太坊旨在成為全球賬本，需要可擴展性和韌性。本文聚焦協(xié)議簡單性的重要性，提出通過簡化共識層（3-slot 最終性、STARK 聚合）和執(zhí)行層（替換 EVM 為 RISC-V 或類似虛擬機）大幅降低復雜性，減少開發(fā)成本、錯誤風險和攻擊面。建議通過向后兼容策略（如鏈上 EVM 解釋器）平滑過渡，并統(tǒng)一糾刪碼、序列化格式（SSZ）和樹結構以進一步簡化。目標是讓以太坊共識關鍵代碼接近比特幣的簡單性，提升韌性和參與度，需文化上重視簡單性并設定最大代碼行數目標。

Fusaka 硬分叉計劃將 L2 數據的可用空間增加 10 倍，而當前提議的 2026 年路線圖也計劃為 L1 層帶來類似的大幅提升。與此同時，以太坊已完成向權益證明（PoS）的過渡，客戶端多樣性迅速提升，零知識（ZK）驗證、量子抗性研究也在穩(wěn)步推進，應用生態(tài)日益穩(wěn)健。

本文旨在聚焦一個同樣重要卻易被低估的韌性（乃至可擴展性）要素：協(xié)議的簡單性。

比特幣協(xié)議最令人贊嘆之處在于其優(yōu)雅的簡潔性：

1. 存在一條由區(qū)塊組成的鏈，每個區(qū)塊通過哈希與前一區(qū)塊相連。

2. 區(qū)塊的有效性通過工作量證明（PoW）驗證，即檢查哈希值的前幾位是否為零。

3. 每個區(qū)塊包含交易，交易花費的幣要么來自挖礦獎勵，要么來自之前的交易輸出。

僅此而已！即便是一個聰明的高中生也能完全理解比特幣協(xié)議的運作，而一個程序員甚至可以將其作為業(yè)余項目編寫一個客戶端。

協(xié)議的簡單性為比特幣（以及以太坊）成為可信、中立的全球基礎層帶來了諸多關鍵優(yōu)勢：

1. 易于理解：降低協(xié)議的復雜性，讓更多人能夠參與協(xié)議研究、開發(fā)和治理，減少技術精英階層主導的風險。

2. 降低開發(fā)成本：簡化協(xié)議大幅降低創(chuàng)建新基礎設施（如新客戶端、證明器、開發(fā)者工具等）的成本。

3. 減少維護負擔：降低長期協(xié)議維護的成本。

4. 減少錯誤風險：降低協(xié)議規(guī)范及實現中發(fā)生災難性錯誤的可能性，同時便于驗證不存在此類錯誤。

5. 縮小攻擊面：減少協(xié)議的復雜組件，降低被特殊利益集團攻擊的風險。

歷史上，以太坊（有時因我個人的決策）常常未能保持簡單，導致開發(fā)成本過高、安全風險增加以及研發(fā)文化的封閉性，而這些復雜性追求的收益往往被證明是虛幻的。本文將探討五年后的以太坊如何接近比特幣的簡單性。

簡化共識層

新的共識層設計（歷史上稱為 “信標鏈”）旨在利用過去十年在共識理論、ZK-SNARK 開發(fā)、質押經濟等領域的經驗，構建一個長期最優(yōu)且更簡單的共識層。相比現有信標鏈，新設計顯著簡化：

1. 3-slot 最終性設計：移除槽（slot）、周期（epoch）、委員會重組等概念，以及相關的高效處理機制（如同步委員會）。 3-slot 最終性的基本實現僅需約 200 行代碼，且相比 Gasper，安全性接近最優(yōu)。

2. 減少活躍驗證者數量：允許使用更簡單的分叉選擇規(guī)則實現，增強安全性。

3. 基于 STARK 的聚合協(xié)議：任何人都可成為聚合者，無需信任聚合者或為重復位域支付高昂費用。聚合密碼學的復雜性較高，但其復雜性被高度封裝，系統(tǒng)性風險較低。

4. 簡化 P2P 架構：上述因素可能支持更簡單、更穩(wěn)健的點對點網絡架構。

5. 重新設計驗證者機制：包括進入、退出、提款、密鑰轉換、 inactivity leak 等機制，簡化代碼行數并提供更清晰的保證（如弱主觀性周期）。

共識層的優(yōu)勢在于其與 EVM 執(zhí)行層相對獨立，因此有較大空間持續(xù)改進。更大的挑戰(zhàn)在于如何在執(zhí)行層實現類似簡化。

簡化執(zhí)行層

EVM 的復雜性日益增加，且許多復雜性被證明無必要（部分因我個人決策失誤）：256 位虛擬機過度優(yōu)化了如今已逐漸過時的特定密碼學形式，預編譯（precompiles）為單一用例優(yōu)化卻鮮被使用。

逐一解決這些問題效果有限。例如，移除 SELFDESTRUCT 操作碼耗費巨大努力，卻僅帶來較小收益。近期關于 EOF（EVM Object Format）的爭論也顯示出類似挑戰(zhàn)。

我最近提出一個更激進的方案：與其對 EVM 進行中等規(guī)模（但仍具破壞性）的更改以換取 1.5 倍的收益，不如向一個更優(yōu)、更簡單的虛擬機過渡，以實現 100 倍的收益。類似于 “合并”（The Merge），我們減少破壞性變更的次數，但使每次變更更具意義。具體而言，我建議將 EVM 替換為 RISC-V，或以太坊 ZK 證明器使用的另一種虛擬機。這將帶來：

1. 效率大幅提升：智能合約執(zhí)行（在證明器中）無需解釋器開銷，直接運行。Succinct 的數據顯示在許多場景下性能可提升 100 倍以上。

2. 簡單性大幅改進：RISC-V 規(guī)范相比 EVM 極其簡單，替代方案（如 Cairo）同樣簡潔。

3. 支持 EOF 的動機：如代碼分區(qū)、更友好的靜態(tài)分析、更大代碼大小限制等。

4. 更多開發(fā)者選擇：Solidity 和 Vyper 可添加后端以編譯到新虛擬機。若選擇 RISC-V，主流語言開發(fā)者也能輕松將代碼移植到該虛擬機。

5. 移除大部分預編譯：可能僅保留高度優(yōu)化的橢圓曲線操作（量子計算機普及后連這些也將消失）。

主要缺點是，與已準備就緒的 EOF 不同，新虛擬機的收益需較長時間惠及開發(fā)者。我們可通過短期實施高價值的 EVM 改進（如增加合約代碼大小限制、支持 DUP/SWAP17–32）來緩解這一問題。

這將帶來更簡單的虛擬機。核心挑戰(zhàn)在于：如何處理現有的 EVM？

虛擬機過渡的向后兼容策略

簡化（或在不增加復雜性的前提下改進）EVM 的最大挑戰(zhàn)在于如何平衡目標實現與現有應用的向后兼容性。

首先需要明確：以太坊代碼庫（即使在單一客戶端內）并非只有一種定義方式。

目標是盡量縮小綠色區(qū)域：節(jié)點參與以太坊共識所需的邏輯，包括計算當前狀態(tài)、證明、驗證、FOCIL（分叉選擇規(guī)則）及 “普通” 區(qū)塊構建。

橙色區(qū)域無法減少：若協(xié)議規(guī)范移除或更改某執(zhí)行層功能（如虛擬機、預編譯等），處理歷史區(qū)塊的客戶端仍需保留相關代碼。但新客戶端、ZK-EVM 或形式化證明器可完全忽略橙色區(qū)域。

新增的黃色區(qū)域：對理解當前鏈或優(yōu)化區(qū)塊構建非常有價值，但不屬于共識邏輯。

Etherscan 及部分區(qū)塊構建者支持 ERC-4337 用戶操作。若我們用鏈上 RISC-V 實現替換某些以太坊功能（如 EOA 及其支持的舊交易類型），共識代碼將顯著簡化，但專用節(jié)點可能繼續(xù)使用原有代碼進行解析。

橙色和黃色區(qū)域的復雜性是封裝復雜性，理解協(xié)議的人可跳過這些部分，以太坊實現可忽略它們，這些區(qū)域的錯誤不會引發(fā)共識風險。

橙色和黃色區(qū)域的代碼復雜性遠比綠色區(qū)域的復雜性危害小。

將代碼從綠色區(qū)域移至黃色區(qū)域的思路，類似于蘋果通過 Rosetta 翻譯層確保長期向后兼容的策略。

受 Ipsilon 團隊近期文章啟發(fā)，我提出以下虛擬機變更流程（以 EVM 到 RISC-V 為例，但也可用于 EVM 到 Cairo 或 RISC-V 到更優(yōu)虛擬機）：

1. 要求新預編譯提供鏈上 RISC-V 實現：讓生態(tài)系統(tǒng)逐步適應 RISC-V 虛擬機。

2. 引入 RISC-V 作為開發(fā)者選項：協(xié)議同時支持 RISC-V 和 EVM，兩種虛擬機的合約可自由交互。

3. 替換大部分預編譯：除橢圓曲線操作和 KECCAK（因需極致速度）外，用 RISC-V 實現替換其他預編譯。通過硬分叉移除預編譯，同時將該地址的代碼（類似 DAO 分叉）從空更改為 RISC-V 實現。RISC-V 虛擬機極其簡單，即使在此止步也凈簡化協(xié)議。

4. 在 RISC-V 中實現 EVM 解釋器：作為智能合約上鏈（因 ZK 證明器需要已進行）。在初始發(fā)布數年后，現有 EVM 合約通過該解釋器運行。

完成第 4 步后，許多 “EVM 實現” 仍將用于優(yōu)化區(qū)塊構建、開發(fā)者工具和鏈分析，但不再是關鍵共識規(guī)范的一部分。以太坊共識將 “原生地” 僅理解 RISC-V。

通過共享協(xié)議組件簡化

降低協(xié)議總復雜度的第三種方式（也最易被低估）是盡可能在協(xié)議棧的不同部分共享統(tǒng)一標準。不同協(xié)議在不同場景下做相同的事情通常毫無益處，但這種模式仍常出現，主要是因為協(xié)議路線圖的不同部分缺乏溝通。以下是幾個通過共享組件簡化以太坊的具體示例。

統(tǒng)一糾刪碼

我們在三個場景中需要糾刪碼：

1. 數據可用性采樣：客戶端驗證區(qū)塊已發(fā)布。

2. 更快的 P2P 廣播：節(jié)點接收 n/2 個片段后即可接受區(qū)塊，在延遲與冗余間取得平衡。

3. 分布式歷史存儲：以太坊歷史數據分片存儲，每組 n/2 個片段可恢復其余片段，降低單一片段丟失風險。

若在三種場景中使用同一糾刪碼（無論是 Reed-Solomon、隨機線性碼等），將獲得以下優(yōu)勢：

1. 最小化代碼量：減少總代碼行數。

2. 提高效率：若節(jié)點為某場景下載部分片段，這些數據可用于其他場景。

3. 確?？沈炞C性：所有場景的片段均可根據根驗證。

若使用不同糾刪碼，至少應確保兼容性，例如數據可用性采樣的水平 Reed-Solomon 碼與垂直隨機線性碼在同一域操作。

統(tǒng)一序列化格式

以太坊的序列化格式目前僅部分固化，因數據可按任意格式重新序列化和廣播。例外是交易簽名哈希，需規(guī)范格式進行哈希。未來，序列化格式的固化程度將因以下原因進一步提高：

1. 完全賬戶抽象（EIP-7701）：交易完整內容對虛擬機可見。

2. 更高的 Gas 限制：執(zhí)行層數據需放入數據塊（blobs）。

屆時，我們有機會統(tǒng)一以太坊三個層級的序列化格式：執(zhí)行層、共識層、智能合約調用 ABI。

我提議使用 SSZ，因為 SSZ：

1. 易于解碼：包括在智能合約內（因其基于 4 字節(jié)的設計和較少的邊緣情況）。

2. 已在共識層廣泛使用。

3. 與現有 ABI 高度相似：工具適配相對簡單。

已有向 SSZ 全面遷移的努力，我們應在規(guī)劃未來升級時考慮并延續(xù)這些努力。

統(tǒng)一樹結構

若從 EVM 遷移到 RISC-V（或其他可選的最小虛擬機），十六進制 Merkle Patricia 樹將成為證明區(qū)塊執(zhí)行的最大瓶頸，即使在平均情況下也是如此。遷移到基于更優(yōu)哈希函數的二叉樹將顯著提升證明器效率，同時降低輕客戶端等場景的數據成本。

遷移時，應確保共識層使用相同的樹結構。這將使以太坊的共識層與執(zhí)行層可通過相同代碼訪問和解析。

從現在到未來

簡單性在許多方面類似于去中心化，二者均為韌性目標的上游。明確重視簡單性需要一定的文化轉變。其收益往往難以量化，而額外努力和放棄某些耀眼功能的成本卻立竿見影。然而，隨著時間推移，收益將愈發(fā)顯著?—?— 比特幣本身就是絕佳例證。

我提議效仿 tinygrad，為以太坊長期規(guī)范設定明確的最大代碼行數目標，使以太坊共識關鍵代碼接近比特幣的簡單性。處理以太坊歷史規(guī)則的代碼將繼續(xù)存在，但應置于共識關鍵路徑之外。同時，我們應秉持選擇更簡單方案的理念，優(yōu)先選擇封裝復雜性而非系統(tǒng)性復雜性，并做出提供清晰屬性和保證的設計選擇。

以上就是Vitalik分析：如何讓5年后的以太坊變得像比特幣一樣簡單的詳細內容，更多關于虛擬機過渡的向后兼容策略的資料請關注腳本之家其它相關文章！