精益以太坊(ETH):展望以太坊的下一个十年

关键要点

• 7月31日，以太坊基金会研究员贾斯汀·德雷克（Justin Drake）发布了“精益以太坊”路线图，为以太坊未来十年的发展划下重点。
• 这份路线图堪称激进：它计划将所有密码学原语过渡到基于哈希的机制，以实现量子抗性；同时，共识层、数据层和执行层也将迎来根本性的重新设计，目标直指极高的可扩展性。
• 以太坊的“精益”策略——通过彻底改造核心组件来应对量子威胁——与Sui的“胖”策略形成了鲜明对比。后者选择用最小的改动来保留现有功能。

1. 宣布“精益以太坊”

7月31日，恰逢以太坊十周年，基金会研究员贾斯汀·德雷克正式发布了名为“精益以太坊”的路线图。这份路线图以一篇简短的博客文章形式呈现，每个领域只有两三句话的概要说明，但每个要点背后都浓缩了大量有待深挖的细节。接下来，我们就逐层拆解这份路线图的实质内容。

1.1 增强量子密码抗性

路线图第一个提及的，也是以太坊最大的价值所在：自创世区块以来从未中断的稳定性。正是这种连贯性，吸引了迄今为止最大规模的机构资本流入。这一成就得益于以太坊过去十年间始终优先考虑网络去中心化和节点轻量化。要想实现近期提出的“1万亿美元安全性”目标，这个核心价值必须保留。

但这个愿景背后，一个关键变量正在加速逼近——量子计算。谷歌的Willow量子计算机已实现105个量子比特，NIST也建议在2030年前逐步淘汰现有密码算法，并在2035年前全面过渡到量子抗性标准。以太坊目前使用的ECDSA和BLS签名，都基于椭圆曲线密码学，众所周知，它们容易受到量子计算机Shor算法的攻击。整个Web3圈子已经讨论这个问题多年，Vitalik也在以太坊研究论坛上详细讨论过——如果在升级到量子抗性算法之前就发生了量子攻击，可以通过硬分叉采取哪些应急措施。

但显然，以太坊最终必须完成向量子抗性密码算法的升级。Vitalik在2023年曾提到，这项工作将在以太坊长期路线图的“Splurge”阶段进行。此前，外界并不清楚会采用哪些密码技术或进行哪些更改。德雷克的路线图则给出了一个非常激进的方案：将所有密码原语过渡到基于哈希的系统。

为什么是哈希？虽然量子计算机能高效破解RSA和椭圆曲线这类公钥密码学，但对付哈希函数就没那么顺手了。尽管量子计算能加速暴力破解，但通过增加哈希长度来提升安全级别，足以应对这个威胁。基于哈希的签名方案（例如SPHINCS+、Lamport）已被证明具有量子抗性。更重要的是，基于哈希的密码学不仅是目前已知最简单的密码学形式，它的简洁性还为重新构建共识层、数据层和执行层提供了极大的灵活性。

1.2 通过全面链重设计实现极高可扩展性

路线图的第二个支柱是极高的可扩展性。德雷克提出了一个相当大胆的目标：以太坊网络每秒1千兆gas，Layer 2每秒1太兆gas。换算成交易吞吐量，相当于以太坊每秒约1万笔交易，Layer 2每秒约100万笔——而以太坊当前的水平大约是30 TPS。这几乎可以说是另一个维度的性能追求。德雷克的方案是通过重新设计以太坊的三大核心层——执行层、共识层和数据层——来实现这一激进的性能跃迁。

1.2.1 共识层：实施Beam Chain

共识层的目标，是实施德雷克去年在Devcon会议上提出的Beam Chain。他认为，当前的Beacon Chain在设计上优先考虑安全性，导致性能相关的更新成为瓶颈。要对共识层进行彻底的从头设计，才能从根本上解决Beacon Chain设计中的遗留问题。此外，他呼吁积极采用快速发展的SNARK证明和zkVM，目标是至少将区块生产和最终确定速度提升3倍。

Beam Chain路线图涉及多个问题，但核心目标是把当前Gasper共识机制中的多个委员会合并为一个大型委员会，将最终确定时间缩短至12秒，区块生产时间压缩到4秒。这需要极其轻量化的状态验证，而SNARK证明和zkVM正是完成这关键拼图的工具。状态管理和签名机制预计也将发生重大变化，逐步过渡到基于SNARK的系统。值得注意的是，德雷克去年在宣布Beam Chain路线图时曾强调这是他作为个人的研究提议，但“精益以太坊”路线图的发布，意味着Beam Chain的实施将正式落地。

1.2.2 执行层：引入RISC-V

执行层同样面临不小的变动。德雷克提出，要对EVM进行彻底重新设计，采用对SNARK友好的指令集，同时保持与现有智能合约的兼容性。他还提到了RISC-V，将其作为潜在的替代执行环境，这也意味着自2024年以来Vitalik Buterin一直讨论的基于RISC-V的执行环境，很可能将走向具体化。

RISC-V是一种开源指令集架构，与EVM的256位基于堆栈的架构相比，其32/64位基于寄存器的架构要轻量得多。每个RISC-V指令都能转化为简单、可预测的约束，基于RISC-V构建执行环境可以显著缩短以太坊执行的证明生成时间。如果所有执行都被设计为能自动生成零知识证明，节点就无需重新执行也能对状态转换的准确性充满信心。此外，这种过渡将完全兼容现有智能合约，开发者仍可以使用现有的工具和语言。

1.2.3 数据层：克服Blob限制

通过EIP-4844引入的当前Blob系统虽然大幅降低了L2成本，但它仍存在根本性的限制。固定128KB的大小缺乏灵活性，KZG承诺容易受到量子计算机的攻击，当前每个区块6个Blob的目标（在Pectra升级后）也远远无法满足未来的需求。“精益以太坊”路线图从多个角度来解决这些限制。首先，通过前面提到的基于哈希的承诺来替代现有的KZG，确保量子抗性。其次，允许可变Blob大小，最大化成本效率，让Layer 2链只需存储它们实际需要的数据量。最后，改进了数据可用性采样方法，使节点无需下载完整数据也能验证可用性，这为后续大幅增加Blob数量奠定了基础。

2. 我们现在处于什么阶段？

随着“精益以太坊”的发布，leanroadmap.org网站也已上线，用户可以实时跟踪路线图的实施进度。根据网站信息，向以太坊社区传递升级需求的阶段已接近尾声，预计到2026年初将完成任务的优先级排序和实施准备工作。贾斯汀·德雷克在去年宣布Beam Chain路线图时曾估计实施可能需要长达5年时间，而从目前的“精益以太坊”路线图来看，目标是2029年初完成测试。考虑到Beam Chain原本只涵盖共识层变更，现在需要更新共识、执行和数据所有组件的全新路线图，推进速度预计会非常快。该网站不仅追踪上述图表，还追踪所有更新所需组件的详细进度，为整个以太坊社区——不仅仅是开发者——提供可见性。这传递了一个信号：“精益以太坊”并非遥不可及的蓝图，而是几年内就将成为现实的未来。

3. 精益以太坊 vs. Pat Sui：量子计算时代的不同策略

“精益以太坊”路线图，很大程度上是以太坊对Solana、Sui这些高性能下一代区块链的回应。这些链从一开始就以高吞吐量为目标设计，而以太坊作为先行者，背负着技术债务，同时还要坚守去中心化和安全的核心价值，想在性能上做大胆改进并不容易。这份路线图之所以意义重大，不只是因为以太坊终于加入了吞吐量竞赛，更在于它选择了一条完全不同于过往的道路——不是做增量修补，而是对整条链进行结构性重组，既提升性能，也增强安全性。

一个值得注意的对比是，德雷克选择了“压缩”整条链（让它更精简），而不是在重构时添加新的功能。老牌系统通常的做法是在现有结构上不断“打补丁”，但这份路线图采取了完全相反的方向：重新思考一切，并尽可能简化一切。这听起来有点像是在主动消除技术债务，为一次新的飞跃做好准备。从行业视角来看，这体现了一个老牌项目敢于自我迭代的魄力。

相比之下，Sui去年4月公布的后量子策略，则展示了后来者能采用的“Pat协议”哲学的精髓。Sui计划在签名方案、哈希函数和zkLogin等多个领域引入量子抗性密码学，针对每个用例的性能要求采用不同的密码机制，同时进行谨慎的更新以保持与现有实现的兼容。此外，Sui于28日刚刚宣布了一种内部研发的量子抗性密码机制，值得注意的是，这是为基于EdDSA的链（如Sui、Solana和Cosmos）提供向后兼容性的第一个量子抗性路径。用户无需变更钱&包地址或密钥，就能获得量子抗性升级。

当然，在保留现有实现的同时引入量子抗性密码学，通常会导致性能下降——比如验证时间和数据大小的显著增加。但Sui计划通过批量验证优化等技术来缓解这一问题，优先考虑最大化保留现有的用户体验。这得益于Sui从设计之初就非常强调性能和密码学兼容性，最大限度地减少了替换密码机制时可能出现的技术问题。Sui相比其他链已经具备的压倒性性能，也是它能采用“Pat协议”策略来实现量子抗性的重要前提。

以太坊和Sui应对量子时代的策略，从两个完全不同的起点出发，但有趣的是，它们共享了一个核心洞察：两者都将量子计算威胁看作是重新思考区块链底层的机会，而不仅仅是技术挑战。以太坊的激进重新设计证明，运行超过10年的系统也能从零开始重新思考；Sui的务实做法则展示了创新和稳定性可以并行不悖。

十年后回头看，这两种为量子计算时代做好准备的方法，最终标志着整个区块链生态系统的成熟。目标不再是简单地打造“更快的链”或“更安全的链”；每个项目都在用自己的哲学和愿景为未来做准备。这种多样性本身就是增强整个生态韧性的最好方式。无论是以太坊的路径还是Sui的路径，都在推动整个行业走向更好的Web3未来。