0 Y7 p5 S/ S6 E h- R% a" c: A 以太坊旨在成为全球账本，需要可扩展性和韧性。本文聚焦协议简单性的重要性，提出通过简化共识层（3-slot 最终性、STARK 聚合）和执行层（替换 EVM 为 RISC-V , W8 h5 M5 _" o1 I. J! ^5 ~" @* D) A1 w9 f' ?% N
或类似虚拟机）大幅降低复杂性，减少开发成本、错误风险和攻击面。建议通过向后兼容策略（如链上 EVM 解释器）平滑过渡，并统一纠删码、序列化格式（SSZ）和树结 9 @4 {# Y+ n/ s8 F+ z( }* j7 F# z
构以进一步简化。目标是让以太坊共识关键代码接近比特币的简单性，提升韧性和参与度，需文化上重视简单性并设定最大代码行数目标。 - i$ H9 V- j7 t% F% l* W, R 9 \# t+ X# C- o# I) M 以太坊的目标是成为全球账本：存储人类文明资产与记录的平台，服务于金融、治理、高价值数据认证等领域。这需要两方面的支持：可扩展性与韧性。Fusaka 硬分叉 ! z+ |. i! l% @. b " P7 t; _- m- m5 K' Y0 f计划将 L2 数据的可用空间增加 10 倍，而当前提议的 2026 年路线图也计划为 L1 层带来类似的大幅提升。与此同时，以太坊已完成向权益证明（PoS）的过渡，客户端多样 8 {. x2 [% y' a1 e |' w5 O 8 U. [# q- U+ _& B5 P! D性迅速提升，零知识（ZK）验证、量子抗性研究也在稳步推进，应用生态日益稳健。 ( U) a6 O0 I$ C0 B9 S8 @: ]* ^ a. [% ?. ^
本文旨在聚焦一个同样重要却易被低估的韧性（乃至可扩展性）要素：协议的简单性。$ N% D( z' B8 q9 ]1 }/ [' m7 v/ T
" G7 W2 i1 W9 Y2 S6 l) p 比特币协议最令人赞叹之处在于其优雅的简洁性： & j- p7 ^/ C+ j + {) V' H1 \* ^# t# K) y/ o- k3 y; ^ & A$ L7 W% P7 ^& _ P. w5 C1 {7 e 1． 存在一条由区块组成的链，每个区块通过哈希与前一区块相连。 / N' k0 n g3 p0 Z ( d0 f; Y) L' {# ^% ^ 2． 区块的有效性通过工作量证明（PoW）验证，即检查哈希值的前几位是否为零。 ! J! i3 G7 h6 R* Y ) J7 o! U) o* I+ r; G; l 3． 每个区块包含交易，交易花费的币要么来自挖矿奖励，要么来自之前的交易输出。( X+ }. u- E. ~& u5 O& h% U
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仅此而已！即便是一个聪明的高中生也能完全理解比特币协议的运作，而一个程序员甚至可以将其作为业余项目编写一个客户端。 9 W- M/ O4 V& H7 f. R2 [* z" k* z- b0 ?( L2 F
协议的简单性为比特币（以及以太坊）成为可信、中立的全球基础层带来了诸多关键优势： 8 q2 h- O ^+ g" ^$ z' s f7 f% T i3 l# P) Z 1． 易于理解：降低协议的复杂性，让更多人能够参与协议研究、开发和治理，减少技术精英阶层主导的风险。 - s: {4 S% T+ Q; H0 s- o5 K: O% J; E + ^/ r/ S, z+ }! A. N7 b 2． 降低开发成本：简化协议大幅降低创建新基础设施（如新客户端、证明器、开发者工具等）的成本。, J( D- m/ m% P" [ i7 A
3 P+ E' c N' \) J% `
3． 减少维护负担：降低长期协议维护的成本。) G# ^ j U5 `; r: Y
9 v7 w( u1 a( b4 x2 J9 Z- y: t# x
4． 减少错误风险：降低协议规范及实现中发生灾难性错误的可能性，同时便于验证不存在此类错误。5 b E# a* m Q
S7 S6 {. Q7 y5 B9 w1 N
5． 缩小攻击面：减少协议的复杂组件，降低被特殊利益集团攻击的风险。 8 `( Q! X8 M& D3 x! x3 U 4 a" E+ V& D# h; D: E- ^5 i: g* W 历史上，以太坊（有时因我个人的决策）常常未能保持简单，导致开发成本过高、安全风险增加以及研发文化的封闭性，而这些复杂性追求的收益往往被证明是虚幻的。 ; x5 T# g; {! Q w, z4 o5 g' k: H
本文将探讨五年后的以太坊如何接近比特币的简单性。1 |2 q4 \+ V, L" b+ P( u% P
: ]- Q$ p4 O4 x+ Z/ C# p, V
简化共识层% g) i. P h: i& z1 @$ L
" A; z( ~2 B' L% Z9 S7 a. J; r2 K7 B; d o. U
2 @; f3 F8 r; o$ ?# A, l
新的共识层设计（历史上称为 “信标链”）旨在利用过去十年在共识理论、ZK-SNARK 开发、质押经济等领域的经验，构建一个长期最优且更简单的共识层。. t: z6 `* a. z6 {
4 ^7 Q& _1 |" E5 f& x9 e& i相比现有信标链，新设计显著简化：" a% C- r% [7 _6 k8 B7 U" v
. K3 T; h G2 `* P
1． 3-slot 最终性设计：移除槽（slot）、周期（epoch）、委员会重组等概念，以及相关的高效处理机制（如同步委员会）。 3-slot 最终性的基本实现仅需 0 P0 _: ?0 p, K' l+ n3 i8 p6 f$ J$ G5 a6 F6 n
约 200 行代码，且相比 Gasper，安全性接近最优。# V d2 N4 B" G( c7 M
{2 b6 u3 w3 @! p3 F0 w* D% j 2． 减少活跃验证者数量：允许使用更简单的分叉选择规则实现，增强安全性。+ Y0 X, M* Q4 c( H; |
* } q+ W1 _, z$ D
3． 基于 STARK 的聚合协议：任何人都可成为聚合者，无需信任聚合者或为重复位域支付高昂费用。聚合密码学的复杂性较高，但其复杂性被高度封装，. r% _2 M: R# S5 J3 y6 I$ Y
" K) ]2 B+ B5 Q: G M8 b
系统性风险较低。 K8 ^* Q' j: h6 Y* b2 k( p" Q
# F1 T# U; |" |$ f( r T8 @: y
4． 简化 P2P 架构：上述因素可能支持更简单、更稳健的点对点网络架构。/ V7 X1 n8 b1 B0 Z' m+ V5 ?* ]
6 e+ g, y; R. v+ N U
5． 重新设计验证者机制：包括进入、退出、提款、密钥转换、 inactivity leak 等机制，简化代码行数并提供更清晰的保证（如弱主观性周期）。5 _2 F4 {) w( v( V
; w7 N: @- z/ V; K* b& q: N \
共识层的优势在于其与 EVM 执行层相对独立，因此有较大空间持续改进。更大的挑战在于如何在执行层实现类似简化。2 X1 h" o0 D9 q( I
# O. k8 ~5 D$ ~+ J
简化执行层7 J! X; ?$ U9 h
" `" M4 T6 z) l) B
EVM 的复杂性日益增加，且许多复杂性被证明无必要（部分因我个人决策失误）：256 位虚拟机过度优化了如今已逐渐过时的特定密码学形式，预编译% ^& _0 l: W& b) {; J
5 f# T" _+ {) k! M$ o6 A
（precompiles）为单一用例优化却鲜被使用。 ( b% X- E, k6 K8 \ ; q% f* }/ U5 y" E R 逐一解决这些问题效果有限。例如，移除 SELFDESTRUCT 操作码耗费巨大努力，却仅带来较小收益。近期关于 EOF（EVM Object Format）的争论也显 $ R8 Z: s0 d% H 7 E9 A6 f" m# W y9 F; g5 `1 [# ^示出类似挑战。" H' y0 y9 e7 [7 J m9 J
7 A. P, j9 }+ C+ `5 m6 |0 c
我最近提出一个更激进的方案：与其对 EVM 进行中等规模（但仍具破坏性）的更改以换取 1.5 倍的收益，不如向一个更优、更简单的虚拟机过渡，以 : r1 X) M6 b$ a7 i 7 D* N5 V) I5 [实现 100 倍的收益。类似于 “合并”（The Merge），我们减少破坏性变更的次数，但使每次变更更具意义。具体而言，我建议将 EVM 替换为 RISC-V，或% r1 p. G+ S' d, j+ R* b: r
* Z3 Z) w3 k4 b3 {4 ]* N2 S4 F以太坊 ZK 证明器使用的另一种虚拟机。这将带来： + Q: o: t f& D. N8 `, s) R( g) O; V, _7 B b1 I
1． 效率大幅提升：智能合约执行（在证明器中）无需解释器开销，直接运行。Succinct 的数据显示在许多场景下性能可提升 100 倍以上。9 t4 _; y$ L* y4 u6 J4 ] R
6 c; \# `: v/ E. x0 z. t( m5 M 2． 简单性大幅改进：RISC-V 规范相比 EVM 极其简单，替代方案（如 Cairo）同样简洁。6 g# ^# v9 `+ T# q y/ L3 {
& ~, p. z z* B 3． 支持 EOF 的动机：如代码分区、更友好的静态分析、更大代码大小限制等。 $ _5 S0 e# a ?# [ . n; |4 C' C+ D9 X( f 4． 更多开发者选择：Solidity 和 Vyper 可添加后端以编译到新虚拟机。若选择 RISC-V，主流语言开发者也能轻松将代码移植到该虚拟机。% N* N, _! V+ I4 i
# z0 l4 E# M, E 5． 移除大部分预编译：可能仅保留高度优化的椭圆曲线操作（量子计算机普及后连这些也将消失）。 2 o A( V) y) }( V$ d , I6 ]8 h4 T" V2 h. \- l 主要缺点是，与已准备就绪的 EOF 不同，新虚拟机的收益需较长时间惠及开发者。我们可通过短期实施高价值的 EVM 改进（如增加合约代码大小限制、 $ m7 R/ {" I* m! U0 f4 k F! j3 X $ d" N& ~! {3 [# q9 H3 c支持 DUP/SWAP17–32）来缓解这一问题。) ]% v, V7 X# b8 b% ?3 a
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这将带来更简单的虚拟机。核心挑战在于：如何处理现有的 EVM？ 7 P' `% O( q0 y* q 6 V: y) l& t/ ~: n* R5 C% k* m5 \ 虚拟机过渡的向后兼容策略 / L6 F/ T/ \! s! q6 z. {8 y# c, c* l8 T7 U$ R9 r* Z0 P
简化（或在不增加复杂性的前提下改进）EVM 的最大挑战在于如何平衡目标实现与现有应用的向后兼容性。 ) R5 Z1 g! A% s% M. @; l ; G5 b) { j' y/ S7 b 首先需要明确：以太坊代码库（即使在单一客户端内）并非只有一种定义方式。. I: B- T. G8 C! Q1 j" e
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目标是尽量缩小绿色区域：节点参与以太坊共识所需的逻辑，包括计算当前状态、证明、验证、FOCIL（分叉选择规则）及 “普通” 区块构建。 $ r/ K& g8 ~+ }* Y3 L) ^3 l $ X5 f$ ?% f1 j# w 橙色区域无法减少：若协议规范移除或更改某执行层功能（如虚拟机、预编译等），处理历史区块的客户端仍需保留相关代码。但新客户端、ZK-EVM 或 0 G9 ]# ]7 E3 }- C2 O. K* ~ ; d* ?( W& A) o4 W4 ^: ]3 x2 j形式化证明器可完全忽略橙色区域。 + q" @8 M4 B* O0 u- b8 p+ A( [5 v4 g
新增的HS区域：对理解当前链或优化区块构建非常有价值，但不属于共识逻辑。例如，Etherscan 及部分区块构建者支持 ERC-4337 用户操作。若我们- _" f u. w& s8 |3 |$ C. ]0 Z
& P" b+ M# n. z! q; N% D5 ~: e8 W: Y
用链上 RISC-V 实现替换某些以太坊功能（如 EOA 及其支持的旧交易类型），共识代码将显著简化，但专用节点可能继续使用原有代码进行解析。 ( u: I, c/ I' R! f7 p0 J# w- A2 @/ T' h6 S) B$ Q* F6 p
橙色和HS区域的复杂性是封装复杂性，理解协议的人可跳过这些部分，以太坊实现可忽略它们，这些区域的错误不会引发共识风险。因此，橙色和HS区 * ]- u( Q; t: x5 ^' t # C$ p" c+ I4 R2 }" p2 R$ q: J0 {% k域的代码复杂性远比绿色区域的复杂性危害小。) `, Z# z5 h" w
: J; N, K& W/ ~5 E
将代码从绿色区域移至HS区域的思路，类似于苹果通过 Rosetta 翻译层确保长期向后兼容的策略。 ' H4 B! [, R, r- z " [: X& \) K/ e; E8 N 1． 要求新预编译提供链上 RISC-V 实现：让生态系统逐步适应 RISC-V 虚拟机。 7 O. |# E9 A0 I: I- w$ L1 _' c- w% ^9 K/ C# [% G
2． 引入 RISC-V 作为开发者选项：协议同时支持 RISC-V 和 EVM，两种虚拟机的合约可自由交互。) b: ^" Y% O8 _( O; K5 O9 z
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3． 替换大部分预编译：除椭圆曲线操作和 KECCAK（因需极致速度）外，用 RISC-V 实现替换其他预编译。通过硬分叉移除预编译，同时将该地址的代码 " F0 ]+ x( n; p# ^2 r4 @ [0 K" n3 F7 ]3 C ^
（类似 DAO 分叉）从空更改为 RISC-V 实现。RISC-V 虚拟机极其简单，即使在此止步也净简化协议。 " S d' e/ g. C6 H X& U3 F% H ' K5 ^. h: f2 n3 K9 B. W 4． 在 RISC-V 中实现 EVM 解释器：作为智能合约上链（因 ZK 证明器需要已进行）。在初始发布数年后，现有 EVM 合约通过该解释器运行。; a" u+ c) i% z" C7 o
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完成第 4 步后，许多 “EVM 实现” 仍将用于优化区块构建、开发者工具和链分析，但不再是关键共识规范的一部分。以太坊共识将 “原生地” 仅理解 RISC-V。 9 |! p4 S5 q3 A) f o+ K4 Y . j" ^2 l: [. \; ^3 S 通过共享协议组件简化 ' f$ h) }; ?" q9 ?2 J7 V- Y( b
降低协议总复杂度的第三种方式（也最易被低估）是尽可能在协议栈的不同部分共享统一标准。不同协议在不同场景下做相同的事情通常毫无益处，但这种 2 _4 b- G0 l' J5 O' e. ^, [6 z+ ^- z$ a( B% z, J* P9 T7 e
模式仍常出现，主要是因为协议路线图的不同部分缺乏沟通。以下是几个通过共享组件简化以太坊的具体示例。 . J# h: G6 B, c7 f, Q/ ?. { . b: x# n$ ]5 i c 统一纠删码2 g, b* j/ U2 A* k( T& _
- R' n3 `% [0 U3 V0 r* S
% X! f" P8 x# }) F0 n( w3 v 我们在三个场景中需要纠删码：# g. A; h( m3 Q$ Z% s) `
1 D- t% v( _) }" L5 c& e0 T 1． 数据可用性采样：客户端验证区块已发布。& |0 q: G8 Q6 K3 z/ }
# }- _; d ]0 r5 q1 Z! g( b2 o8 w
2． 更快的 P2P 广播：节点接收 n/2 个片段后即可接受区块，在延迟与冗余间取得平衡。 4 a7 ` K! {& ^& [8 }9 H' i. M - j3 f6 C8 D# q. o 3． 分布式历史存储：以太坊历史数据分片存储，每组 n/2 个片段可恢复其余片段，降低单一片段丢失风险。- H' f/ t- P; p( L7 n7 @
; }# I* [8 w+ v/ p2 A/ G
若在三种场景中使用同一纠删码（无论是 Reed-Solomon、随机线性码等），将获得以下优势： 9 P9 J$ {' `; R6 b1 @) j9 D7 }# s }$ g$ F; E/ n( A+ K% o2 m6 c* P
1． 最小化代码量：减少总代码行数。/ S/ V9 R/ F y7 J4 O0 o' }8 P3 g
; m7 i4 d9 q8 m0 Q+ C: i 2． 提高效率：若节点为某场景下载部分片段，这些数据可用于其他场景。- v5 _, J/ ^# @1 p# c
/ j' k- q) O4 H3 [+ m- y
3． 确保可验证性：所有场景的片段均可根据根验证。 $ F4 L# v6 x; N1 p' T, |" v Y. L9 u1 j8 h
若使用不同纠删码，至少应确保兼容性，例如数据可用性采样的水平 Reed-Solomon 码与垂直随机线性码在同一域操作。4 ?. I& s+ H q. F
s M- T5 }- Y3 p
统一序列化格式& Z9 T, w5 D4 E6 Z; P) j8 u
* [2 \5 T, i* X% j0 y+ K4 O% G. ` # I+ r% h* h2 Q2 V$ c/ X 以太坊的序列化格式目前仅部分固化，因数据可按任意格式重新序列化和广播。例外是交易签名哈希，需规范格式进行哈希。未来，序列化格式的固化程$ Q. g8 s; _3 T8 B
( B2 O3 _$ n9 h& p( p! z度将因以下原因进一步提高： 6 {) e" I0 b, H 1 z k. A2 U4 [& r& G- X6 t, e 1． 完全账户抽象（EIP-7701）：交易完整内容对虚拟机可见。 9 h) T6 P" f7 O2 L1 Z4 H- D5 i" r* v3 w5 s% O, m. J* Y/ t% k
2． 更高的 Gas 限制：执行层数据需放入数据块（blobs）。9 I* i: `0 t8 A2 v+ _: U/ K; f0 z
- L4 T9 o& G" f ?) c9 X" |' R 届时，我们有机会统一以太坊三个层级的序列化格式：执行层、共识层、智能合约调用 ABI。 5 S" b3 J) H6 e7 d( j( ~/ t; L- {# X! r: a$ \; T+ K' w
我提议使用 SSZ，因为 SSZ：7 ^: A% }. \* i
( }, u1 n5 Y( ~2 j: ?8 b
1． 易于解码：包括在智能合约内（因其基于 4 字节的设计和较少的边缘情况）。 % [) ^: Y7 M/ T2 @& a2 d" U6 P
2． 已在共识层广泛使用。 3 [+ R ~ v. i+ j% K + X1 \4 u+ o; l- n5 f& J 3． 与现有 ABI 高度相似：工具适配相对简单。' F1 } Z. D+ \# ]# @2 G* G6 c
( }8 M( H' w: b$ {9 n' [2 r+ K
已有向 SSZ 全面迁移的努力，我们应在规划未来升级时考虑并延续这些努力。' r3 K, x3 v! [# X% ~. t5 Y2 F
6 M5 h% D6 k/ ?8 C6 Y; N. @' u
9 S7 a. J; r2 K7 B; d o. U