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title: 面向未來的以太坊
description: 不論未來如何發展,這些升級可鞏固以太坊作為有韌性的去中心化基礎層的地位。
title: "面向未來的以太坊"
description: "不論未來如何發展,這些升級可鞏固以太坊作為有韌性的去中心化基礎層的地位。"
lang: zh-tw
image: /images/roadmap/roadmap-future.png
alt: "以太坊開發藍圖"
Expand All @@ -11,28 +11,43 @@ template: roadmap

## 抗量子性 {#quantum-resistance}

當量子計算成為現實的時候,有一部分用於保護當今以太坊的[密碼學技術](/glossary/#cryptography)將會受到攻擊。 儘管量子電腦可能還需幾十年的時間才能對現代密碼學構成真正的威脅,但建立以太坊的目的是確保未來幾個世紀的安全。 這意味著,我們應該盡速讓[以太坊具抗量子性](https://consensys.net/blog/developers/how-will-quantum-supremacy-affect-blockchain/)。
一旦量子運算成真,目前保護以太坊的[密碼學](/glossary/#cryptography)將會有一部分受到威脅。 儘管量子電腦可能還需幾十年的時間才能對現代密碼學構成真正的威脅,但建立以太坊的目的是確保未來幾個世紀的安全。 這意味著要盡快讓[以太坊具備抗量子性](https://consensys.net/blog/developers/how-will-quantum-supremacy-affect-blockchain/)。

以太坊開發者面臨的挑戰是,目前的[權益證明](/glossary/#pos)協定仰賴一種非常高效的簽名方案(稱為 BLS)來匯集對有效[區塊](/glossary/#block)的投票。 這種簽名方案可以被量子電腦破解,但其他抗量子替代方案效率不高。
以太坊開發人員面臨的挑戰是,目前的[權益證明](/glossary/#pos)協定依賴一種稱為 BLS 的高效簽名方案,來匯總有效[區塊](/glossary/#block)上的投票。 這種簽名方案可以被量子電腦破解,但其他抗量子替代方案效率不高。

眾所周知,以太坊中多處用於產生加密密鑰的[「KZG」承諾方案](/roadmap/danksharding/#what-is-kzg)不具抗量子能力。 目前,這個風險是使用「受信任設定」來規避的,即許多使用者會產生無法被量子電腦逆向工程的隨機性。 然而,理想的解決方案還是引入量子安全密碼學。 現在有兩種能夠有效替代 BLS 方案的主流方案:[STARK 簽名](https://hackmd.io/@vbuterin/stark_aggregation)和[網格簽名](https://medium.com/asecuritysite-when-bob-met-alice/so-what-is-lattice-encryption-326ac66e3175)。 **這些方案仍處於研究與試驗開發階段**。
以太坊各處用來產生密碼學秘密的 [「KZG」承諾方案](/roadmap/danksharding/#what-is-kzg),已知易受量子攻擊。 目前,該問題透過使用「可信設置」來規避(其主要的設置儀式已于 2023 年成功完成),在此過程中,許多用戶生成了無法透過量子計算機進行逆向工程的隨機性。 然而,理想的長期解決方案還是引入量子安全密碼學。 有兩種主要的方法可望成為 BLS 方案的高效替代方案:[基於 STARK](https://hackmd.io/@vbuterin/stark_aggregation) 和[基於格](https://medium.com/asecuritysite-when-bob-met-alice/so-what-is-lattice-encryption-326ac66e3175)的簽署方案。 **這些方案仍在積極研究和原型設計中**。

<ButtonLink variant="outline-color" href="/roadmap/danksharding#what-is-kzg"> 閱讀 KZG 與受信任設定相關資訊</ButtonLink>
[閱讀關於 KZG 和可信設定](/roadmap/danksharding#what-is-kzg)

## 更便捷、更高效的以太坊 {#simpler-more-efficient-ethereum}
## 更簡單、更高效的以太坊 {#simpler-more-efficient-ethereum}

複雜性使得產生錯誤及漏洞的幾率提高,導致攻擊者有機可乘。 然而,開發藍圖中也包括精簡以太坊、移除歷經好幾次升級後已不再需要或可以改進的程式碼。 對開發者來說,更精簡、單純的程式碼庫更容易維護和理解
複雜性為漏洞或錯誤提供了機會,攻擊者可能會利用這些漏洞。 然而,開發藍圖中也包括精簡以太坊、移除或修改歷經好幾次升級後已不再需要或可以改進的程式碼。 對開發者來説,更精簡和更簡單的程式碼庫更容易維護和理解

業界將對[以太坊虛擬機 (EVM)](/developers/docs/evm) 進行多項更新,以使其更簡單、更高效。 其中包括[移除 SELFDESTRUCT 作業碼](https://hackmd.io/@vbuterin/selfdestruct),這是一個不常用且已不需要的指令,某些情況下可能帶來危險,特別是和以太坊未來升級的儲存模型一起使用時。 此外,[以太坊用戶端](/glossary/#consensus-client)仍支援一些現在可以完全移除的舊交易類型。 [燃料](/glossary/#gas)的計算方式也有改進空間,可以引入更高效的演算法來進行一些加密運算
為了讓[以太坊虛擬機 (EVM)](/developers/docs/evm) 更簡單、更高效,我們持續研究和實施改善措施。 這同時涉及處理遺留組件跟引入優化措施

同樣,目前以太坊用戶端的其他部分也可以進行更新。 其中一個範例是,目前執行和共識用戶端使用的是不同類型的資料壓縮方案。 若能在整個網路上統一壓縮方案,在用戶端之間分享資料會變得更簡單直觀。
**近期實施的變更:**

- **Gas 計算改革:** [Gas](/glossary/#gas) 的計算方式透過 **EIP-1559 (於 2021 年倫敦升級中實施)** 大幅改善,引進了基本費用和銷毀機制,讓交易定價更可預測。
- **`SELFDESTRUCT` 限制:** `SELFDESTRUCT` 操作碼雖然罕見,但有潛在風險。 其功能在**Dencun 升級 (2024 年 3 月) 中透過 EIP-6780 受到嚴格限制**,以降低風險,特別是關於狀態管理的風險。
- **現代化交易類型:** 我們已推出新的交易格式 (例如,透過 **EIP-2718** 和 Dencun 升級中用來處理 blob 的 **EIP-4844**),以支援新功能並提升效率,超越舊有類型。

**當前和未來目標:**

- **進一步處理 `SELFDESTRUCT`:** 雖然已受限制,但未來升級仍考慮**可能完全移除** `SELFDESTRUCT` 操作碼,以進一步簡化 EVM 狀態。 ([關於 SELFDESTRUCT 問題的更多背景資訊](https://hackmd.io/@vbuterin/selfdestruct))。
- **逐步淘汰舊版交易:** 雖然[以太坊用戶端](/glossary/#consensus-client)為了向後相容性仍支援較舊的交易類型,但目標是鼓勵轉移至較新的類型,並**可能在未來棄用或完全移除對最舊格式的支援**。
- **持續進行 Gas 效率研究:** 持續探索**進一步改良 gas 計算**的方法,可能包含多維度 gas 等概念,以更準確地反映資源使用情況。
- **優化的密碼學運算:** 我們正持續努力**引進更高效的算術方法**,這是 EVM 中使用的密碼學運算的基礎。

同樣,也可以對以太坊用戶端的其他部分進行更新。 例如,當前的執行和共識用戶端使用的是不同類型的資料壓縮。 如果整個網路的壓縮方案能夠統一,用戶端之間共享資料將變得更加容易且直覺化。 這仍然是一個需要探索的領域。

## 目前進度 {#current-progress}

面向未來的以太坊所需的大部分升級**仍在研究階段,且距離實作還有數年時間**。 像移除 SELFDESTRUCT 和統一執行層與共識層用戶端使用的壓縮方案這樣的升級,可能會比抗量子密碼學更早實現。
許多長期的未來防護升級,特別是**核心協定的完全抗量子性,仍處於研究階段,可能還需要數年**才能實施。

然而,**在簡化工作方面已取得重大進展。**例如,**`SELFDESTRUCT` 的限制 (EIP-6780)** 和**搭載 blob 的交易 (EIP-4844)** 等關鍵變更,已在 **Dencun 升級 (2024 年 3 月)** 中實施。 用戶端壓縮方案的協調和其他改進效率的工作也在繼續。

**了解更多**
**延伸閱讀**

- [燃料](/developers/docs/gas)
- [以太坊虛擬機](/developers/docs/evm)
- [資料結構](/developers/docs/data-structures-and-encoding)
- [Gas](/developers/docs/gas)
- [EVM](/developers/docs/evm)
- [資料結構](/developers/docs/data-structures-and-encoding)
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