走进以太坊技术之路:瓶颈、困境和方案

一、以太坊目前存在的技术瓶颈
以太坊网络目前存在的主要问题是:可扩展性、智能合约的安全性、共识协议与隐私性。
1. 可扩展性困境
2017年的以太坊养猫游戏中,占到整个以太坊16%的交易量,导致以太坊网络大面积拥堵。网络拥堵问题暴露出了以太坊区块链亟需扩容的现状。以太坊被设计成为一个区块链平台,允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用,所以扩容问题关系到以太坊的生死存亡。
2.智能合约的安全性
以太坊是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。区块链上的所有用户都可以看到基于区块链的智能合约,这会导致包括安全漏洞在内的所有漏洞都可见。如果智能合约开发者疏忽或者测试不充分,而造成智能合约的代码有漏洞的话,就非常容易被黑客利用并攻击。2018年2月24日,新加坡和英国几位研究员指出,3.4万多份以太坊智能合约可能存在容易被攻击的漏洞,导致数百万美元以太币暴露在风险中,其中2365份属于著名项目。

3. 共识协议与隐私性
以太坊可以作为区块链2.0的代表,与其的权益证明机制(Proof of Stake,简称POS)密不可分。以太坊的发布分成四个阶段,即Frontier(前沿)、Homestead(家园)、Metropolis(大都会)和Serenity(宁静),前三个阶段以太坊共识算法采用工作量证明机制(POW),在第四阶段计划切换至POS。第四阶段还没实现,什么时间实现还未知。
隐私性和安全性其实是相互制约的两个方面,兼顾安全性就要放弃一部分隐私性,二者的关系如何权衡与平衡是整个区块链的难题。这不仅是以太坊的难题,更是整个区块链技术的难题。
问题就摆在眼前,就像V神所说“只有更有深度的东西才能激发下一个增长点”,以太坊核心团队能众望所归解决这些问题与难题么?
二、以太坊的技术研究现状
1.Casper
2018年6月3日,以太坊技术及应用大会上,V神分享了Casper与分片技术的最新进展。前几天他又有最新表示:“我们接近完成以太坊2.0的Casper规则”。
Casper是以太坊选择实行的POS共识协议,是一种基于保证金的经济激励共识协议,它集合了POS机制和拜占庭容错算法,可以叠加运行在POW区块链上。
Casper的工作原理是(1)验证者押下一定比例的他们拥有的以太币作为保证金,然后开始验证区块;(2)如果该区块被加到链上,然后验证者们将得到一个跟他们的赌注成比例的奖励;(3)如果一个验证者采用一种恶意的方式行动、试图做“无利害关系”的事,他们将立即遭到惩罚,他们所有的权益都会被砍掉。
V神表示,Casper将分阶段部署,目前在第一阶段,即实施的POS证明作为POW之上的一层已经完成,并已提交为以太坊改进提案。
2.分片技术
V神直言,分片技术马上到来。
分片技术(Sharding)是以太坊网络的一种增强本身性能的改进方案,目的就是提升交易速度。POW机制之所以速度慢,就是因为每一个节点都需要处理系统里面的每一笔交易,系统的处理能力就会被限制在一个节点的处理能力上。 分片技术的构想是每一笔交易只让一小部分节点看到和处理,所有的节点可以同时平行处理更多的交易,分片技术协议需要在去中心化和安全性上做出极小的牺牲。

3. Plasma侧链方案
V神发推文表示,目前至少有3个Plasma项目已接近完成,即将发布!
Plasma对以太坊主链可扩展性的提高通过将大量交易和计算“下放”到侧链来实现。
Plasma本质上是一系列运行在以太坊主链上的智能合约,只需处理少量来自侧链的请求,大多数情况下,海量的交易和计算都在侧链上完成。不同于以太坊主链目前使用的POW共识算法,侧链将使用POS等TPS更高的共识机制。因此侧链提供了可扩展性,而主链保证了安全性和去中心化。
综上,不难看出,以太坊的技术团队一直在努力前进着,并且它们所开发的技术和项目都代表着区块链技术的尖端水平。至少在目前区块链的世界里,技术还是最根本的核心竞争力,技术开发的成果将决定以太坊未来的走势。

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