Vitalik 新加坡演講全文：以太坊十年與當下挑战

本文是 9 月 6 日以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 於新加坡南洋理工大學所發表的主題演講，與其 9 月 5 日在 KBW（韓國區塊鏈周）的演講側重“以太坊面臨的挑战與解決方案”不同，Vitalik 本次演講更為宏觀，主題為《以太坊的過去與現在》，他從以太坊的誕生一路談起，從“智能合約”的暢想到落地，到以太坊“共識機制”的轉變。

以下是演講全文：

以太坊的誕生

今天我打算回顧一下以太坊的歷史，從 2013 年和 2014 年的开端开始，以及項目自那時以來經歷的一些變化，還有我們對一些問題的思考方式如何與 5 年或 10 年前不同。

我們在 2014 年發布了以太坊白皮書，它基本上描述了我們對以太坊最初的愿景。但白皮書中並沒有詳細解釋其中一些理論背後的基本思想。以太坊是一個去中心化系統，類似於比特幣。它是一個區塊鏈，但與以前那些試圖僅支持一個應用程序的系統不同，以太坊允許用戶構建自己的應用程序。這意味着用戶可以編寫自己的應用程序代碼，然後將代碼上傳到區塊鏈，然後該應用程序可以在區塊鏈上運行。

在白皮書的开頭，我提到了一些其他人提出的想法，以及我开始思考的一些想法之一，就是在比特幣之上發行自己的資產。如今，在以太坊上，我們有 ERC-20 代幣，但那時我們有 Colored Coins，它是在比特幣之上發行自己資產的早期嘗試。有趣的是，最近某個特定版本的 Colored Coins 被引入了比特幣協議，所以 Colored Coins 似乎重新受到關注了，但 Colored Coins 只是一個應用程序。你可以用它來代表對實物物品的所有權，那時被稱為智能財產（smart property）。你還可以擁有其他類型的資產，比如域名，你可以在區塊鏈上建立一個系統，用於注冊網站、注冊用戶名，追蹤用戶和應用程序評論等名稱。

“智能合約”的暢想到落地

你可以在區塊鏈上以分布式方式實現所有這些。智能合約的概念就是，你可以在區塊鏈上擁有計算機程序，這些程序可以直接控制數字資產，一個資產不必由個人擁有，它可以由程序擁有。這個智能合約的概念可以用來實現許多更復雜的應用程序。例如，你可以擁有預測市場，金融工具，諸如穩定幣和槓杆等等。所有這些不同的東西都可以通過智能合約來定義。此外，還有 DAO 的概念，基本上是使用智能合約在區塊鏈上實現整個組織的投票或治理邏輯，不需要依賴法律系統來解決組織內部爭議，你可以以非常低的成本直接進行投票。

因此，這些應用程序方面的許多概念一直存在至今，仍然在不斷發展。以前我們有 Colored Coins，現在我們有 ERC-20 代幣。以前我們有智能財產，雖然沒有取得太多進展，但我們有鏈上域名系統（ENS），許多人正在使用它，比如我的博客已經上傳並且可能可以通過 ENS 訪問。如果你使用支持以太坊的瀏覽器，如 Brave 瀏覽器，只需輸入 eth.link，你就能訪問我的博客的前端頁面。

這些都是可以使用的工具，它們涉及智能合約和 DAO。全球各地有各種類型的 DAO 正在使用各種不同的邏輯。雖然迄今為止，在生態系統之外，它們沒有真正大規模地得到採用，但它們確實存在，而且一些已經運作了多年。這些是我們目前看到的一些應用程序。顯然，還有其他應用程序湧現出來，一些讓我感到驚訝。例如，NFT（非同質化代幣）就是一個例子。但今天存在的許多其他東西基本上與我們 10 年前的想法非常相似。共識機制的研究也是如此。今天，以太坊最終成為了一個共識機制鏈。共識機制大大提高了安全性，將以太坊的能源消耗降低了 99.9% 以上。以前稱為”合並”，在那之前，以太坊的能源消耗幾乎相當於新加坡的 40%，現在已經降低到幾乎為零。因此，狀態過渡最終完成，但這是我們在生態系統中工作了近 10 年的成果。狀態證明的前五年基本上是研究，我們試圖理解狀態證明的本質，以及不同狀態空間的各種選項，最終收斂到實際有效的特定版本。

“共識機制”的轉變

在 2015 年的一篇博客文章中，我們描述了一種機制，稱為”共識機制”，試圖鼓勵驗證者發送一系列表達對特定區塊高度有信心的消息，以更有效地達成共識。後來，我們發現我們的共識機制有很多問題，它過於復雜，實際上不如後來演變成的卡斯帕協議簡單有效。但這是我們在更深入理解這個領域時邁出的一步。

實際上，在 2018 年，我發布了一系列推文，回顧了以太坊狀態研究的進程，以及我們如何從最初的探索开始，逐步轉向狀態鏈，並最終確定確切的算法。

首先是研究，然後接下來的四年都關注可擴展性。可擴展性對以太坊至關重要，因為截止到今天，以太坊每秒只能處理 10 到 20 筆交易。實際上，這取決於交易的復雜性和大小，可能在 10 到 50 之間。現在，這種可擴展性水平非常有限，要支持主流金融、主流支付以及全球系統，我們需要每秒處理大約 100,000 筆交易。如果每秒只能處理 20 筆交易，那么全球一百萬人口需要花費 400 萬秒，大約 13 年的時間才能在以太坊上執行一項交易。因此，提高可擴展性非常重要。

很早的時候，提高可擴展性的嘗試被稱為“分片”（Sharding），而我們現在正在做的仍然是一種分片的形式，但自那以來，許多不同的事物已經被設計和修改到這個機制中。基本思想是，傳統的區塊鏈，比如比特幣，要求網絡中的每臺計算機都要處理每筆交易，因此其可擴展性有限。

我們改變了這種設計。不是每個節點都處理每筆交易，而是每個節點只處理一小部分交易。這就像 BitTorrent 的工作方式一樣， BitTorrent 通過將數據分成小塊並允許人們共享來工作，盡管有很多熱門數據，但不需要每個人都存儲整個文件。因為對於人們來說，那將是太多的數據。所以挑战在於如何進行某種形式的歷史記錄，同時仍然具有共識系統，以使人們就事物的到達順序達成一致，以便在其之上構建金融系統等。這是一個技術上的挑战。這是我們早期的一個概念之一，即分片，在這裏，你基本上將交易分成不同的組，每個組有自己的節點，獨立處理交易。這是一個非常復雜的構想。從那時以來，我們不得不非常努力地降低復雜性。基本上，我們必須努力使事情變得非常簡單，因為我們知道，花費 2 個月或 2 周的時間來編寫規範，需要 2 年的時間來开發。如果需要 6 周的時間來編寫規範，那么可能需要 6 年的時間來开發。我們必須非常努力地降低復雜性，做出很多犧牲，最終我們接近了今天的結構。

以太坊的技術進展和挑战

有趣的是，關於以太坊技術進展的一點是，今天我們談論的事情與6年前談論的事情非常相似。這是一張來自一次以太坊會議的幻燈片，我認為是在那個時候，我在那裏描述了以太坊的一些主要問題，例如隱私、共識、智能合約安全和可擴展性。如果你問我或其他人以太坊面臨的最大問題是什么，你會得到基本相同的答案：隱私、共識、智能合約安全和可擴展性。

這些挑战今天與 6 年前相同，但與此同時，我認為有趣的是，自 2017 年以來取得的一些進展。例如，在 2017 年，隱私只是一個技術挑战，基本上有一種新型的密碼學叫做零知識證明，或稱為z k-SNARKs。這讓你能夠創建密碼學證明，證明某些數學屬性，如你所擁有的數據，而不泄露關於該數據的其他任何信息。這首次被 Z.cash 使用，Z.cash 是於 2016 年推出的保護隱私的加密貨幣，它使用了 zk-SNARKs 來實現隱私。它是如何做到的呢？基本上，當你在 Z.cash 中花費一枚硬幣時，不是直接指向你花費的那枚硬幣，而是需要一個證明，證明你正在花費一枚未被花費的硬幣，而不泄露關於那個硬幣的任何其他信息。你證明了必需證明的陳述，以便擁有一個不會過度膨脹的貨幣系統，但其他所有信息都保持私密。

回到 2017 年，挑战僅僅是將這項技術引入以太坊並讓 zk-SNARKs 起作用。這些技術基於一種復雜的數學理論，叫做橢圓曲线密碼學。關於使用這項技術，我們基本上添加了一些被稱為“零知識陳述”的覆蓋層，這是一種能夠讓你在區塊鏈上使用 zk-SNARKs 的代碼。因此，使用智能合約，你實際上可以構建一個在以太坊上具有相同隱私保護邏輯的應用程序。這是 2017 年的情況。到了 2023 年，技術上的現狀非常先進，有非常先進的 zk-SNARKs 庫、开發環境、工具、協議。我們有一個很長的名單，包括了像 StarK、ZK Rollup、Cairo 等等非常有趣的技術。實際上，隱私方面可能會成為另一種瓶頸，主要是因為法律問題以及與這些系統產生的代幣是否被更廣泛的金融體系接受相關的問題。例如，Tornado Cash 存在法律問題，可以將其視為在以太坊之上的隱私代幣，因為黑客使用了它。

因此，出現了一個名為“無罪證明”（proof of innocence）的概念，無罪證明的目標是讓你證明你的代幣通過隱私系統傳送，但並非來自黑客之一。你在不完全披露代幣來自何處的情況下證明自己不是黑客之一。實際上，關於這個想法很快就會有一篇論文發布。已經有幾家公司提出了幾種不同的解決方案。因此，有很多工作需要在細節上進行修改，以增加使用隱私系統的用戶在將代幣存入交易所時，交易所將接受這些代幣而不會產生極大的懷疑。

此外，還有關於 zk-SNARKs 的驗證和驗證方面的工作，以降低驗證證明的成本。目標是使驗證證明的成本更低。部分原因是 zk-Rollup，部分原因是聚合協議。在 2017 年和 2023 年之間的區別在於，2017 年我們只是試圖讓基本構建塊正常工作，而到了 2023 年，這些構建塊已經可以正常工作，但我們的重點是優化這些構建塊，以及進行一些更復雜的工作，使其更好地與主流世界結合。在共識安全方面，2017 年，我們基本上只是完成了共識機制开發過程的研究部分，剛剛开始开發。到了 2023 年，以太坊已經完全切換到了共識機制，已經成為了一個完全的共識機制。但挑战仍然包括降低協議的復雜性，提高協議的安全性，解決中心化的問題，使人們更容易參與，以及使一種叫做 PDS 的概念更容易參與，因為不需要運行復雜的算法來優化收益。

在智能合約安全方面，解決智能合約安全問題可能是這四個問題中進展最慢的一個，因為在 2017 年，距離 DAO 黑客事件僅僅過了1年的時間，那時 DAO 是一個智能合約，控制着約 1.5 億美元的投資基金。然後被黑客攻擊了。實際上，黑客試圖逃走，但最終以太坊社區協作將錢返還給了 DAO 的原始所有者。

那時候是以太坊唯一一次發生類似事件，所以在 2017 年，這個事件在大家的記憶中仍然很新鮮。人們對這種安全性非常擔憂，所以大家都在努力改進編程語言的安全性，使項目更加安全。到了 2023 年，很多這方面的工作都取得了成功。我認為黑客攻擊的頻率已經大幅降低了。當發生攻擊時，通常是因為人們試圖構建更加復雜的項目，相對於 2016 年的項目復雜度增加了 20 倍。如果你現在構建的項目與 2016 年相比沒有復雜 20 倍，通常來說是相當安全的。有許多系統在多年來沒有受到攻擊，這是一個非常令人印象深刻的成就。還有其他一些安全性方面的改進。

在 DAO 事件之後的幾個月內，發生了一次叫做”上海 DOS 攻擊”的事件，攻擊者利用以太坊協議本身存在的許多漏洞，使其能夠發送交易，從而減慢整個區塊鏈的速度。我們花了幾個月的時間，基本上每天都發布更新。我知道黑客每天都在找到新的漏洞，所以我們不斷地對抗並發現小問題。經過 4 年的努力，通過一系列不同的改變和改進，最終修復了這些安全問題。EIP 2929 也為 Defi 代碼庫帶來了許多改進。Gas 優化者也做了一些令人驚嘆的工作。總之，很多安全問題實際上已經非常悄然地得到了解決。

當你從工作量證明切換到權益證明時，有一個重大事件“合並”發生了。而在安全性方面，沒有重大事件，因為整個重點是沒有事件。但有時候重要的是要記住，事件沒有發生，這是好消息。因此，我認為在這方面確實取得了實質性的改進，但仍然存在許多持續存在的問題。

所以回到 2017 年，分片只是一個想法。當時我們也在大量討論狀態通道，還有加法器，這些都是大型的法律解決方案。然後在 2020 年左右，每個人都轉向了 Rollup。今天，有各種各樣的 Rollup，包括 ZK-Rollup、Optimistic Rollup 等等。這些 Rollup 开始擺脫訓練輪，變得真正去中心化，向這個方向邁出了重要的一步。今年 Polygon 也邁出了一大步。今年，我們正在繼續努力使這些系統去中心化，增強證明系統的安全性，使證明系統更快，以便使用 CKDM 證明一塊需要 5 個小時的區塊，而在未來可能會降低到 2 分鐘，甚至可能最終降低到 12 秒。

雖然我們取得了很多進展，問題也仍然存在，但在每個問題上都取得了巨大的進展。還有其他許多方面的工作，比如狀態樹（Verkle trees）。5 或 6 年前，無狀態客戶端只是一個想法。而現在，狀態樹已經成為一個擁有數百人團隊、編寫了數千行代碼的項目，深入思考如何將其應用到以太坊。它可能只有 1 到 2 年的時間就能夠真正實現。還有 EVM 的改進，EVM 的最大化和簡化。账戶抽象是一個非常重要的方向，每個支持账戶抽象的人都有自己的原因。我之所以支持账戶抽象，是因為账戶抽象本質上是一種非常靈活的東西。账戶抽象的目標是說，與其擁有由密鑰控制的账戶，不如擁有由計算機程序控制的账戶。如果你擁有由計算機程序控制的账戶，用戶可以為這些交易批准的方式制定不同的邏輯。你可以不僅僅擁有一個密鑰，還可以有三個不同的密鑰，其中一些受其他人控制。你可以進行多因素身份驗證。你可以將密鑰存儲在現代手機上存在的受信任的硬件模塊中，也可以使用硬件錢包，甚至可以將多個硬件錢包組合在一起。你可以使用電子郵件账戶等非常復雜的方式進行身份驗證，甚至可以用電子郵件账戶作為身份驗證以太坊地址的方式。

回到現實和實際應用

回到現實和實際應用領域，我經常提到的一個事件是我在 2021 年左右前往阿根廷的一次經歷，我對當地有多少人在使用以太坊印象深刻，他們真的在使用加密貨幣。我記得在聖誕節那天，大多數地方都關門，所以我只是想找一家咖啡店。我找到的第一家咖啡店，老板認出了我，他告訴我他加密了一個錢包，於是我問他是否可以用以太坊付款，他說可以，於是我們就用以太坊付款。但是存在一個問題，他沒有使用以太坊主網，而是使用了 Polygon。我很欣賞 DeFi 所做的工作，因為它讓加密貨幣對於那些沒有銀行系統的人來說變得更加可訪問，如果沒有 DeFi，他們就沒有其他選擇，我認為提供這些替代方案是好的。

但與此同時，我認為作為一個生態系統，目標是在未來逐漸減少越來越多的單點故障。我認為即使以太坊基金會也同意這一點。他們一直在變得越來越去中心化。我們正在努力解決這個問題，但問題是像這樣去中心化的方式對於像那位咖啡店老板這樣的人來說實際上是不存在的。盡管在技術上可以做到更去中心化，但去中心化的方式對於這些持幣者來說實際上是不存在的。因此，真正改進和使事情變得更好對於鏈上的這些人來說是一個非常大的挑战。

所以基本上我不知道我們是否可以使這些持幣者能夠實際上使用鏈，從中受益，享受到去中心化和全球無權限的優勢，並且我們能否實現一個世界，在這個世界中，人們能夠真正從 2013 年以來一直在思考的所有應用領域中受益。我們是否能夠將這些概念變成真正有益的應用，使人們受益。

這些技術工作一直在遵循一種相當一致的方向，我認為這很有趣。工具發生了變化，10 年前我們甚至沒有考慮這些問題，而現在我們正在考慮。但規則是相同的。但現在我認為更需要關注實際的採用和使用。解決方案涉及技術工作，但分散性更強，分布在不同的層次上。這意味着以太坊基金會、以太坊核心开發團隊和客戶端團隊不再是唯一執行極其重要的工作的地方，錢包公司也是執行極其重要工作的地方，應用程序开發人員也是執行極其重要工作的地方，甚至構建企業區塊鏈也是如此。這是人們多年來一直嘗試做的事情。但我認為如果你將其視為一種在以太坊之上的 layer 3，那么實際上有可能使其變得可行，使其真正為那些想要使用的人提供去中心化的好處，並使其真正可行。

這些就是我們在過去的 10 年裏看到的一些最大的變化。從一個初始的概念到一個逐漸解決實際使用中的各種挑战的過程，這是一段漫長而緩慢的旅程。我希望在未來的 5 年裏，我們將能夠解決大多數這些挑战。