引介 | ETH 1.0 需要为 ETH 2.0 提供什么支持?
新的疆域
ETH 2.0 Phase 0(又称 “信标链”)的主网预计将于今年晚些时候上线。眼下,我们应该思考这样一个问题:现有网络可以做些什么来推动新的系统平滑上线?我们可以想象出一些令人振奋的应用场景,可以(在 ETH 1.0 并入 ETH 2.0 之前)利用两个网络之间的互操作性,但是事实表明,如果不能修改 EVM(以太坊虚拟机)来适应 ETH 2.0 系统使用的新密码学元件,这些应用就将受阻。在此我希望为这些新的密码学元件提供概要的说明,并解释为什么将其整合进 EVM 有助于我们在 Eth1 在迁移之前也能利用新系统的功能。
ETH 1.0 少了什么?
以太坊区块链上的所有数据都是公开的,因此我们必须使用密码学签名来确保特定交易反映相关方的诉求。以太坊所使用的签名方案是以椭圆曲线为基础的,使用的是名为 secp256k1 的曲线 。这条曲线上的点被用于名为 ECDSA 的 签名方案 ,为我们的密码学签名赋予我们所期望的属性。
- https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_curve_point_multiplication ,该椭圆曲线的属性提高了 ECDSA 签名方案的安全性-
尽管基于 secp256k1 的 ECDSA 签名方案已经经过了多年的使用测试,但是二者的定义标准分别只有 20 和 10 年左右的历史。ETH 2.0 采用了较为新颖的构造,利用了密码学方面的新进展。ETH 2.0 系统中的验证者(类似 ETH 1.0 的矿工)使用 BLS 签名方案 ,以另一种名为 BLS12-381 的 椭圆曲线 为基础。(请注意,“BLS” 是缩写,这三个字母分别来自三位提出者的名字!)ETH 2.0 之所以采用这种新技术,主要是因为它可以高效地将多个签名聚合到一个签名中,直接促进 ETH 2.0 安全性的参与可行性。欲知更多信息,请参见 Carl Beekhuizen 的 文章 ,了解 ETH 2.0 中签名聚合的重要性(编者注:见文末超链接《Eth2 Staking 指南 #2》)。
虽然 BLS 签名对 Eth2 有很多好处,但是我们遇到的问题是,ETH 1.0 本身并不支持这种新的密码学元件,而且其底层数学逻辑对计算要求很高,致使我们无法在 EVM 中实行 BLS 签名。幸运的是,我们可以将计算逻辑添加为 “预编译” 部分,以此规避 EVM 在性能上的局限性 —— 通过硬编码算法让原生实现在 EVM 解释器之外被智能合约调用。
如何实现预编译?
以太坊协议的预编译部分属于稀缺资源,因此仅留给社区认为重要的计算逻辑。此外,预编译需要通过硬分叉来部署(因为它们会改变 EVM 的语义),因此协调成本很高。幸运的是,在当前的 EIP-2537 草案中,我们可以看到这些 BLS 预编译的相关工作正在推进。 EIP-2537 包括对 BLS12-381 曲线运算的预编译,以及 BLS 算法方案中使用的另一个被称为 “映射至曲线(map to curve)” 的高成本操作。如果你深入研究 BLS 算法方案的数学原理,你会发现需要利用某个机制才能将(你想要签署的)某个消息通过 “映射至曲线” 操作转化为椭圆曲线上的点。
预编译为我们带来了什么?
EIP-2537 预编译会通过提高保证金合约用户体验来帮助 ETH 2.0 上线,并为在 ETH 1.0 内构建 ETH 2.0 轻客户端奠定基础。BLS12-381 曲线本身可用于构建 zk-SNARKs ,连同其他区块链中使用的 BLS 为实现这些网络之间的互操作性铺平道路。
- 保证金合约用户体验
- 在 EVM 内构建的 ETH 2.0 轻客户端
激动归激动,不过要注意的是,在 EVM 内构建轻客户端来作为一种智能合约(而不是在 ETH 1.0 客户端层面实现轻客户端)或许不是让 ETH 1.0 理解 ETH 2.0 的最佳方法。此外,对 “双向桥梁” 的最新研究表明,考虑到 ETH 1.0 和 ETH 2.0 网络的其他安全参数,这种方法并不可行(还不如将 ETH 1.0 的状态分叉然后放到 ETH 2.0 分片上)。话虽如此,现在打好基础没什么坏处,而且随着后续研究的推进,ETH 1.0 和 ETH 2.0 的合并策略有可能改变。
- zk-SNARKs
- 其他网络
宜早不宜迟
EIP-2537 中提议的所有用途都不会阻碍 ETH 2.0 上线。而且,保证金合约的优化方案会带来很好的效果;我们越早为互操作性奠定基础,就能越早开始创建这类应用的原型。该 EIP 有可能会放到接下来的以太坊柏林硬分叉中。如果你也想出一份力的话,可以在你喜欢的客户端上支持 EIP-2537 的实现 :) 。
感谢 Kobi Gurkan 和 Alex Vlasov 的审阅。
(完)
原文链接: https://medium.com/@ralexstokes/what-eth2-needs-from-eth1-over-the-next-six-months-86b01863746 作者: Alex Stokes 翻译&校对: 闵敏 & 阿剑
本文由原作者授权 EthFans 翻译及再出版。
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