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走進以太坊技術之路:瓶頸、困境和方案

一、以太坊目前存在的技術瓶頸
以太坊網路目前存在的主要問題是:可擴充套件性、智慧合約的安全性、共識協議與隱私性。
1. 可擴充套件性困境
2017年的以太坊養貓遊戲中,佔到整個以太坊16%的交易量,導致以太坊網路大面積擁堵。網路擁堵問題暴露出了以太坊區塊鏈亟需擴容的現狀。以太坊被設計成為一個區塊鏈平臺,允許任何人在平臺中建立和使用通過區塊鏈技術執行的去中心化應用,所以擴容問題關係到以太坊的生死存亡。
2.智慧合約的安全性
以太坊是一個開源的有智慧合約功能的公共區塊鏈平臺。區塊鏈上的所有使用者都可以看到基於區塊鏈的智慧合約,這會導致包括安全漏洞在內的所有漏洞都可見。如果智慧合約開發者疏忽或者測試不充分,而造成智慧合約的程式碼有漏洞的話,就非常容易被黑客利用並攻擊。2018年2月24日,新加坡和英國幾位研究員指出,3.4萬多份以太坊智慧合約可能存在容易被攻擊的漏洞,導致數百萬美元以太幣暴露在風險中,其中2365份屬於著名專案。

3. 共識協議與隱私性
以太坊可以作為區塊鏈2.0的代表,與其的權益證明機制(Proof of Stake,簡稱POS)密不可分。以太坊的釋出分成四個階段,即Frontier(前沿)、Homestead(家園)、Metropolis(大都會)和Serenity(寧靜),前三個階段以太坊共識演算法採用工作量證明機制(POW),在第四階段計劃切換至POS。第四階段還沒實現,什麼時間實現還未知。
隱私性和安全性其實是相互制約的兩個方面,兼顧安全性就要放棄一部分隱私性,二者的關係如何權衡與平衡是整個區塊鏈的難題。這不僅是以太坊的難題,更是整個區塊鏈技術的難題。
問題就擺在眼前,就像V神所說“只有更有深度的東西才能激發下一個增長點”,以太坊核心團隊能眾望所歸解決這些問題與難題麼?
二、以太坊的技術研究現狀


1.Casper
2018年6月3日,以太坊技術及應用大會上,V神分享了Casper與分片技術的最新進展。前幾天他又有最新表示:“我們接近完成以太坊2.0的Casper規則”。
Casper是以太坊選擇實行的POS共識協議,是一種基於保證金的經濟激勵共識協議,它集合了POS機制和拜占庭容錯演算法,可以疊加執行在POW區塊鏈上。
Casper的工作原理是(1)驗證者押下一定比例的他們擁有的以太幣作為保證金,然後開始驗證區塊;(2)如果該區塊被加到鏈上,然後驗證者們將得到一個跟他們的賭注成比例的獎勵;(3)如果一個驗證者採用一種惡意的方式行動、試圖做“無利害關係”的事,他們將立即遭到懲罰,他們所有的權益都會被砍掉。
V神表示,Casper將分階段部署,目前在第一階段,即實施的POS證明作為POW之上的一層已經完成,並已提交為以太坊改進提案。
2.分片技術

V神直言,分片技術馬上到來。
分片技術(Sharding)是以太坊網路的一種增強本身效能的改進方案,目的就是提升交易速度。POW機制之所以速度慢,就是因為每一個節點都需要處理系統裡面的每一筆交易,系統的處理能力就會被限制在一個節點的處理能力上。 分片技術的構想是每一筆交易只讓一小部分節點看到和處理,所有的節點可以同時平行處理更多的交易,分片技術協議需要在去中心化和安全性上做出極小的犧牲。

3. Plasma側鏈方案
V神發推文表示,目前至少有3個Plasma專案已接近完成,即將釋出!
Plasma對以太坊主鏈可擴充套件性的提高通過將大量交易和計算“下放”到側鏈來實現。
Plasma本質上是一系列執行在以太坊主鏈上的智慧合約,只需處理少量來自側鏈的請求,大多數情況下,海量的交易和計算都在側鏈上完成。不同於以太坊主鏈目前使用的POW共識演算法,側鏈將使用POS等TPS更高的共識機制。因此側鏈提供了可擴充套件性,而主鏈保證了安全性和去中心化。
綜上,不難看出,以太坊的技術團隊一直在努力前進著,並且它們所開發的技術和專案都代表著區塊鏈技術的尖端水平。至少在目前區塊鏈的世界裡,技術還是最根本的核心競爭力,技術開發的成果將決定以太坊未來的走勢。