Vitalik：以太坊2.0可以实现每秒10万笔交易

7月24日， 2021世界区块链大会·杭州正式开幕。本届大会以“无限未来”为主题，汇聚全球的100+区块链、加密货币行业头部创业者、研究者，以胸怀万里世界的姿态，共同放眼无限未来的行业想象。本次大会由杭州时戳信息科技有限公司（巴比特）主办，杭州未来科技城管委会等机构支持。

以太坊联合创始人Vitalik Buterin发表题为《以太坊进入2.0之后，会发什么？》的演讲。Vitalik表示，在ETH1和ETH2合并初期，将会执行一些较小的升级，引入分片，搭配Rollup，理想状态下可实现每秒10万笔交易；而在合并的中后期，以太坊会倾向于做出共识算法层面的改进，让协议变得更简单，同时部署零知识证明以及抗量子计算等密码学技术。

Vitalik还提到，以太坊的基本技术愿景是试图在短期内快速改进，并在长期内稳定下来。未来的以太坊将由layer 1主攻去中心化，layer 2进行大量的创新，从而做到让以太坊协议变得更简单，也更方便使用。

以下为巴比特整理的演讲全文：

现场的朋友大家好，很高兴能应巴比特邀请，参加正在杭州余杭未来科技城召开的世界区块链大会。很遗憾，由于疫情的关系，我没有办法到现场。但是我希望今天可以跟大家分享一些以太坊的最近的研究和技术的发展。

今天我要讲的是合并之后会发生什么。

我们已经讨论了很多接下来的半年左右的时间里即将发生的事情。柏林硬分叉已经完成，这是在4月份完成的。不久之后，我们在PoS链上进行Altair升级。接下来是在现有的PoW链上进行伦敦分叉。

在某个时候，也许半年后, 也许会更久，我们将能够见证两条链合并。也就是PoW链完成了它的使命，PoW链上的一切都转移到PoS链上。

但我们今天讨论的是之后发生的事情。那么合并完成后会发生什么呢？在那之后以太坊协议会有哪些升级？

合并初期：清理分叉

合并之后的第一件事将是——我把它称为合并后的清理分叉。简单来说，合并是以尽可能快的方式完成的，所以合并是相当简单的。有很多事情是实现合并的硬分叉所做不到的。例如，它不支持提款，这就是一个很好的例子。现阶段，如果你在PoS系统中存入了资金，你没有办法把它取出来。合并之后，你还是没有办法把它拿出来。取出你的存款和你的奖励，这将在合并后的第一次硬分叉后才能实现。

除此之外, 一些不同的技术改进正在移除一个称为ETH1数据投票的机制。这是PoS正在使用的机制，用于与PoS链交互，改变串行化的执行层，移除RLP交易格式并且添加SSZ交易格式，同意客户端应在合并之前停止尝试下载PoW链。也就是说, 简化客户端，删除大量不再需要的代码，添加一些操作码以获取更多有关PoS改进的信息。

在合并的同时，有很多小的改进。但为了确保合并更快地完成，我们要推迟到合并完成之后再做。

在此之后, 分片是下一个重大的改进。这是一个数据分片（图1）。我们添加的分片有64个，每个分片将有512KB的区块，每个分片每12秒出一个区块。而这些区块只是包含数据，分片内部没有执行任何交易。这些分片的目的是提供更多的数据空间，以允许Rollup使用这些空间，从而具备更高的可延展性。

（图1：数据分片图示）

现阶段, Rollup可以扩展到每秒大约4000到5000笔交易。假设整个以太坊生态都可以用上Rollup，但有了数据分片，我们可能有20到50倍更多的空间。Rollup有可能达到每秒10万笔交易，未来甚至更多。分片首先会添加一些基础的安全性，然后再增加更多的安全性，然后分片会迎来越来越多的改进。

有关数据可得到性的验证，我们提出并开发这项技术旨在提高分片的安全性，主要是让节点自己验证分片中的数据实际上已经发布，而无需节点下载所有数据。如果你搜索数据可得到性的验证这个词，可以在网上查到很多关于这方面的信息。在我看来，这是一项非常迷人的技术。对于提高分片的安全性以及确保提高的扩展性和增加的数据量作为分片网络上过去的规则不会导致区块被接受的风险非常重要。没有人可以访问数据，因为这会破坏关联性，也会破坏应用。所以这普遍加强了分片的安全性还有其他的安全改进。

这些只是几种不同的密码技术（图2），他们有一些精致的名字。比如单一的秘密领导者选举、可验证的延迟函数和托管证明。我没有时间去详细解释这些概念，就简单说明一下吧。

（图2：更多的安全升级）

单一的秘密领导者选举让人们很难知道未来区块的提交者将会是谁。这使得攻击网络变得更加困难。因为如果你想阻止某些区块发布，但是你无法知道自己要去攻击哪些节点。

可验证的延迟函数在以太坊中创建随机性。

更安全的托管证明迫使节点真正保存并验证区块数据，所以托管证明可以提高去中心化。降低了使用中心化服务来运行节点的用户的风险，所以也很重要。

有关对执行层的一些改进，执行层是系统中处理交易、以太坊虚拟机、智能合约以及账户的部分。

我们通过延长地址将地址长度从20个字节增加到32个字节。Verkle树是为了尽可能混合无状态客户端。无状态客户端指的是无需在本地存储区块链状态就可以验证链的客户端，因此无需在本地存储所有账户和合约。反之, 无状态客户端可以接收并验证包含部分状态信息的区块。因此只有在特定区块中访问的账户和合约以及一个证明，即包含在这一区块中的账户实际上是有效的，并且它们在特定时间是正确的状态。这也是一项非常令人着迷的技术，可以在完成区块验证的同时，不需要节点占据任何硬盘驱动器空间。

状态失效是另一种针对以太坊日益严重的状态问题的解决方案。这意味着客户端不再需要存储近期未被访问的账户、存储空间以及其他对象。反之, 试图获取这些对象的人只需要见证人，所以他们需要提供证据才能恢复这些数据。

账户抽象化是一项提高智能合约钱包和其他一些应用程序易用性的技术。它可以让智能合约钱包的使用变得像使用现有普通账户一样简单。其具体用例有多签钱包、社交恢复钱包和许多其他用例。

有不同的方式可以做到这一点，我们正在探索所有可能的方式，试图真正完成这一点，包括以特定形式完成以太坊虚拟机改进指的是改进以太坊虚拟机，以使其能够添加或实现更高级形式的密码学。从而更有效地消除对预编译的需要，最终达到简化协议的目的。

很多……实际上也没有那么多改进，但一些对以太坊虚拟机的改进非常重要，这就是在不久的将来将会实现的。

合并中后期：算法更新+抗量子计算

我们也可以讨论一下长期来看会发生什么。可能是从现在开始的2到5年，又或许是更多年之后，有几个点需要提及。

一个是继续改进以太坊的共识算法，我们需要CBC Casper。我们也在考虑其他一些事情，但基本上只是继续提高以太坊共识协议的简易性效率和安全性。

ZK-Snarks或者零知识证明是非常重要和非常强大的技术。ZK-Snarks的原理是，它们是一段段证明，能够证明一个区块中的所有内容都经过了正确的计算。所有的交易都是有效的，整个区块都是有效的，这段证明也可以快速得到验证。即使一个区块非常大、非常复杂，证明这个区块是正确的需要大量的计算，生成这段证明需要很长时间，但是一旦生成了证明，这段证明就可以很快得到验证。

Snarks有很多用例。我们可以Snark信标链，Snark PoS链，使其更容易验证和参与；我们可以Snark以太坊虚拟机或延展以太坊虚拟机的其他虚拟机，更轻松地为分片添加完整的智能合约功能。如果我们想要做到这一点的话，我们可以为很多事情添加零知识证明。如果我们添加了零知识证明，这就会让运行以太坊节点变得更简单。任何人都可以验证以太坊区块是正确的，它将使攻击网络变得更加困难。

至于抗量子安全，这也是非常重要的事情。量子计算机就要来了，它们将在某个时候出现，不会很快, 但肯定是在未来的某个时候。在量子计算机面前保证安全性无疑是非常重要的。对于量子安全，好消息是解决方案是存在的，可以对协议进行一些更改，以使协议在量子计算机面前更加安全。

我们可以用一些抗量子的密码学。而最好的抗量子的密码学实际上是哈希。即使在今天，SHA 256和SHA 3等哈希函数已经可以做到抗量子计算了。我们可以做的是，用基于哈希的加密技术取代现有的加密技术，用Starks来取代Snarks；我们可以用聚合签名来取代BLS签名，聚合签名采用了Starks同类技术；我们可以用使用Starks技术的默克尔树取代前面讨论过的verkle树，让无状态客户端的证明变得更小。我们基本上可以用Starks取代一切，可能可以用格密码取代一些东西。以太坊基金会有一个密码学团队，他们也越来越多地在关注基于格密码的技术。

但这些事情都只可能在未来5到15年发生，因此在短期内无需担心。但是当这成为一个问题的时候，我们已经知道需要做出什么样的改变。上述这些都是一些长期的改进，到了那个时候，这些改进已经基本完成了。

以太坊的未来：layer 1稳定+layer 2创新

我认为以太坊的基本技术愿景是试图在短期内快速改进，并在长期内稳定下来。因为从长远来看，我认为区块链确实需要安定下来，变得更加稳定，确实需要向用户做出更多的保证，保证事情不会发生变化，这样用户才能感到安全并在此基础上做出发展。但在短期内，这些技术都已经被开发出来了。

在比特币出现之后，甚至在以太坊的初始版本出现之后，这项技术非常强大。它可以真正提高以太坊的安全性，提高以太坊的可扩展性以及隐私性等等所有属性。能够添加这些属性真的很重要，只有这样，区块链才可以更安全，我们就不会有非常高的交易费用；只有这样，区块链用起来才更简单。

随着时间的推移, 人们的期望是一旦区块链本身具备足够的功能，任何事都可以在layer 2完成。layer 1还有改进的空间，但在layer 2可以做更多的事情。layer 1可以专注于去中心化，最终layer 2将会是最多创新发生的地方，但我们还没到那一步。我认为两年后，我们会更接近这个目标。

但现在, 在合并之后，所有的改进都是为了改善以太坊协议的可扩展性并且让以太坊协议用起来更简单，同时也更安全。

这些都是非常重要的，但这些都是同时进行的。有团队在做PoS，也有团队负责合并事宜，有团队在做分片，有团队在做账户抽象化，还有团队做verkle树，还有很多项目在做layer 2扩容，并继续提高以太坊的可扩展性。Optimism就是其中之一，并在最近启动了对Uniswap的支持。扩容正在进行，而且推进得越来越快。

我认为在未来的2到3年里，我们会看到使用以太坊会变得更加便宜，我们将会看到更多不同种类的应用使用以太坊，以太坊生态系统将变得更加有趣。谢谢大家！