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) (otwiera się w nowej karcie). 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 (otwiera się w nowej karcie), 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 (otwiera się w nowej karcie) oraz na kanale Eth R&D na Discordzie (otwiera się w nowej karcie). Są to główne miejsca, w których badacze Ethereum dyskutują o najnowszych pomysłach i możliwościach rozwoju.
Ten raport opublikowany w maju 2022 r. przez DelphiDigital (otwiera się w nowej karcie) 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 (otwiera się w nowej karcie). 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
- Wprowadzenie do dowodu stawki (PoS)
- Dokument o Casper FFG (otwiera się w nowej karcie)
- Wyjaśnienie Casper FFG (otwiera się w nowej karcie)
- Dokument o Gasper (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Konsensus na Ethresear.ch (otwiera się w nowej karcie)
- Dylemat dostępności/ostateczności (otwiera się w nowej karcie)
- Ostateczność w pojedynczym slocie (otwiera się w nowej karcie)
- Separacja proponującego i budującego (PBS) (otwiera się w nowej karcie)
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
- Optymalizacje bazy danych (otwiera się w nowej karcie)
- Wygasanie stanu (otwiera się w nowej karcie)
- Ścieżki do wygasania stanu (otwiera się w nowej karcie)
- Propozycja drzew Verkle i wygasania stanu (otwiera się w nowej karcie)
- Zarządzanie historią (otwiera się w nowej karcie)
- Drzewa Verkle (otwiera się w nowej karcie)
- Próbkowanie dostępności danych (DAS) (otwiera się w nowej karcie)
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:
- klienta konsensusu do śledzenia czoła blockchaina, rozgłaszania bloków i obsługi logiki konsensusu
- 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
- Specyfikacja klienta warstwy wykonawczej (otwiera się w nowej karcie)
- Specyfikacja API warstwy wykonawczej (otwiera się w nowej karcie)
Klienty konsensusu
- Specyfikacja klienta konsensusu (otwiera się w nowej karcie)
- Specyfikacja Beacon API (otwiera się w nowej karcie)
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
- Sprawiedliwe porządkowanie dla sekwencerów w Arbitrum (otwiera się w nowej karcie)
- Warstwa 2 na Ethresear.ch (otwiera się w nowej karcie)
- Mapa drogowa skoncentrowana na rollupach (otwiera się w nowej karcie)
- L2BEAT (otwiera się w nowej karcie)
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
- Wprowadzenie do mostów blockchain
- Vitalik o mostach (otwiera się w nowej karcie)
- Artykuł o mostach blockchain (otwiera się w nowej karcie)
- Wartość zablokowana w mostach (otwiera się w nowej karcie)
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”).
Lektury uzupełniające
- Notatki o proto-dankshardingu (otwiera się w nowej karcie)
- Wideo Bankless o dankshardingu (otwiera się w nowej karcie)
- Kompendium badań nad shardingiem Ethereum (otwiera się w nowej karcie)
- Danksharding (Polynya) (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- EIP-4844: Proto-Danksharding (otwiera się w nowej karcie)
- Vitalik o shardingu i próbkowaniu dostępności danych (DAS) (otwiera się w nowej karcie)
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 (otwiera się w nowej karcie), znalezienie lepszych zobowiązań wielomianowych (polynomial commitments) niż obecnie istniejące lub zmniejszenie kosztów generowania klucza publicznego ECDSA i obwodów weryfikacji podpisu.
Lektury uzupełniające
- Blog 0xparc (otwiera się w nowej karcie)
- zkp.science (otwiera się w nowej karcie)
- Podcast Zero Knowledge (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Najnowsze postępy w kryptografii krzywych eliptycznych (otwiera się w nowej karcie)
- ZK na Ethresear.ch (otwiera się w nowej karcie)
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
- Wprowadzenie do portfeli
- Wprowadzenie do bezpieczeństwa portfeli
- Bezpieczeństwo na Ethresear.ch (otwiera się w nowej karcie)
- EIP-2938: Abstrakcja konta (otwiera się w nowej karcie)
- EIP-4337: Abstrakcja konta (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Portfele inteligentnych kontraktów skoncentrowane na walidacji (otwiera się w nowej karcie)
- Przyszłość kont (otwiera się w nowej karcie)
- EIP-3074: Kody operacji AUTH i AUTHCALL (otwiera się w nowej karcie)
- Publikowanie kodu pod adresem EOA (otwiera się w nowej karcie)
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
- Discord Web3 Design (otwiera się w nowej karcie)
- Zasady projektowania Web3 (otwiera się w nowej karcie)
- Dyskusja o UX na Ethereum Magicians (otwiera się w nowej karcie)
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
- Robust Incentives Group (otwiera się w nowej karcie)
- Warsztaty ETHconomics na Devconnect (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Analiza empiryczna EIP-1559 (otwiera się w nowej karcie)
- Równowaga podaży w obiegu (otwiera się w nowej karcie)
- Kwantyfikacja MEV: Jak ciemny jest ten las? (otwiera się w nowej karcie)
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
- Projekt mechanizmu opłat transakcyjnych dla blockchaina Ethereum: Analiza ekonomiczna EIP-1559 (Tim Roughgarden, 2020) (otwiera się w nowej karcie)
- Symulacje EIP-1559 (Robust Incentives Group) (otwiera się w nowej karcie)
- Ekonomia rollupów od podstaw (otwiera się w nowej karcie)
- Flash Boys 2.0: Frontrunning, zmiana kolejności transakcji i niestabilność konsensusu na zdecentralizowanych giełdach (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Prezentacja wideo o wielowymiarowym EIP-1559 (otwiera się w nowej karcie)
- MEV między domenami (Cross domain MEV) (otwiera się w nowej karcie)
- Aukcje MEV (otwiera się w nowej karcie)
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
- Masterclass z ekonomii Ethereum i model ekonomiczny (otwiera się w nowej karcie)
- Symulacje zachęt PoS (Robust Incentives Group) (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Zwiększanie odporności transakcji na cenzurę w ramach separacji proponującego i budującego (PBS) (otwiera się w nowej karcie)
- Trzy ataki na PoS w Ethereum (otwiera się w nowej karcie)
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
- Płynny staking na Ethresear.ch (otwiera się w nowej karcie)
- Lido: Droga do niewymagającego zaufania stakingu Ethereum (otwiera się w nowej karcie)
- Rocket Pool: Wprowadzenie do protokołu stakingu (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Obsługa wypłat z Lido (otwiera się w nowej karcie)
- Dane uwierzytelniające wypłaty (otwiera się w nowej karcie)
- Ryzyka związane z instrumentami pochodnymi płynnego stakingu (otwiera się w nowej karcie)
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
- Wprowadzenie do weryfikacji formalnej (otwiera się w nowej karcie)
- Weryfikacja formalna (Intel) (otwiera się w nowej karcie)
Najnowsze badania
- Weryfikacja formalna kontraktu depozytowego (otwiera się w nowej karcie)
- Weryfikacja formalna specyfikacji Beacon Chain (otwiera się w nowej karcie)
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
- Dune Analytics (otwiera się w nowej karcie)
- Pulpit nawigacyjny różnorodności klientów (otwiera się w nowej karcie)
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
- Zdecentralizowane finanse, scentralizowana własność? (otwiera się w nowej karcie)
- Optimism: Droga do transakcji poniżej dolara (otwiera się w nowej karcie)
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
- Narzędzia według języka programowania
- Frameworki deweloperskie
- Lista narzędzi deweloperskich dla konsensusu (otwiera się w nowej karcie)
- Standardy tokenów
- CryptoDevHub: Narzędzia EVM (otwiera się w nowej karcie)
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
- Przegląd wyroczni blockchain (otwiera się w nowej karcie)
- Biała księga Chainlink (otwiera się w nowej karcie)
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
- Raport o exploicie Wormhole (otwiera się w nowej karcie)
- Lista analiz post-mortem ataków na kontrakty Ethereum (otwiera się w nowej karcie)
- Rekt News (otwiera się w nowej karcie)
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
- Stos Ethereum
- Coinbase: Wprowadzenie do stosu Web3 (otwiera się w nowej karcie)
- Wprowadzenie do inteligentnych kontraktów
- Wprowadzenie do zdecentralizowanego przechowywania danych