者。將會有一個收集帶有數據承諾的交易的協調節點 (coordinating node)，但該協調節點的性能只等同于普通計算機，因為每個數據承諾都是通過其他某節點獨立構建，并傳送給協調節點。這個協調節點將需要依賴某種聲譽系統，以確保這些承諾背后的數據是實際可用的，但這是一些 L2 DAO 協議可以輕易做到的。

以太坊基金會的 Joseph Schweitzer 回復

我相信有些研究員會加入自己的想法，但值得注意的是，以太坊基金會作為一個組織，對于正在進行研發的探索并沒有真正統一的看法。

如過去幾年的博客里所說的，以太坊基金會更像是一個集市而不是大教堂。相對獨立的研發工作有時會在以太坊基金會的保護傘下，這能節省管理開銷。但就像以太坊基金會不會為某個客戶端或某個 EIP 背書一樣，對 Dankrad 和其他的提案的看法都是個別研究員的個人看法。很多時候，團隊內部也有很多的爭論和不同意見。

Diligent-Mouse 回復

值得澄清的一點是 Dankrad 建議嚴重依賴的提議者/構建者分離 (PBS) 系統也仍在討論中。會發生的情況是，你可以繼續在家中的普通消費型硬件上運行普通節點。你仍然可以在該硬件上運行 32 個 ETH 驗證者，該驗證者可以向鏈提議區塊和驗證其他驗證者提議的區塊。在 PBS 下改變的是驗證者會依賴外部的 “構建者”選擇打包的交易并以收益最高的方式對它們進行排序。這就是 Flashbots 今天對進入白名單的礦工做的事。那些“構建者”會需要高性能的硬件和互聯網連接，才能找出最有利可圖的機制來打包這些區塊，以向驗證者提出建議。

數據：最近一周，以太坊網絡新增197萬枚NFT資產:金色財經報道，NFTScan數據顯示，最近一周，以太坊網絡新增197.97萬枚NFT資產，平均每天新增鑄造28.28萬枚NFT資產。[2022/8/21 12:37:58]

當這個想法與新的分片提案結合時，它對每個人來說都極大地簡化了分片。

Liberosist 提問

這個新設計將如何影響路線圖/時間線？

以太坊基金會 Danny Ryan 回復

Dankrad 的設計承認了在任何分片設計里，多分片的 MEV 都將存在，因此分片數據的市場將傾向于由多分片構建者 (專業化的非驗證者) 向提議者 (驗證者) 提供數據。這些多分片構建者在任何這樣的設計里都將消耗大量資源，以通過運行復雜計算來捕獲 MEV。以及，在任何分片設計里，這都不會影響終端用戶的資源，也不會影響驗證者參與到共識里。

上述內容意味著在一般的設計里，在提議者和構建者之間創建一堵“防火墻”和市場是有價值的，因為它不要求驗證者具有復雜計算的能力才能參與市場，這樣以太坊可以用商品級計算機進行維護和運行。我們傾向于將這個方案稱為“提議者-構建者-分離” 或 PBS。

如果我們承認 PBS 方案是避免對驗證者有高要求所必需的，那么 Dankrad 的設計實際上就是說“如果需要 PBS，且我們承認 MEV 將因市場驅動而在多分片間存在，為什么不與之融合并簡化分片設計，這樣就可以高度激勵構建者努力構建區塊，并傳播與區塊相關的分片數據”。

上述內容在核心分片共識邏輯里 (在分片中這種 PBS 模型可能無論如何都是需要的)帶來了大幅的簡化。

在這種范式下，分片構建很可能實現分布式，但目前還不清楚構建者是否會傾向于以去中心化的方式運作，因為對他們來說有高性能機器久能帶來足夠的收益。如果你們可以構建一個構建者 DAO 的話，探索這種設計可能會很有趣 :)

此外，如果在一段時間內沒有這樣的重型構建者存在的話 (他們都離線了，或市場處于某種原因沒有真正支持他們)，提議者仍然可以在消費型硬件上對有執行和有限分片數據交易的區塊進行提議，但數據吞吐量可能會下降，直到有受經濟激勵的行動者去做這項工作。

consideritwon 提問

關于 Dankrad 的分片提案以及可能走向中心化的區塊構建者提一個問題。如果采用這個方法，有什么可以防止國家間合謀禁止或審查區塊構建者？區塊鏈有可能因為區塊構建者被迫離線而完全停下來嗎？你有信心總可以假設世界上有一些司法管轄區允許區塊構建者能夠自由交流？

近30天以太坊搜索指數整體同比上升122%:金色財經報道，百度指數數據顯示，近30天區塊鏈搜索指數整體日均值為5785，整體同比上升35%，移動同比上升12%；近30天比特幣搜索指數整體日均值為20867，整體同比下降24%，移動同比下降25%。近30天以太坊搜索指數整體日均值為5870，整體同比上升122%，移動同比上升131%。[2020/9/23]

Vitalik 回復

區塊鏈只需要在某處有一個誠實的區塊構建者就可以打包交易。對 PBS 的擴展協議可以添加抗審查性，使得創建包含很多驗證者看不到的交易的區塊是無效的，因此會做審查的區塊構建者甚至在沒有被罰沒或忽略的情況下就無法參與。

如果不可能在任何地方運行大型區塊構建者，那么區塊構建者本身可以是分布式的，依靠不同用戶運行不同節點來創建區塊的不同部分，使用一些 DAO 聲譽系統來確保數據的可用性。

Dankrad Feist 回復

我可以很肯定地說，區塊構建者本身并不是主要的審查目標。原因是盡管它肯定比對驗證者/全節點 (我們這里的目標是樹莓派/手機！) 有更高的要求，但它絕對不是相當于數據中心規模的運營，而是更普通的機器，如果你想的話可以輕易藏起來。例如，計算分片編碼和證明所需的額外工作可能可以在高端 GPU 上輕松完成。

帶寬的要求可能會造成較大的限制。如我在提案里提到的，在實踐中，我預計沒有人能在低于 2.5 GBit/秒的上行帶寬下運行區塊構建者。你家里可能沒有這個條件，因此很可能者會全部都在數據中心運行。但是，如果以太坊遭遇審查攻擊，有一些替代品是可以在家運行的。例如，區塊的傳播可以通過幾個節點完成。甚至計算編碼也可以分布式完成。我們肯定會思考分布式的替代方案是什么，并設計規范，因此這肯定是可能的。

很可能有人將運行這樣的分布式區塊構建者作為一項公共服務，盡管他們不會成為最有競爭力的，他們的存在也將使任何嚴重的審查攻擊變得極為不可能。

順帶一提，PBS 方案還會帶來其他一般的抗審查憂慮。大多數的危險與新的分片提案無關。我認為對 crLists 的研究是最可能在 PBS 世界里產生良好的抗審查性的。

thomas_m_k 提問

你們會擔心 PBS 會帶來中心化嗎，以及它將如何抗審查？如果有兩個主要的服務商提供構建者服務，且它們的實力相當，我有什么動機來打包它們正在審查的交易，因為我這樣做會少賺很多錢？

有關于 PBS 的協議擴展，這將迫使構建者打包許多其他驗證者或構建者已經看到的交易。請參閱此文檔：

觀點：DeFi繁榮推動交易量上漲，使以太坊網絡擁擠不堪:8月13日，LongHash發推稱，毫無疑問，牛市已經到來。昨天，Ethereum區塊鏈上的平均每筆轉賬費接近歷史最高紀錄。DeFi的繁榮推動了大量的交易，使以太坊網絡擁擠不堪。[2020/8/13]

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/pbs_censorship_resistance

Justin Drake 回復

你們會擔心 PBS 會帶來中心化嗎，以及它將如何抗審查？

PBS 是一種將中心化與共識參與者分開的機制。它把中心化的區塊提議者置換為不參與共識的”構建者“。PBS 不會增加中心化——PBS 的重點就是減少驗證者的中心化。

至于抗審查性，我們有機制，即使所有構建者都選擇不故意將此類交易打包在他們的區塊里，提議者也可以強行將交易打包到鏈上。

如果有兩個主要的服務商提供構建者服務，且它們的實力相當，我有什么動機來打包它們正在審查的交易，因為我這樣做會少賺很多錢？

提議者強行打包受審查的交易是不會帶來機會成本的。提議者不會應為強行打包受審查交易而減少收益。

Cin- 提問

如果我對目前的路線圖理解正確，某種形式的分片將在 DAS (數據可用性采樣) 之前實現的。由于需要 DAS 來驗證分片數據是否 100% 可用，我想知道有什么風險，以及為什么你覺得它們已經被充分緩解了，以致可以按路線圖執行。

早期版本的分片可能不能真正實現分片，它們將可能只是實現了”接通“分片，而實際上客戶端仍然需要下載整個 2 MB 或任何分片區塊數據 (在這個階段最大的分片數會被調低)。當這個”假分片“階段展開后，客戶端團隊將各自開始試驗 DAS 驗證，且一旦我們有足夠信心 DAS 驗證是可行的，我們可以把參數調高并讓整個網絡都依賴它。

Danny Ryan 回復

不一定是這種情況，但如果”分片“在沒有 DAS 的情況下發布，我個人認為只應該存在少數分片 (例如 2 個)，這樣所有驗證者和大多數用戶都可以完全驗證所有分片數據為可用 (例如下載全部)。

這最終看起來與 EIP-4488 類似，但好處是它使用與分片相同的機制 (相同的承諾、相同的 EVM 訪問器等)，一旦它有更多的數據需要處理 (然后需要 DAS)。

kalanscriv19 提問

我想問一下為什么分片只添加 64 個，為什么以太坊未來不添加更多？

動態 | 以太坊平均交易費用20.20Gwei 下降13.66%:根據amberdata.io數據顯示，昨日以太坊交易總額約105.4萬ETH，日活躍用戶量約16.7萬，新增合約約8754，代幣交易數量34.7萬，平均交易費用20.20Gwei。[2019/9/23]

Hsiao-Wei Wang 回復

64 是初始分片數的占位符。一旦我們有更多的基準測試結果，它可能會更少或更多。

隨著技術改進迭代 (摩爾定律），我們確實計劃在未來添加更多分片。

josojo 提問

Hi！

我對于橋接安全性的相關問題非常感興趣：

不同 L1 之間的橋接安全性 (如應用零知識技術) 和共有同一條 L1 鏈的兩個 L2 之間的橋接安全性，你認為這兩者是一樣的嗎？

可能任何 L1 之間的橋接都需要具有可升級功能，以免其中一條 L1 鏈存在分叉。這種情況會使得 L1->L1 跨鏈橋接沒有 L2->L1->L2 跨層橋接那么安全嗎？

Zk-rollup 的最佳機制是什么，以便在為用戶規避安全風險的前提下保持新功能的可升級性。尤其是，那些想要在 L2 上長期鎖定其資產的用戶，或者沒那么快離開 L2 的用戶，他們的資產安全如何獲得保障？

我之所以對多鏈的區塊鏈生態系統保持積極態度 (確實有一些獨立的社區具有不同的價值觀，對于它們來說，獨立發展好過全部都就同一件事情的影響力而爭奪)，而對跨鏈應用保持消極態度，一個關鍵原因就是橋接具有根本性的安全限制。

為了理解為什么橋接具有這些限制，我們需要看看區塊鏈和橋接的各種組合是如何抵御 51% 攻擊的。很多人都有這樣的心態：“如果區塊鏈受到 51% 攻擊，整個系統就會崩潰，所以我們需要花費所有力氣來預防 51% 攻擊，哪怕是一次也不允許。” 我非常不同意這種想法；事實上，區塊鏈即使在受到 51% 攻擊后，也能維持許多保證，而維持這些保證非常重要。

舉個例子，假設你在以太坊上持有 100 枚 ETH，當以太坊受到了 51% 攻擊時，一些交易會被審查和/或被回滾。那么無論發生什么，你依然擁有那 100 枚 ETH。即便是發起 51% 攻擊的黑客也無法提議一個搶走你的 ETH 的區塊，因為這樣的區塊會違反協議規則，所以會被網絡拒絕。即使 99% 的算力或質押份額想要發起攻擊來搶走你的 ETH，每個運行節點的人都只會跟隨剩下的 1%，因為只有它們的區塊遵循協議規則。更普遍地說，如果你在以太坊上有一個應用，那么通過發起 51% 攻擊可能會在一段時間內審查或回滾應用的交易，但最終獲得的是一致的狀態。如果你持有 100 枚 ETH，然后在 Uniswap 上將之換成 32 萬枚 DAI，那么就算區塊鏈以某種瘋狂的方式被攻擊了，最終你還是會獲得一個合理的結果：要么還是持有 100 枚 ETH，要么得到那 32 萬枚 DAI。也就是說，兩者都沒有獲得 (或兩者都獲得) 的結果實際上違反了協議規則，是不會被網絡接受的。

動態 | 蘇黎世聯邦理工學院創建以太坊智能合約掃描器:據techcrunch.com消息，蘇黎世聯邦理工學院研究人員創建了一個以太坊智能合約掃描器，可以檢查智能合約是否存在漏洞或潛在的問題。據悉，一項關于開源以太坊合約的研究表明，由于覆蓋范圍不足，現有的解決方案可能會漏掉多達三分之二的漏洞。該團隊表示將于本周正式推出這款產品。該項目是自籌資金的，團隊明確表示他們永遠不會啟動ICO。[2018/7/3]

現在，想象一下，如果你向 Solana 上的某個橋接轉 100 枚 ETH 并獲得 100 個 Solana-WETH，隨即以太坊受到了 51% 攻擊。攻擊者在 Solana-WETH 封裝合約中存入一筆自己的 ETH，然后等到 Solana 網絡上確認了這筆交易之后，就立即在以太坊網絡回滾存款交易。Solana-WETH 合約現在不再可以完全恢復，也許你的 100 Solana-WETH 現在只值 60 個 ETH。即使有一個基于 ZK-SNARK 的完美橋接可以完全驗證共識，它仍然很容易受到這樣的 51% 攻擊。

因此，在以太坊上持有以太坊原生資產或在 Solana 上持有 Solana 原生資產總是比在 Solana 上持有以太坊原生資產或在以太坊上持有 Solana 原生資產更安全。在這個語境下的 “以太坊” 不僅指以太坊 L1 基礎鏈，還包括基于它構建的任何 L2。也就是說，如果以太坊受到 51% 攻擊并且交易回滾了，Arbitrum 和 Optimism 上的交易也會回滾。因此，即使以太坊受到 51% 攻擊，在 Optimism 和 Arbtirum 上持有狀態的 “跨 rollup” 應用也能保證保持一致。而如果以太坊沒有受到 51% 攻擊，就沒有辦法分別對 Arbitrum 和 Optimism 進行 51% 攻擊。因此，持有在 Optimism 上發行然后在 Arbitrum 上封裝的資產依然非常安全。

然而當出現超過兩條鏈時，問題就比較嚴重了。如果有 100 條鏈，那么這些鏈之間會出現許多相互依賴的 dapp。這時，哪怕對一條鏈發起 51% 攻擊都會造成系統性的風險，威脅到整個生態系統的經濟。這就是為什么我認為相互依賴的區域有可能與主權獨立的區域會緊密聯系 (因此，許多以太坊網絡的應用之間相互密切聯系，許多 Avax 網絡的應用之間相互密切聯系等等；而不是以太坊網絡和 Avax 網絡的應用之間相互密切聯系)。

這也是為什么 rollup 不能直接 “使用另一個數據層”。如果某個 rollup 將其數據存儲在 Celestia 或 BCH 或其他任何地方，但處理的是以太坊的資產，那么如果這一層受到了 51% 攻擊，用戶就完蛋了。就算 Celestia 的數據可用性采樣 (DAS) 可以抵御 51% 攻擊，實際上也并不能幫到你，因為以太坊網絡并沒有讀取這個 DAS；相反，以太坊網絡讀取的是橋接上的信息，而橋接恰恰很容易受到 51% 攻擊。作為一個 rollup 想要為使用以太坊原生資產的應用提供安全性，必須使用以太坊數據層 (對于任何其他生態系統也是如此)。

當然，我不會說這些問題會隨時出現。僅僅對一條鏈進行 51% 攻擊都很困難且成本高昂。然而，使用跨鏈橋接和上面的應用的用戶越多，問題就越嚴重。沒有人會為了盜竊 100 枚 Solana- WETH 去攻擊以太坊 (或者說為了盜竊 100 枚 Ethereum-WSOL 去攻擊 Solana)。但是如果橋接上有 1000 萬 ETH 或 SOL，那么發起攻擊的動機就會更強，一些大型的資產池會使得這些攻擊更容易發生。所以跨鏈交易活動具有一種反網絡效應：當交易活動不多時網絡就會非常安全；當交易多起來了，風險就越大。

egodestroyer2 追問

你能舉個例子說明一下 PoS 鏈上的攻擊是如何發生的，并且攻擊者怎么在橋接上盜竊資產？

這和 PoW 鏈沒什么區別。攻擊者使其中一條鏈敲定某筆交易 T1，然后另一條鏈敲定一筆不兼容的交易 T2。他們將第一交易信息發布到橋接上，然后將第二筆交易信息發布到網絡上。

loiluu 追問

我不確定是否有 L2 處理過這樣的情況，而且真的很難想到解決方案。假設以太坊受到了 51% 攻擊，并且交易發生了回滾。但是在交易回滾之前，L2 運行者已經向 L1 提交了一個承諾。那么現在，如果 L2 運行者根據 L1 的回滾交易生成一個新的承諾，任何人都可以發起重放攻擊 (replay attack) 以重新提交 L2 運行者之前提交的承諾，并最終錯誤地指責 L2 運行者惡意行為。因此，L2 運行者將因為發送沖突承諾而受到懲罰。

解決方案很簡單啊，不是嗎？對一個最新的 L1 區塊哈希做一個有條件承諾 (conditional commit)，所以如果 L1 的交易回滾了，那么之前敲定的交易就不能再重復提交或被罰沒。

對于 zkEVM 的研究進展，你是否感到驚喜？就目前的進展來說，你認為 Polygon Hermez 和 Scroll 宣稱將于 2022 年年底實現 zkEVM 的目標現實嗎？顯然，用于 rollup 的 zkEVM 將需要更長時間才能做好應用于以太坊的準備。

對于 zkEVM 的研究進展，你是否感到驚喜？

是的，與一年前相比，zkEVM 研究取得的進展、獲得的融資和大家對其樂觀的態度都讓我感到非常驚喜。?

現在已經有好幾個優秀的團隊在 zkEVM 領域競爭 (或者合作！) ，并投入數億美元以推動其能夠在 2022-2023 年達到產品級水平。

請注意，在不同的語境中 "zkEVM" 這個術語具有不同的含義。我將 zkEVM 分成三種類型：

共識級別的：共識級別的 zkEVM 即完全等同于目前以太坊 L1 共識所使用的 EVM。也就是說，這類 zkEVM 生成 SNARKs 證明以驗證以太坊 L1 狀態根的有效性。部署共識級別的 zkEVM 屬于我們路線圖中 "對所有東西生成 zk-SNARK 證明" 的一部分。(此處為路線圖的漢化版)

字節碼級別的：這類 zkEVM 旨在解譯 EVM 字節碼。Scroll、Hermez 和 ConsenSys 團隊負責的 zkEVM 項目都是使用這個辦法。這種 zkEVM 可能會產生與 EVM 不同的狀態根。例如，EVM 的 SNARK-不友好 Patricia-Merkle trie 會被一個 SNARK-友好的替代方案取代。

語言級別的：這種 zkEVM 旨在將某種 EVM-友好的語言 (如 Solidity 或 Yul) 轉譯成某種 SNARK-友好的 VM，這種 VM 與 EVM 完全不同。MatterLabs 和 StarkWare 采用了這種辦法。

我預估會首先部署語言級別的 zkEVM，因為從技術上講，這種 zkEVM 最容易構建。然后，字節碼級別的 zkEVM 會解鎖額外的 EVM 兼容性，并進一步挖掘 EVM 的網絡效應。最后，在 L1 上部署共識級別的 zkEVM 將會把 EVM 變成一個 “無敵的 rollup”，并改善以太坊 L1 的安全性、去中心化特性和可用性。

就目前的進展來說，你認為 Polygon Hermez 和 Scroll 宣稱將于 2022 年年底實現 zkEVM 的目標現實嗎？

在我看來，像 Hermez 或 Scroll 團隊計劃于 2022 年交付字節碼級別的 zkEVM 的產品實現是合理的。推出時，我預估會出現以下幾個主要問題：

較小的 gas limit：從一開始，字節碼級別的 zkEVM 的 gas limit 將很可能比 L1 EVM 的 gas limit 小 (小很多，比如小個 10 倍)，并在未來的幾年內逐漸增加。

大型的中心化證明者：證明過程將可能無法達到去中心化，很可能只是由一個擁有大型證明系統的中心化實體提供驗證。我希望我們能夠在 2023 年實現去中心化證明系統 (例如，在全球范圍內實現基于 GPU 的去信任的證明者)，并在 2024 年實現 SNARK 證明的 ASIC。

電路 bug：由于字節碼級別的 zkEVM 具有其電路復雜性，這類 zkEVM 很可能會出現電路 bug，并且 EVM 字節碼等同性也不是完美的。這些 bug (一些安全關鍵) 將需要一段時間來解決。最終，字節碼等同性將會被形式驗證工具證明。

來源：reddit.com/r/ethereum

作者：以太坊基金會研究團隊

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