以太坊协议未来可能发展的方向：繁荣阶段

以太坊协议未来的发展方向被称为"繁荣"阶段。这个阶段主要关注一些细节性的改进,但这些改进对以太坊的成功至关重要。繁荣阶段的主要目标包括:

• 将 EVM 优化为高性能和稳定的"最终状态"
• 在协议层引入账户抽象,让所有用户都能使用更安全便捷的账户
• 优化交易费用经济模型,提高可扩展性的同时降低风险
• 探索先进的密码学技术,为以太坊长期发展奠定基础

EVM 改进

当前 EVM 改进路线图的第一步是 EVM 对象格式(EOF)。EOF 是一系列 EIP,定义了一个新的 EVM 代码版本,具有多项新特性:

• 代码与数据分离
• 禁止动态跳转,只允许静态跳转
• EVM 代码无法观察燃料相关信息
• 添加了显式子例程机制

旧式合约将继续存在并可创建,但最终可能会被逐步弃用。新式合约将受益于 EOF 带来的效率提升。

在 EOF 之后,进一步的升级变得更加容易。目前发展最成熟的是 EVM 模块算术扩展(EVM-MAX)。EVM-MAX 为模运算创建了一组新的操作码,并将其放在一个独立的内存空间中。

另一个想法是将 EVM-MAX 与单指令多数据(SIMD)特性结合。SIMD 可用于加速多种形式的密码学运算。

账户抽象

账户抽象的核心是允许智能合约发起交易,而不仅仅是外部拥有账户(EOA)。主要挑战在于如何以一种对去中心化网络友好的方式实现这一点,并防范拒绝服务攻击。

经过多年努力,最终得出了一个解决方案:ERC-4337。ERC-4337 将用户操作的处理分为验证和执行两个阶段,以防止多重失效攻击。

最近的发展是将账户抽象写入协议中,如 EIP-7701。这种方法允许账户拥有单独的验证代码部分,如果设置了该代码,则在交易验证步骤中执行。

EIP-1559 改进

EIP-1559 于 2021 年在以太坊上激活,显著改善了平均区块包含时间。但当前实施仍存在一些不完美之处:

1. 公式略有缺陷,目标不是精确的 50% 的区块。
2. 在极端情况下调整不够迅速。

解决这些问题的一个方案是多维 Gas:为不同资源设定不同的价格和限制。EIP-7706 引入了一种新的 gas 维度,专门针对 calldata。

可验证延迟函数(VDFs)

可验证延迟函数是一种只能顺序计算的函数,无法通过并行化加速。VDF 可以用作更稳健的随机性来源,解决当前 RANDAO 机制中每个提议者有"1 位操控权"的问题。

VDF 的主要风险是意外优化:有人发现以比预期更快的速度运行该函数。目前,尚未找到一种 VDF 构造能够完全满足以太坊研究人员在所有方面的要求。

高级密码学:混淆和一次性签名

不可区分混淆允许创建"加密程序",执行任意计算,同时隐藏程序的所有内部细节。量子一次性签名则是一种更强大的技术,但依赖于每个人都拥有量子计算机。

这些高级密码学技术可以为以太坊带来更强大的安全性和隐私保护,但目前仍处于理论阶段,距离实际应用还有很长的路要走。

总的来说,"繁荣"阶段将致力于优化以太坊的各个细节,为其长期发展奠定坚实基础。这些改进虽然看似微小,但对于以太坊生态系统的整体健康和未来潜力至关重要。