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V神深大行,亲诉以太坊新发展

2019-09-24

Sharding与Layer2扩展技术将实现以太坊可扩展性的大幅提升。

编者按:本文来自Unitimes(ID:Uni-times),作者:ETHPLANET,星球日报经授权发布。

2019年9月23日,ETHPLANET (以太行星) 联合深圳大学区块链技术研究中心,在深圳大学举办了一场以「以太坊区块链生态新发展」为主题的现场交流活动!

活动首先由ETHPLANET代表Jason介绍以太坊社区的动态,他从以太坊的现状、以太坊社区以及相关学习资料这三个角度来进行介绍。

接下来由深圳大学区块链技术研究中心常务副主任张胜利教授介绍了深圳大学区块链技术研究中心的情况。他表示,该研究中心主要方向包括:开源共链系统研发,区块链应用系统系统研发,区块链理论研究,区块链政策、教学等服务项目。

之后,以太坊创始人Vitalik Buterin围绕「以太坊生态的新发展」,从以太坊的起源、PoW和PoS、通用的零知识证明、基于以太坊的应用 (代币、智能合约、域名等)、未来的以太坊发展方向等,为在场观众带来了一场全方位深入了解以太坊生态最新的进展情况。

V神具体讲了些什么内容呢?我们往下看!Enjoy~

以太坊的起源

V神深大行,亲诉以太坊新发展

Vitalik首先对区块链和以太坊的起源进行了介绍。他说到,区块链是一个由不同计算机组成的分布式网络,网络中的计算机能以一种容错的方式来存储数据和运行计算,也就是让很多很多不同的计算机对数据(也即“交易”)达成共识。

这些“交易(transactions)”可以是向他人发送的资金交易,也可以是与智能合约的交互等等。这些交易会被发布到区块链网络中,然后网络中的所有计算机会对这些交易达成共识。

区块链的这种特点使其非常适用于搭建应用,因为区块链网络的容错性使得任何单一计算机都无法停止网络中的计算或导致整个网络停止运行,从而保证应用将长期运行并能够抵御攻击。2009年诞生的比特币就是最早的区块链。

2009至2011年期间,区块链领域主要是以单一功能的区块链(如比特币、域名币等)为主;到了2012至2013年期间,出现了多功能的区块链网络(如Mastercoin、XCP等)。

虽然Mastercoin可以支持很多不同类型的“交易”(比如传输加密货币、金融合约、众筹等等),但支持的应用依旧有限。当Vitalik于2013年加入Mastercoin团队时,他意识到了这一点,并产生了搭建「通用的区块链」想法。Vitalik将之比作是能够安装很多不同应用(APP)的智能手机,任何人可以通过编写代码在上面运行任何类型的应用。

Vitalik表示,以太坊的理念就是作为一个通用的区块链平台,能够像智能手机一样运行任何应用。用户通过将代码/程序上传至以太坊网络中,然后网络中的任何人都可以通过执行该代码/程序来完成特定的“交易”(比如发行代币、金融合约等等),这就是以太坊背后的理念。

2014年,Vitalik年在其创办的《比特币杂志》上正式发布了以太坊白皮书:《以太坊:下一代智能合约和去中心化应用平台》,为以太坊奠定了「通用计算机」的愿景!

自以太坊诞生以来,虽然在技术方面已经有所提升,比如网络容量方面比之前提升了三倍、能够支持更加复杂的应用、网络已经变得更加安全,且代码也变得更具效率等等,但当前的以太坊网络依旧使用最初的PoW方式运行。

但这种情况即将改变!

接下来,Vitalik讲述了以太坊及以太坊生态的新发展和新动向。

从PoW到PoS的转变

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在区块链网络中,存在大量的计算机,这些计算机(节点)会试图对“交易”达成共识,这种达成共识的过程就像是投票的过程:哪些“交易”应该被被打包进入区块,哪些不应该被打包;如果网络中的大多数计算机都同意某“交易”,那它将被打包进入区块中。

如果区块链网络中有很多的计算机(节点),那应该由谁来创建区块呢?Vitalik表示,在比特币和当前的以太坊等采用PoW(工作量证明)机制的区块链网络中,这种共识机制将根据计算能力(即算力)来选择由谁来创建新区块(也即挖矿),成功创建新区块的矿工将获得挖矿奖励。

Vitalik说道,2009年当比特币诞生早期,普通的计算机都可以参与比特币网络的区块创建(挖矿),但之后随着比特币价值的增长,创建新区块以及处理交易所带来的奖励价值越来越高,越来越多的人开始建立大型矿场,以此来获得挖矿奖励。

而到了2014年,更是出现了针对比特币等特定币种的专用挖矿芯片(ASIC),使得基于PoW机制的币种的挖矿更加地中心化,导致使用CPU挖矿的普通挖矿群体更不具优势。

与PoW机制完全不同,PoS(权益证明)机制采用完全不同的“挖矿”方式,即这种机制将要求参与者质押一定数量的代币,然后通过随机的方式来选择由谁来创建区块并获得奖励。

以太坊网络正致力于从PoW机制转换为PoS机制,这也是宏大的以太坊2.0升级中最重要的目标之一,从而摆脱当前PoW机制带来的种种弊端(挖矿中心化、高耗能等问题)。

在以太坊PoS方面的研究和进展方面,Vitalik讲到了基于实用拜占庭容错(PBFT)理念的Casper FFG,这就是以太坊将要实现的PoS机制。他表示,在这种PoS共识机制中,除了创建区块之外,系统中的验证者(参与者)也经常需要对“检查点(checkpoints)”进行投票,从而对网络中的区块进行快速敲定。

当前,以太坊的Casper FFG机制已经取得了里程碑式的进展:Vitalik展示了以太坊2.0开发者Joseph Delong和Jhonny Rhea近期发布的推文(见下图),当前以太坊2.0的7个客户端已经在测试网上实现了互操作性,且我们将很快会有一个公共测试网用于使所有以太坊2.0客户端支持全新的PoS协议。这对即将于明年年初启动的以太坊2.0主网(即信标链)来说无疑是重大的进展!

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Vitalik说道,PoS是对以太坊协议的更改,将改变以太坊区块链达成共识的方式。接下来,他讲到了对区块链来说非常重要的技术——通用的零知识证明。

通用的零知识证明技术

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Vitalik表示,零知识证明技术已经存在近20载,但在过去6年里,这一领域得到了非常重大的发展。

他表示,通用的零知识证明技术将使证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下,向验证者证明某个论断是正确的,这对于提升应用的隐私保护是非常有用的。

通用的零知识证明技术的作用对于区块链来说也是非常强大的。Vitalik以区块链平台Zcash为例,该平台已经运行3年时间了,Zcash通过使用零知识证明技术成为了一个保护隐私的区块链平台。

Vitalik表示,比特币和当前的以太坊等网络的一个问题就是,由于网络中的交易是公开的,这意味着交易双方的的地址和交易价值等信息都是公开的,任何人都可以查看;而Zcash通过使用零知识证明来隐藏这些数据,因此对于追求隐私保护的应用来说,零知识证明技术是非常有用的。

同时,该技术对于改善可扩展性问题也非常有用,因为该技术使得区块链网络无需让所有的计算机都运行所有的计算,因此验证者能够以更快的速度来对证明进行验证。

基于以太坊的应用

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接下来,Vitalik谈到了以太坊的应用方面。他首先对基于以太坊的一些简单应用进行了介绍,包括使用数字货币进行支付、以太坊域名服务(ENS)、使用数字代币代表各种资产(比如纪念章、会议门票等等)。这些应用是以太坊基金会已经在使用的了。

Vitalik表示,BTC和ETH等是非常好的国际支付方式,因为世界上任何人都可以创建账户并发送/接收这些加密资产。以太坊基金会使用加密货币来来向开发者和承包商等支付费用。ENS是另一个以太坊应用,使用者可以通过ENS域名来代表某个网址、代表自己的以太坊地址等等。

此外,我们也可以使用区块链以数字的方式来代表各类非货币资产,比如可以在区块链上出售会议门票,而且付款流程这是非常方便的,因为区块链使用智能合约,一旦你付了款,合约就会自动将门票发送给你。

以太坊应用的另一个重要领域就是去中心化自治组织(DAO)。Vitalik表示,DAO组织使用控制数字资产(区块链上的代币资产等)、控制一群人如何花自己的公共资源的智能合约,是以太坊对智能合约的最早探索。当前基于以太坊的DAO组织主要包括MakerDAO、MolochDAO、Aragon等。

当前,一些DAO组织已经在提供赞助、慈善筹款、资助开源项目、去中心化应用治理、盈利项目创建等方面得到了很好的发展,有很多基于以太坊的DAO组织。

未来的区块链

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接下来,Vitalik讲到了区块链的Layer1扩展技术Sharding(分片),以及Layer2可扩展性技术(包括Plasma、Rollup、Channels等)。

以太坊2.0将是针对当前以太坊网络的重大升级,升级的一部分就是转变为PoS机制(Casper);另一部分就是Sharding(分片)技术的采用,这是以太坊2.0将采用的扩展性解决方案。

Vitalik表示,Sharding的扩展方式就是,通过将以太坊网络中的交易分配给网络中的所有分片链进行处理。当前的以太坊网络处理交易的方式是,网络中的所有计算机(节点)都必须验证每一笔交易,这种方式使得网络非常安全,因为让所有的计算机验证所有的交易,能够保证将不会确认无效的交易;但这种方式的效率不足,因为每笔交易可能都需要被验证超过10万次,因此导致网络出现可扩展性问题。

Sharding能够解决以太坊网络的可扩展性问题,即通过将以太坊2.0网络中的验证者(节点)进行随机分成小组,让这些验证者小组来验证不同的区块。同时,网络依旧是非常安全的。

此外,还存在Layer2扩展方案来改善区块链网络的可扩展性。Layer2扩展方案是指通过改变应用的运行方式(而不是改变区块链本身的运行方式),使得这些应用能够更有效地使用区块链网络。Vitalik提到了三种Layer2扩展技术:Plasma、Rollup和Channels(通道技术)。

Vitalik说道,Plasma和Channels技术的运作方式是这样的,即通过将交易从主链转移到链下,只有当交易的其中一方试图作弊,或者一些参与者离线或作恶等情况下,交易才会被转移至链上。这两种Layer2方案依旧能享受链上的安全性,因为如果出现恶意交易中,用户将能够将资产转移至链上。但由于大部分时候,链下的交易数据都不会公布在链上,这种方式带来的扩展性提升大约只有100-1000倍。

另一种Layer2扩展技术是Rollup,通过在链下计算并在链上存储数据。这三种Layer2扩展技术是可以与Sharding技术同时在以太坊2.0网络中使用,进一步提升以太坊网络的可扩展性,比如每秒处理50,000笔交易,但这方面的技术还有待进一步发展。

以太坊2.0发展路线图

最后,Vitalik讲到了以太坊2.0的发展的四个阶段,包括:

  • 使用Casper FFG机制的阶段0(信标链阶段),这是当前以太坊社区最为兴奋的事情。此阶段的公共测试网代码几乎已经完成了,但此阶段尚不支持智能合约和账户功能;

  • 对数据进行分片的阶段1,此阶段将实现基本的分片结构;

  • 对计算进行分片的阶段2,此阶段你将实现完全的PoS和分片结构,同时还有eWASM虚拟机的实现,引入智能合约、账户等功能。

  • 以及之后进行优化的阶段3+,包括Casper CBC的实现以及其他技术优化等。

自由提问环节

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问题1:你是如何接触和学习区块链的?

Vitalik:我是在2011年从我父亲那里听说到比特币的,并同时通过互联网对其进行了解。我觉得比特币非常有趣,它与我所关注的事情很相似,比如我一直很喜欢开源和去中心化的理念,我以因为它将数学和计算机科学等融合在一起,因此比特币很快引起了我的兴趣。

一开始我以作者的身份活跃于比特币社区中,我最开始在《Bitcoin Weekly》上发表文章,之后在《Bitcoin Magazine》写了2年文章。只有我进行了环球旅行,到访了每个比特币社区,比如美国、西班牙和以色列等。之后我产生了创建“通用的以太坊区块链”想法。

问题2:零知识证明技术等有可能会将一些敏感的信息带到以太坊区块链上,这些信息可能会在某些国家违反当地的政策法规,您是如何看待这个问题的?以太坊将如何应对这个问题?

Vitalik:这是个好问题。我觉得,以太坊平台本身是中立的,因此不论是好的事情还是不好的事情,都可能发生在该网络中。能够改善的方式是,可以增加企业、中间方和全球社区之间的交流,这些中间方通常就是监管机构。监管机构本身可以改善行业的透明度,因此对一些区块链服务提供商进行监管是可以改善这类问题,但当前这一领域的监管有待改进。当然还可以通过一些技术手段来改善。社区在传递正确的价值观方面也是很重要的。

小编仅选取了其中两个问题啦 :)

小组讨论环节

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接下来到了专家论坛环节,讨论的主题为「联盟链的发展之路」。Vitalik表示,联盟链是商业领域中非常受欢迎的区块链形式,过去几年出现越来越多的联盟链。公链需要解决的是信任的问题,Vitalik认为未来的一个重要发展就是将联盟链与公链的结合。

深圳技术大学大数据与互联网学院院长相韶华教授表示,联盟链的发展势头非常令人兴奋。香港中文大学深圳分校理工学院边缘计算与区块链系统实验性主任蔡玮教授表示联盟链要比公链更具有局限性,以太坊将有望在扩展性、延迟性等方面得到很大改进。深圳市腾讯计算机系统有限公司区块链业务的何总表示,需要更注重的是区块链的刚需,而不是对联盟链和公链进行区分,同时需要加大区块链技术的普及。

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