Przejdź do głównej treści

Aktywne obszary badań nad Ethereum

Jedną z głównych zalet Ethereum jest to, że aktywna społeczność badawcza i inżynieryjna stale je udoskonala. Wielu entuzjastycznych, wykwalifikowanych ludzi na całym świecie chciałoby zająć się nierozwiązanymi problemami w Ethereum, ale nie zawsze łatwo jest dowiedzieć się, czym one są. Ta strona przedstawia kluczowe aktywne obszary badawcze jako ogólny przewodnik po najnowocześniejszych rozwiązaniach Ethereum.

Jak działają badania nad Ethereum

Badania nad Ethereum są otwarte i przejrzyste, ucieleśniając zasady zdecentralizowanej nauki (DeSci) (opens in a new tab). Kultura ta polega na tym, aby narzędzia i wyniki badań były jak najbardziej otwarte i interaktywne, na przykład poprzez wykonywalne notatniki (executable notebooks). Badania nad Ethereum postępują szybko, a nowe odkrycia są publikowane i otwarcie dyskutowane na forach takich jak ethresear.ch (opens in a new tab), zamiast docierać do społeczności poprzez tradycyjne publikacje po wielu rundach recenzji naukowych.

Ogólne zasoby badawcze

Niezależnie od konkretnego tematu, bogactwo informacji na temat badań nad Ethereum można znaleźć na ethresear.ch (opens in a new tab) oraz na kanale Eth R&D na Discordzie (opens in a new tab). Są to główne miejsca, w których badacze Ethereum dyskutują o najnowszych pomysłach i możliwościach rozwoju.

Ten raport opublikowany w maju 2022 r. przez DelphiDigital (opens in a new tab) stanowi dobry przegląd mapy drogowej Ethereum.

Źródła finansowania

Możesz zaangażować się w badania nad Ethereum i otrzymywać za to wynagrodzenie! Na przykład Fundacja Ethereum przeprowadziła niedawno rundę finansowania grantów akademickich (opens in a new tab). Informacje o aktywnych i nadchodzących możliwościach finansowania można znaleźć na stronie grantów Ethereum.

Badania nad protokołem

Badania nad protokołem dotyczą warstwy bazowej Ethereum – zestawu reguł określających, w jaki sposób węzły łączą się, komunikują, wymieniają i przechowują dane Ethereum oraz osiągają konsensus co do stanu blockchaina. Badania nad protokołem dzielą się na dwie główne kategorie: konsensus i wykonanie.

Konsensus

Badania nad konsensusem dotyczą mechanizmu dowodu stawki (PoS) w Ethereum. Przykładowe tematy badań nad konsensusem to:

  • identyfikowanie i łatanie luk w zabezpieczeniach;
  • kwantyfikacja bezpieczeństwa kryptoekonomicznego;
  • zwiększanie bezpieczeństwa lub wydajności implementacji klientów;
  • oraz rozwój lekkich klientów.

Oprócz badań wybiegających w przyszłość, badane są również pewne fundamentalne zmiany w projekcie protokołu, takie jak ostateczność w pojedynczym slocie, aby umożliwić znaczące ulepszenia Ethereum. Ponadto ważnymi tematami badawczymi są również wydajność, bezpieczeństwo i monitorowanie sieci peer-to-peer między klientami konsensusu.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Wykonanie

Warstwa wykonawcza zajmuje się wykonywaniem transakcji, uruchamianiem Wirtualnej Maszyny Ethereum (EVM) i generowaniem ładunków wykonawczych (execution payloads) do przekazania do warstwy konsensusu. Istnieje wiele aktywnych obszarów badawczych, w tym:

  • rozbudowa wsparcia dla lekkich klientów;
  • badanie limitów gazu;
  • oraz włączanie nowych struktur danych (np. drzewa Verkle).

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Rozwój klientów

Klienty Ethereum to implementacje protokołu Ethereum. Rozwój klientów przekształca wyniki badań nad protokołem w rzeczywistość poprzez wbudowywanie ich w te klienty. Rozwój klientów obejmuje aktualizację specyfikacji klientów, a także budowanie konkretnych implementacji.

Węzeł Ethereum wymaga uruchomienia dwóch elementów oprogramowania:

  1. klienta konsensusu do śledzenia czoła blockchaina, rozgłaszania bloków i obsługi logiki konsensusu
  2. klienta warstwy wykonawczej do obsługi Wirtualnej Maszyny Ethereum oraz wykonywania transakcji i inteligentnych kontraktów

Zobacz stronę o węzłach i klientach, aby uzyskać więcej szczegółów na temat węzłów i klientów oraz listę wszystkich obecnych implementacji klientów. Historię wszystkich aktualizacji Ethereum można również znaleźć na stronie historii.

Klienty warstwy wykonawczej

Klienty konsensusu

Skalowanie i wydajność

Skalowanie Ethereum to duży obszar zainteresowania badaczy Ethereum. Obecne podejścia obejmują przenoszenie transakcji na rollupy i czynienie ich tak tanimi, jak to możliwe, przy użyciu obiektów blob danych (data blobs). Wstępne informacje na temat skalowania Ethereum są dostępne na naszej stronie o skalowaniu.

Warstwa 2 (L2)

Obecnie istnieje kilka protokołów warstwy 2, które skalują Ethereum przy użyciu różnych technik wsadowania transakcji i zabezpieczania ich na warstwie 1 (L1) Ethereum. Jest to bardzo szybko rozwijający się temat z dużym potencjałem badawczo-rozwojowym.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Mosty

Jednym ze szczególnych obszarów warstwy 2, który wymaga więcej badań i rozwoju, są bezpieczne i wydajne mosty. Obejmuje to mosty między różnymi sieciami warstwy 2 oraz mosty między warstwą 1 a warstwą 2. Jest to szczególnie ważny obszar badań, ponieważ mosty są często celem ataków hakerów.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Sharding

Sharding blockchaina Ethereum od dawna jest częścią mapy drogowej rozwoju. Jednak nowe rozwiązania skalujące, takie jak „danksharding”, zajmują obecnie centralne miejsce.

Prekursor pełnego dankshardingu, znany jako proto-danksharding, został uruchomiony wraz z aktualizacją sieci Cancun-Deneb („Dencun”).

Więcej o aktualizacji Dencun

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Sprzęt

Uruchamianie węzłów na skromnym sprzęcie ma fundamentalne znaczenie dla utrzymania zdecentralizowanego charakteru Ethereum. Dlatego aktywne badania nad minimalizacją wymagań sprzętowych do uruchamiania węzłów są ważnym obszarem badawczym.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo to szeroki temat, który może obejmować zapobieganie spamowi/oszustwom, bezpieczeństwo portfeli, bezpieczeństwo sprzętowe, bezpieczeństwo kryptoekonomiczne, poszukiwanie błędów (bug hunting) oraz testowanie aplikacji i oprogramowania klienckiego, a także zarządzanie kluczami. Wnoszenie wkładu w wiedzę w tych obszarach pomoże stymulować powszechną adopcję.

Kryptografia i ZKP

Dowody z wiedzą zerową (ZKP) i kryptografia mają kluczowe znaczenie dla budowania prywatności i bezpieczeństwa w Ethereum i jego aplikacjach. Wiedza zerowa to stosunkowo młoda, ale szybko rozwijająca się przestrzeń z wieloma otwartymi możliwościami badawczo-rozwojowymi. Niektóre możliwości obejmują opracowanie bardziej wydajnych implementacji algorytmu haszowania Keccak (opens in a new tab), znalezienie lepszych zobowiązań wielomianowych (polynomial commitments) niż obecnie istniejące lub zmniejszenie kosztów generowania klucza publicznego ECDSA i obwodów weryfikacji podpisu.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Portfele

Portfele Ethereum mogą być rozszerzeniami przeglądarki, aplikacjami na komputery stacjonarne i urządzenia mobilne lub inteligentnymi kontraktami na Ethereum. Prowadzone są aktywne badania nad portfelami z odzyskiwaniem społecznościowym, które zmniejszają część ryzyka związanego z zarządzaniem kluczami przez poszczególnych użytkowników. Z rozwojem portfeli wiążą się badania nad alternatywnymi formami abstrakcji konta, co jest ważnym obszarem nowo powstających badań.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Społeczność, edukacja i zasięg

Onboarding nowych użytkowników do Ethereum wymaga nowych zasobów edukacyjnych i podejść do działań informacyjnych. Może to obejmować posty na blogach i artykuły, książki, podcasty, memy, materiały dydaktyczne, wydarzenia i wszystko inne, co buduje społeczności, wita nowych początkujących i edukuje ludzi na temat Ethereum.

UX/UI

Aby przeprowadzić onboarding większej liczby osób do Ethereum, ekosystem musi poprawić UX/UI. Będzie to wymagało od projektantów i ekspertów produktowych ponownego przeanalizowania projektów portfeli i aplikacji.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Ekonomia

Badania ekonomiczne w Ethereum zasadniczo podążają za dwoma podejściami: walidacją bezpieczeństwa mechanizmów opartych na zachętach ekonomicznych („mikroekonomia”) oraz analizą przepływów wartości między protokołami, aplikacjami i użytkownikami („makroekonomia”). Istnieją złożone czynniki kryptoekonomiczne związane z natywnym aktywem Ethereum (ether) i tokenami zbudowanymi na jego bazie (na przykład NFT i tokeny ERC-20).

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Przestrzeń blokowa i rynki opłat

Rynki przestrzeni blokowej (blockspace) zarządzają włączaniem transakcji użytkowników końcowych, bezpośrednio na Ethereum (warstwa 1) lub w zmostkowanych sieciach, np. rollupach (warstwa 2). W Ethereum transakcje są przesyłane na rynek opłat wdrożony w protokole jako EIP-1559, chroniąc łańcuch przed spamem i wyceniając zatory. Na obu warstwach transakcje mogą generować efekty zewnętrzne, znane jako maksymalna wartość do wyodrębnienia (MEV), które indukują nowe struktury rynkowe w celu przechwytywania lub zarządzania tymi efektami zewnętrznymi.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Zachęty w dowodzie stawki (PoS)

Walidatorzy używają natywnego aktywa Ethereum (ether) jako zabezpieczenia przed nieuczciwym zachowaniem. Kryptoekonomia tego procesu determinuje bezpieczeństwo sieci. Zaawansowani walidatorzy mogą być w stanie wykorzystać niuanse warstwy zachęt do przeprowadzania jawnych ataków.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Płynny staking i instrumenty pochodne

Płynny staking pozwala użytkownikom posiadającym mniej niż 32 ETH na otrzymywanie zysków ze stakingu poprzez wymianę etheru na token reprezentujący stakowany ether, który może być używany w DeFi. Jednak zachęty i dynamika rynku związane z płynnym stakingiem są wciąż odkrywane, podobnie jak jego wpływ na bezpieczeństwo Ethereum (np. ryzyko centralizacji).

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Testowanie

Weryfikacja formalna

Weryfikacja formalna to pisanie kodu w celu sprawdzenia, czy specyfikacje konsensusu Ethereum są poprawne i wolne od błędów. Istnieje wykonywalna wersja specyfikacji napisana w języku Python, która wymaga utrzymania i rozwoju. Dalsze badania mogą pomóc w ulepszeniu implementacji specyfikacji w języku Python i dodaniu narzędzi, które mogą solidniej weryfikować poprawność i identyfikować problemy.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Nauka o danych i analityka

Istnieje potrzeba stworzenia większej liczby narzędzi do analizy danych i pulpitów nawigacyjnych, które dostarczają szczegółowych informacji o aktywności w Ethereum i kondycji sieci.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Aplikacje i narzędzia

Warstwa aplikacji obsługuje zróżnicowany ekosystem programów, które rozliczają transakcje na warstwie bazowej Ethereum. Zespoły programistów nieustannie znajdują nowe sposoby na wykorzystanie Ethereum do tworzenia komponowalnych, niewymagających pozwoleń i odpornych na cenzurę wersji ważnych aplikacji Web2 lub tworzenia zupełnie nowych koncepcji natywnych dla Web3. Jednocześnie opracowywane są nowe narzędzia, które sprawiają, że budowanie zdecentralizowanych aplikacji (dapp) na Ethereum jest mniej skomplikowane.

DeFi

Zdecentralizowane finanse (DeFi) to jedna z głównych klas aplikacji zbudowanych na Ethereum. DeFi ma na celu stworzenie komponowalnych „klocków lego z pieniędzmi”, które pozwalają użytkownikom przechowywać, transferować, pożyczać i inwestować kryptoaktywa za pomocą inteligentnych kontraktów. DeFi to szybko rozwijająca się przestrzeń, która jest stale aktualizowana. Nieustannie potrzebne są badania nad bezpiecznymi, wydajnymi i dostępnymi protokołami.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

DAO

Wpływowym przypadkiem użycia Ethereum jest możliwość organizowania się w zdecentralizowany sposób poprzez wykorzystanie DAO. Prowadzi się wiele aktywnych badań nad tym, jak DAO na Ethereum mogą być rozwijane i wykorzystywane do wdrażania ulepszonych form zarządzania, jako narzędzie koordynacji o zminimalizowanym zaufaniu, znacznie poszerzając możliwości ludzi poza tradycyjne korporacje i organizacje.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Narzędzia dla deweloperów

Narzędzia dla deweloperów Ethereum szybko się poprawiają. W tym ogólnym obszarze jest wiele do zrobienia w zakresie aktywnych badań i rozwoju.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Wyrocznie

Wyrocznie importują dane pozałańcuchowe do blockchaina w sposób zdecentralizowany i niewymagający pozwoleń. Wprowadzenie tych danych onchain umożliwia zdecentralizowanym aplikacjom (dapp) reagowanie na zjawiska w świecie rzeczywistym, takie jak wahania cen aktywów w świecie rzeczywistym, zdarzenia w aplikacjach pozałańcuchowych, a nawet zmiany pogody.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Bezpieczeństwo aplikacji

Ataki hakerskie na Ethereum zazwyczaj wykorzystują luki w poszczególnych aplikacjach, a nie w samym protokole. Hakerzy i deweloperzy aplikacji toczą wyścig zbrojeń w celu opracowania nowych ataków i zabezpieczeń. Oznacza to, że zawsze wymagane są ważne badania i rozwój, aby chronić aplikacje przed atakami.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania

Stos technologiczny

Decentralizacja całego stosu technologicznego Ethereum jest ważnym obszarem badawczym. Obecnie zdecentralizowane aplikacje (dapp) na Ethereum często mają pewne punkty centralizacji, ponieważ opierają się na scentralizowanych narzędziach lub infrastrukturze.

Lektury uzupełniające

Najnowsze badania