Tytuł oryginału:The cryptographic world computer；Autor oryginału: Vitalik
Komplikacja｜Odaily Planet Daily（@OdailyChina）；Tłumacz｜Asher（@Asher_ 0210）
Często nazywamy Ethereum „blockchainem”, a to określenie łatwo może sugerować, że jest to zasadniczo ta sama technologia co Bitcoin stworzony przez Satoshiego w 2009 roku. Pod wieloma względami to prawda; nawet przyszłe „odchudzone Ethereum” (Lean Ethereum) budowane według ścieżki Strawmap zachowa niektóre podstawowe cechy blockchaina.
Jednak przez ostatnie piętnaście lat ta technologia bardzo się zmieniła, a w ciągu najbliższych trzech lat będzie się dalej rozwijać.Ethereum zmierza ku systemowi, który może zasadniczo różnić się od wczesnych blockchainów.
Dzisiejsze Ethereum obsługuje obliczenia ogólnego przeznaczenia i wykorzystuje mechanizm proof-of-stake. W łańcuchu istnieją już aplikacje wykorzystujące dowody zerowej wiedzy, a L2 zapewniają skalowanie i ochronę prywatności. Przyszłe Ethereum będzie mogło, zależnie od potrzeb aplikacji, wybierać między ogromną skalą obliczeń a w pełni ogólnym potencjałem obliczeniowym; bloki będą mogły być budowane wspólnie przez wiele stron na różne sposoby; mechanizm proof-of-stake zostanie dalej zoptymalizowany; dowody zerowej wiedzy będą również odgrywać kluczową rolę w warstwie podstawowej.
Patrząc na białą księgę Bitcoina, co zmieniło Ethereum?
Spoglądając wstecz na pierwotną białą księgę Bitcoina, a następnie porównując sekcja po sekcji Ethereum z 2015 roku, 2025 roku i wyobrażone Ethereum z 2030 roku, niemal każda część uległa istotnej zmianie.
Weźmy jako przykład autoryzację transakcji: wczesne blockchainy opierały się głównie na podpisach, a w przyszłości mogą również używać podpisów odpornych na komputery kwantowe lub dowodów zerowej wiedzy. Weryfikacja bloków również nie musi już polegać na pobieraniu wszystkich danych i ponownym wykonywaniu wszystkich obliczeń; można sprawdzić dostępność danych przez PeerDAS, a następnie zweryfikować SNARK. Proces wchodzenia transakcji do bloku, sposób obliczeń i przechowywania oraz to, co lekkie klienty mogą samodzielnie zweryfikować, bardzo różnią się od wczesnych blockchainów.
Niemal wszystkie kluczowe właściwości definiujące „blockchain” już się zmieniły lub wkrótce się zmienią：
- Sposób weryfikacji: od pobierania bloków i ponownego wykonywania, do próbkowania przez PeerDAS i weryfikacji SNARK;
- Mechanizm konsensusu: od PoW do PoS, a następnie do bardziej zoptymalizowanego PoS;
- Prawo do budowania bloków: od budowania bloków przez pojedynczego górnika do budowania z udziałem wielu stron.
Dlatego Ethereum po ukończeniu aktualizacji Lean nadal nazywane jest „blockchainem” w dużej mierze tylko z powodu historycznej nazwy. Zachowuje zarówno podstawowe idee zaproponowane przez Satoshiego, jak i wykorzystuje narzędzia kryptograficzne rozwinięte w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat badań naukowych. Narzędzia te w 2009 roku jeszcze nie istniały albo nie były dojrzałe.
Kryptografia nie jest jedyną ważną dziedziną. Również weryfikacja formalna, teoria baz danych, sieci peer-to-peer, teoria informacji i ekonomia odgrywają swoją rolę. Jednak postęp w tych dziedzinach nie zmienił podstawowego procesu wczesnych blockchainów. Wszyscy próbują wygenerować następny blok zgodny z regułami PoW; gdy komuś się to uda, rozgłasza blok, inni go pobierają i ponownie wykonują, i tak w kółko. Natomiast rozwój kryptografii zmienia sam ten proces.
Co zyskują użytkownicy, a co muszą zmienić deweloperzy?
Te zmiany technologiczne zmienią również kompromisy, przed którymi stają użytkownicy korzystający z sieci Ethereum.
Sieć Ethereum z 2015 roku mogła działać nieprzerwanie, opierać się cenzurze transakcji, zapewniać wykonywanie transakcji zgodnie z wcześniej zapisanymi regułami i nieodwracalność transakcji. Jednak te gwarancje wiązały się z wysokimi kosztami. Możliwości prywatności sieci były ograniczone, a potwierdzenie transakcji wymagało czasu. Jeśli użytkownik chciał samodzielnie weryfikować, musiał uruchomić dość wydajny węzeł, w przeciwnym razie musiał zaufać innym.
Wyobrażona sieć Ethereum w 2030 roku zachowa te gwarancje i dodatkowo dzięki FOCIL zapewni transakcjom wchodzenie do bloków w czasie rzeczywistym. W niektórych scenariuszach zapewniana przez nią ochrona prywatności może być silniejsza niż w przypadku serwera. Jednak obliczenia ogólnego przeznaczenia pozostaną drogie i trudne do pełnej ochrony prywatności. Wiele obliczeń specjalizowanych może być znacznie tańszych, a wiele aplikacji specjalizowanych może zapewniać silniejszą ochronę prywatności.
Potwierdzenie transakcji nadal wymaga czasu. W 2015 roku sieć Ethereum tworzyła blok mniej więcej co 17 sekund, a oczekiwanie na 12 potwierdzeń zajmowało około 200 sekund.Do 2030 roku pojedynczy slot może skrócić się do około 4–8 sekund, a osiągnięcie finalności będzie wymagało około 8–32 sekund.Użytkownicy nadal będą musieli sami uruchamiać węzły, aby uzyskać najpełniejsze gwarancje weryfikacji, ale wymagania dotyczące uruchamiania węzła będą znacznie niższe.
Jednocześnie sposób, w jaki deweloperzy organizują obliczenia, będzie bezpośrednio wpływał na koszty aplikacji. We wczesnych blockchainach ta sama ilość danych i obliczeń zwykle oznaczała podobny koszt. W przyszłości będzie inaczej: jeśli wszystkie operacje zostaną wepchnięte do jednej transakcji, która może być wykonywana tylko szeregowo, koszt będzie wysoki; jeśli rozpozna się zależności między krokami, pozwoli im działać równolegle lub agregować je przed wejściem do finalnego bloku, koszt można obniżyć.
To stopniowo zmieni projektowanie aplikacji Ethereum. W dłuższej perspektywie być może tylko informacje dotyczące zmian stanu i ich kolejności wykonania, które muszą być obsługiwane przez blockchain, będą musiały trafić do łańcucha. Inne treści mogą być agregowane wcześniej, pozwalając blockchainowi skupić się na własnej pracy.
Decentralizacja może również stać się przewagą wydajnościową
Być może najważniejszą zmianą jest to, że decentralizacja sieci przestaje być wyłącznie kosztem ponoszonym dla bezpieczeństwa i odporności. W nielicznych przypadkach może również stać się przewagą wydajnościową. Zdecentralizowana sieć może równolegle przechowywać więcej danych, a także równolegle wykonywać dużą ilość obliczeń, z których wiele może odbywać się w mempoolu. W niektórych przypadkach może również wzmacniać prywatność, ponieważ tylko zdecentralizowana sieć może skutecznie ukryć informacje takie jak to, skąd pochodzą dane i żądania.
To była wizja Ethereum w połowie lat 2010.Decentralizacja nie powinna służyć wyłącznie zwiększaniu odporności systemu, lecz powinna także pomagać systemowi się skalować.Skoro system scentralizowany może rozdzielać pracę między różnych uczestników, aby poprawić wydajność, system zdecentralizowany również powinien to potrafić.
Kluczowym brakującym wówczas warunkiem była weryfikacja. Po rozdzieleniu pracy trzeba potwierdzić, że każda jej część została wykonana poprawnie. Wczesne projekty próbowały używać losowo wybieranych komitetów, ale tworzenie komitetów było złożone, kosztowne i znacznie zwiększało opóźnienie; jeśli komitet zawiódł, nie było sposobu naprawy. Dziś nowoczesna kryptografia rozwiązała ten problem, a dodatkowy narzut związanych z tym rozwiązań maleje z miesiąca na miesiąc.
Opóźnienie to kolejny kierunek wart uwagi. Opóźnienie samego Ethereum nigdy nie będzie porównywalne z serwerem, ale infrastruktura zbudowana wokół niego być może tak. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli między użytkownikami a łańcuchem uda się zbudować silniejszą warstwę zdecentralizowaną, która sama nie jest łańcuchem, Ethereum będzie mogło uzyskać większe możliwości bez naruszania podstawowych właściwości łańcucha.
Od blockchaina do „kryptograficznego komputera świata”
W dalszej przyszłości Ethereum może czekać jeszcze jedna zmiana, mianowicie rozwój technologii zaciemniania (iO). W idealnym przypadku dostępna technologia zaciemniania może wyeliminować kompromis między prywatnością a ogólnością, pozwalając nieograniczonej liczbie uczestników na bezpieczny, szyfrowany udział w obliczeniach ogólnego przeznaczenia. Nawet słabsze formy technologii zaciemniania mogą być wykorzystane w scenariuszach takich jak szyfrowany mempool. Jednak zmiany omówione wcześniej w tym artykule nie muszą czekać, aż ta technologia dojrzeje.
To jest „kryptograficzny komputer świata”.Ethereum nie będzie już tylko księgą, do której ludzie wrzucają dane i obliczenia do wykonania, lecz stanie się architekturą łączącą blockchain, kryptograficzną prywatność i technologię weryfikacji oraz silne zdecentralizowane komponenty pozałańcuchowe.
Pełne zbudowanie takiego systemu wiąże się z wieloma wyzwaniami. Uczynienie dowodów zerowej wiedzy wystarczająco wydajnymi i bezpiecznymi nie jest łatwe, ale zakres tego problemu jest stosunkowo jasny, a obecnie jest on stale optymalizowany przy użyciu narzędzi AI. Trudniejszym problemem obejmującym cały system może być zarządzanie ogromnym stanem i umożliwienie różnym uczestnikom równoległego dostępu do tego stanu. Odpowiednie rozwiązania już się pojawiły, ale nadal wymagają ciągłego doskonalenia w miarę wyjaśniania się potrzeb przyszłych aplikacji.
Patrząc na ścieżkę Strawmap, planowany na przyszły rok fork Hegota może być ostatnim „zwykłym” forkiem Ethereum. Wykorzystywane w nim funkcje i technologia byłyby w przybliżeniu rozpoznawalne dla kogoś z 2015 roku. Późniejsze prace będą obejmować rekurencyjne STARK, zautomatyzowaną weryfikację formalną, wysoce zoptymalizowane algorytmy konsensusu oraz uczynienie tego wszystkiego odpornym na komputery kwantowe.
PeerDAS już zapoczątkowało przemianę Ethereum z prostego blockchaina w potężniejszy system. Po Hegocie ta przemiana stanie się głównym nurtem rozwoju Ethereum. Ostatecznie Ethereum ma szansę zapewnić obliczenia o wysokim poziomie bezpieczeństwa, tańsze, na większą skalę i bardziej prywatne niż kiedykolwiek wcześniej.
