回顾2017年以太坊底层技术进展，展望2018年，以太坊技术集中实现

以太坊作为应用最广泛的区块链底层开发平台之一，经历了钱包应用的攻击，2017年超过一百万的以太币被盗，也建立了企业联盟，实施拜占庭硬分叉，推动商业落地和技术优化。 ，也在区块链资本热潮中乘风扬帆。 以太坊价格一度飙升至800多美元，整体市值已突破1000亿美元。 现在稳坐世界虚拟货币第二位。

2017年，以太坊社区内外发生了一些喜事或悲哀，更重要的是，创始人Vitalik Buterin带领的开发团队在这一年里取得了技术进步，基于行业领导者的地位和巨大的体量将产生深远的影响并对整个区块链行业的发展产生决定性影响。 展望2018年，Vitalik Buterin表示，这将是“以太坊技术集中实现的一年”。 盘点这些在区块链前沿探索中萌芽的技术项目，他们在2017年处于怎样的研发背景，又是如何走过理论诞生、概念验证、试运行的整个阶段？

要知道它，你需要知道为什么。 诞生于 2014 年的以太坊是如何在如此短的时间内成为最流行的底层？ 因为技术在稳步发展。 抛开弥漫在区块链新兴技术的迷雾，作为区块链行业最前沿的探索者，脚踏实地前行的以太坊始终坚持技术先行的发展路线。 进入2018年，回顾过去的365天，一路走来专注于技术研发的以太坊，经历了哪些冲击，取得了哪些技术成果？

盘点风险事件，窥探以太坊的真实隐忧

企业以太坊联盟成立，推动商业化

3月1日，企业以太坊联盟（EEA）宣布成立，旨在打造企业级区块链解决方案，共同制定行业标准。 以太坊企业版采用标准化的EEA，特别注重与公链的协作与交互。 同时平行发展联盟链。 加大对区块链可扩展性、安全性、隐私性问题的投入，更加专注于企业应用的项目部署，从而为后续技术力量集中于区块链研发和产业发展奠定基础。

平价安全事件频发，合约漏洞不容忽视

然而，以太坊凝聚技术力量、共同进步的愿景在这一年里屡屡被Parity的安全事件打断，暴露出自身技术的脆弱性，对智能合约复杂性的把握也没有达到成熟发展阶段. ，导致合约代码漏洞造成价值数亿美元的经济损失，价值数百万以太币。

美国东部时间 7 月 19 日中午 12 点 30 分左右，黑客针对 Parity 钱包 1.5 或更高版本中的漏洞进行未经授权的函数调用，发起攻击，从三个多重签名合约中窃取了 15 个以上。 按照当时的市值，造成了约3000万美元的损失。

损失还没有结束。 11月6日，由于开发者和用户“误操作”意外触发的代码漏洞，7月20日之后创建的Parity多重签名钱包全部修复创建。 以太币被冻结锁定，至今未取回。 在 Parity 发布的官方声明中，表示他们已经修复了 7 月份被黑客入侵的漏洞，但未能及时发现并修复另一个漏洞，使用户可以重写代码来控制他人的数字钱包。

争相上线ETF：技术优化与IFO分叉热

对于以太坊区块链来说，2017年成功实施的“拜占庭”硬分叉，通过底层协议的升级，创造了新的规则，完成了整个系统的性能提升和功能添加。 10月16日，以太坊官方宣布“拜占庭”在以太坊437万区块高度成功实施硬分叉。 协议升级后，调整了区块奖励，减小了区块大小，并针对区块链隐私等问题引入了零知识证明等解决方案，完成了开发者的技术目标，打造一个更适合去中心化应用的生态环境。

然而，这并不是以太坊在 2017 年的唯一一次硬分叉。此后，作为以太坊的分叉币，计划于 2018 年 1 月发行的以太坊雾（ETF）和以太坊零（ETZ）等分叉币，自比特币 Segwit2X 解决方案推出以来。 整个链行业的IFO（Initial Fork Offering）分叉热潮在以太坊生态环境中引起了冲击和具体反思。

原本对外宣布以太坊分叉币ETF（ETF）将于2018年1月1日分叉，承诺的区块高度一改再改，12月14日突然宣布提前分叉。 此举不仅引发外界猜测其将成为以太坊分叉“长子”，更引发全球交易所抵制，拒绝开放交易，认为“该项目不正规，对用户不负责任。风险非常高。” 该ETF在官网同步发布矿机预售广告作为圈钱手段，自称是“以太坊底层架构与雾计算技术相结合的新平台”，但由于各种猴子争抢风头正劲，路径陷入以技术差异为名的投机工具质疑。

如上所述，2017年随着大量互联网企业涌入区块链，区块链行业风起云涌。 在ICO乃至IFO资本不断增长的浪潮下，我们将在区块链的迷雾中探索以太坊。 , 面对区块链应用带来的可扩展性、安全性和隐私性的三重困境，都做了哪些努力，取得了哪些技术进步？

如目录所示，根据解决上述三个困境的技术目标，本文将2017年以太坊的研发努力和成果总结为三个部分：可扩展性问题解决方案、底层技术和基础设施进展、可扩展性问题解决方案进步。

对于以太坊而言，首先影响其应用的技术问题是可扩展性，这严重制约了其区块链技术在实际应用中的交易性能。 发展到 2017 年，受限于 1MB 的区块限制，在理想情况下，比特币每秒只能处理大约三笔交易； 而在 2017 年 TechCrunch Disrupt 大会上，Vitalik Buterin 在演讲中透露，截至 2017 年 2019 年 9 月，以太坊每秒只能处理 5 笔交易。 据雷锋网AI金融评论，Visa在标准节假日期间每秒处理4.5万笔交易。 为实现“几年内匹配Visa级交易规模”的目标，Vitalik Buterin及其技术团队正在改变共识机制和节点数据存储机构上解决可扩展性问题。

共识机制从PoW到PoS的转型：Casper上线试运行

出于优化可扩展性、保证去中心化和安全性、提高资源利用效率等考虑，以太坊研究人员、开发团队和社区成员一直在共同维护起源于2014年的Casper权益证明项目，并于2017年成功完成投入测试网络进行试运行。

雷锋网AI财经评论4月报道，Vitalik Buterin在台北以太坊聚会上透露，以太坊的权益证明共识算法研发已经完成近75%。 对于具体的Casper计划的开发进度以太坊分叉币前景，他表示还需要大约四分之三的时间。 9月，Vitalik Buterin在以太坊完成了Casper协议的标准化升级，准备发布一份白皮书，专门说明混合了PoW和PoS算法的Casper协议。 将维持系统运行的激励机制，51%攻击审查和预防等，细节都写在纸上，大大增加了计划实际落地的可能性。

11 月，据以太坊基金会研究成员 Vitalik Buterin 等技术人员共同开发的激励执行机制 Casper Friendly Finality Gadget (FFG) 称，

它将很快在测试网络上启动并运行。 该消息随后得到 Vitalik Buterin 证实，FFG 目前正在测试网进行试运行，据他透露，很可能在 2018 年夏季投入实际运营。

在以太坊技术团队的主导研究下，Casper 由两个主要项目组成，FFG 和 TFG。 与以太坊开发者 Vlad Zamfir 领导的 TFG 项目主打纯权益证明的概念不同，FFG 相对保守和稳定。 主要目标是混合工作量证明和权益证明并将其应用于以太坊区块链，作为以太坊逐步过渡到权益证明激励机制的第一步。

展望以太坊未来全面应用Casper后的技术前景，首先，由于交易确认时间的减少，以太坊的可扩展性将得到极大提升。 在代币验证取代了网络环境中的挖矿工作后，现实世界的硬件矿池也将被以太坊的网络节点所取代。

而这也意味着，以太坊将大大降低有限电力资源的消耗，真正成为一个环境友好型产业。 有评论认为，从这一点来看，它的潜力比银行业和Visa都要广阔。

在去中心化方面，Casper 也会产生更多的贡献：一旦完全投入，这将是历史上第一次如此大型的去中心化公链通过运行节点产生的收益来支付给用户，每一个普通用户都会受到激励出于盈利动机加入运行节点的团队。

分片：一种通过权益证明连接的双层区块链网络结构

相比之下，Vitalik Buterin 在 11 月 2 日的年度以太坊开发者大会 Devcon 3 上提出的分片解决方案，被纳入了他设计的以太坊未来三到四年的技术发展路线图中。 ，将是未来三到四年以太坊最大的变化，被认为是解决以太坊可扩展性问题的最重要途径之一。 不过，进展并没有Casper的计划那么迅速：据其估计，2018年我们可能看不到分片方案真正投入运行，但“很有希望在2019年成熟，到大约在 2020 年左右实现。” 投产”。

尽管如此，Vitalik Buterin 也承认，以太坊技术团队过去几年在以太坊网络节点研发方面的投入，将极大推动他们在分片解决方案方面的工作。 而这些承载并主要构成以太坊网络的大规模节点在分片方案中被称为“Universe”和“Galaxies”，并逐步过渡到上述的权益证明+工作量证明的混合模式. 以保证网络的稳定。 在剩下的较小的“碎片”节点上，Vitalik Buterin 计划直接使用权益证明模型。 每个分片只处理整个以太坊网络的一部分交易。 分片之间通过异步通信交换信息，权益证明通过Casper实现。 利用激励机制实现分片的思想，从而优化以太坊区块链的可扩展性。

从目前来看，以太坊还需要一个分片方案来实现链上扩容，让运行更加顺畅。 据以太坊研究员王小亚在12月3日亚太以太坊社区技术培训交流会上介绍，分片之间通过验证管理合约来完成存取款等功能。 通过状态客户端的全新设计，全节点只需要存储状态根，大大降低了数据存储的负载。

Plasma：侧链技术有望帮助以太坊达到百万TPS

在解决区块链系统因存储越来越多的交易数据和其他信息而导致的扩展问题时，不同于其他减少直接存储在链上的数据量的思路，Plasma 侧链技术侧重于访问子区域。区块链方法解决了这个问题。 8月，据雷锋网（公众号：雷锋网）AI金融评论，闪电网络白皮书作者Vitalik Buterin和Joseph Poon推出了Plasma，并为其制定了技术路线。 该链连接到主链，并扩展到智能合约等更复杂的计算。

当时，Joseph Poon 表示该项目还有一段路要走，需要“大量测试”，但对其可行性仍持乐观态度。 另一方面，Vitalik 表示 Plasma 是对以太坊分片技术的补充。 到目前为止，在 Vitalik Buterin 看来，Plasma 也接近运行状态。

据雷锋网AI金融评论，未来投入运营后，类似于闪电网络，是一系列运行在根区块链上的合约。 它只需要负责定期监控特定的链，惩罚欺诈行为，并不一定要传播所有数据。 因此，以太坊有望每秒处理数千甚至数百万笔交易。

安全问题解决方案的进展

回顾2017年以太坊区块链的安全问题，Parity钱包的两起代币被盗事件无疑是其面临的最大安全挑战。 预防重点。 作为首个支持图灵完备虚拟机的区块链平台，基于虚拟机支持任意编程逻辑的技术特点，业内人士多次对编写智能合约引入的漏洞高发表示担忧。

对此，在12月3日的亚太以太坊社区技术培训交流会上，以太坊研究员林修平表示，针对Parity多签钱包安全事件频发的情况，以太坊开发了第三方“ vault”（Vault模式多重签名钱包的升级版，解决虚拟货币托管的安全问题。在以太坊的多重签名钱包中，用户可以通过管理钱包所有者随时更改钱包的用户。智能合约，还可以设置要收集的签名数量。

特别是在第三方金库模式下，如果私钥被盗，用户可以拒绝黑客发起的转账请求，通过熟悉的第三方取款，避免钱包被劫持的风险。

在智能合约的安全性方面，2016年在Devcon2以太坊开发者大会上受到越来越多关注的形式化验证应用在2017年继续稳步发展，帮助以太坊开发者使用Solidity语言编写智能合约。 进行改进，有效查找漏洞。

11月在台北举行的BeyondBlock技术交流会上，Vitalik Buterin还透露，未来以太坊智能合约将引入形式化验证方式来保证安全性。 据悉，以太坊开发团队正在实施一种名为“Viper”的新型 Python 智能合约编程语言，以便能够开发出更安全的以太坊应用程序。

上述10月份的拜占庭硬分叉后，新版以太坊将允许用户自行决定私钥地址，这将加强身份保护，进一步提升以太坊区块链的网络安全性。

隐私问题解决方案进展

区块链技术若要在企业级商业应用中普及，如何保护链上各参与方的交易数据等商业机密信息，也是不可绕过的首要技术障碍。 在 BeyondBlock 大会上，Vitalik Buterin 对 10 月份执行的拜占庭硬分叉中涉及隐私保护升级的部分进行了详细的解释。

他指出，拜占庭硬分叉方案中实现的zk-Snarks（简洁非交互式零知识证明）隐私技术为应用开发者提供了一种实现更严格隐私的途径。 这些新的虚拟货币密码算法，包括零知识证明和环签名，将允许交易方选择特定的交易展示对象，解决交易隐私问题。

“以太坊四分之三的隐私问题已经解决，但还有四分之一没有解决，”Vitalik Buterin 在会议上总结以太坊在解决隐私问题方面的进展时说。 他说，底层协议层面存在漏洞。 但至少在概念上，他认为基本级别的漏洞可以或已经修复。 就目前而言，用户可以隐藏以太坊中的所有交易，同时也可以选择性地显示交易中包含的人员。

如何解决剩余季度隐私问题？ 在 12 月 3 日的亚太以太坊技术交流会上，Vitalik Buterin 详细解释了在兼顾区块链交易安全的前提下探索出的四种隐私解决方案，其中一些仍然存在于理论技术方案中，其他的他被称为“黑科技”的解决方案采用了高科技技术。 其中，他认为零知识证明（Zero knowledge proofs）是“最强大”的解决方案。 虽然该技术最难实现，但对保护以太坊网络的隐私和安全效果最好。

零知识证明

在 Vitalik Buterin 看来，零知识证明适用于所有基于公链的服务。 如果未来将零知识证明应用到以太坊全球25000个节点的交易中，每个区块中将只有哈希数据，足以支撑整个公链上的交易运行。

问题是，如何将零知识证明作为一种通用的解决方案，并在大范围内应用？ Vitalik Buterin 表示，在过去，困难在于加密数字几乎不可能写入智能合约以进行零知识证明。 但随着编码技术的升级，开发环境已经能够提供集群优先编译可能需要的所有工具，保证去中心化原则，最大程度保护交易的隐私和安全。

环签名

Vitalik Buterin 认为，作为密码学领域近二十年才出现的新协议，环签名可以看作是弱化的零知识证明。 在以太坊交易中，交易方可以通过可读的环签名指定一个账户地址进行加密货币交易，其他人无法知道发送信息的来源； 交易方也可以故意“留下”签名，以证明自己是这组环签名的拥有者之一，但别人只知道他是成员之一，而他并不知道这组环签名的具体拥有者是谁这组环签名代表的资产是。 ,

他在会上透露，11月，以太坊社区动态更新了隐私保护方案，使得通过环签名验证智能合约成为可能，并在测试网中表现良好。

混合器

对于混币方案，以太坊发明了改进版的Coin Join，通过引入智能合约的特性弱化了这种中心化趋势，同时在一定程度上兼顾了其安全性和隐私性。 一般来说，完成整个过程需要三个步骤：

第一步，在识别交易参与者后，将Coin Join智能合约发送给这些参与者； 第二步，在智能合约中，大家需要指定交易对象，指定交易地址发送货币； 而第三步，也就是在执行环节，只有在征得所有参与者的同意后才会执行。 只要有一个人不同意，这个过程就会终止。 如果一切顺利，智能合约最终将被发送到第一步中涉及的各方的地址。

Vitalik Buterin 还提到，以太坊也在尝试将混合器解决方案与环签名相结合。 在混合器中执行交易时，只要给出一个环签名来确认交易协议，就可以获得这组交易签名的签名权。 与现有的单环签名技术相比，它在保护隐私和安全方面更具兼容性。

频道

在通道解决方案中，它包括由一方发起的请求过程，以执行包含交易的智能合约。 任何一方想要追溯交易的来源，只要收到序列号更高的票据，以此为准。 ，可以根据最近的票据进行交易验证。

通道内的所有交易都发生在链下，只有参与交易的双方才能看到。 此外，只有那些与存款、取款和解决路径冲突的交易才会上链。 如果发起交易的一方无法识别或认可对方的签名，智能合约将认为交易未被双方接受，并提交至链上供双方追溯处理。

因此，在通道中发起交易不会暴露区块链上的所有交易。 原因是每一张不在链上的账单，除了参与方之外，任何人都看不到。 使用通道方案发起交易，安全性与在区块链上发起的交易基本相同，但同时保证了交易方的隐私。

结语

雷锋网AI金融评论此前报道，面对区块链行业整体逐步向好并受到外界关注的发展现状，Vitalik Buterin保证，作为区块链的领导者和前沿开拓者技术，2018 年将属于以太坊。 将是技术集中变现的一年。 过去，团队研究的可扩展性、隐私和安全问题解决方案等技术概念，都会一一落地，在测试网试运行，或真正投入公共领域。 在网络中实际操作。

2017年，以太坊各项技术项目实际进展的消息频频传出，让Vitalik Buterin有了这样的技术信心和发展规划，他表示，几年之内，以太坊将达到Visa级交易规模； 与此同时，也恰恰表明，区块链技术与各行业具体应用场景的结合还处于极其不成熟的早期阶段，技术障碍仍是制约区块链大规模应用的最大桎梏。 在此背景下以太坊分叉币前景，将资金引入市场，炒作区块链技术概念，固然可以赢得一时的经济利益和声誉，但只有投入科技研发，才能真正促进区块链的长期健康发展。区块链行业。 2018年，希望有更多的从业者响应Vitalik Buterin的技术优先发展路线，共同参与建设区块链的美好未来。