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Áreas ativas de pesquisa da Ethereum

Um dos principais pontos fortes da Ethereum é que uma comunidade ativa de pesquisa e engenharia a está melhorando constantemente. Muitas pessoas entusiasmadas e qualificadas em todo o mundo gostariam de se dedicar a questões pendentes na Ethereum, mas nem sempre é fácil descobrir quais são essas questões. Esta página descreve as principais áreas ativas de pesquisa como um guia geral para a vanguarda da Ethereum.

Como funciona a pesquisa da Ethereum

A pesquisa da Ethereum é aberta e transparente. A cultura é tornar as ferramentas e os resultados de pesquisa o mais abertos e interativos possível, por exemplo, por meio de notebooks executáveis. A pesquisa da Ethereum avança rapidamente, com novas descobertas publicadas e discutidas abertamente em fóruns como o ethresear.ch (abre em uma nova aba), em vez de chegar à comunidade por meio de publicações tradicionais após rodadas de revisão por pares. A Fundação Ethereum também publica o que está priorizando e por que, para que qualquer pessoa possa ver quais problemas são atualmente considerados urgentes.

Recursos gerais de pesquisa

Independentemente do tópico específico, há uma riqueza de informações sobre a pesquisa da Ethereum a serem encontradas no ethresear.ch (abre em uma nova aba) e no canal do Discord Eth R&D (abre em uma nova aba). Estes são os principais lugares onde os pesquisadores da Ethereum discutem as ideias mais recentes e as oportunidades de desenvolvimento.

Para uma visão geral de para onde o protocolo está indo, comece com o roteiro da Ethereum, depois leia a Atualização de Prioridades do Protocolo para 2026 (abre em uma nova aba) da Fundação Ethereum e as atualizações do cluster do protocolo (abre em uma nova aba) que relatam o progresso em relação a ele. O Ethereum Protocol Studies (abre em uma nova aba) é um ponto de entrada estruturado para pessoas que desejam trabalhar no próprio protocolo.

Fontes de financiamento

Você pode se envolver com a pesquisa da Ethereum e ser pago por isso. A Fundação Ethereum financia pesquisas e bens públicos por meio de seu Programa de Suporte ao Ecossistema (abre em uma nova aba), que publica itens de lista de desejos e solicitações de propostas descrevendo problemas que gostaria de ver resolvidos. Você pode encontrar informações sobre oportunidades de financiamento ativas e futuras na página de subsídios da Ethereum.

Pesquisa de protocolo

A pesquisa de protocolo se preocupa com a camada base da Ethereum: o conjunto de regras que define como os nós se conectam, se comunicam, trocam e armazenam dados da Ethereum e chegam a um consenso sobre o estado da blockchain. Suas duas categorias de longa data são consenso e execução, e vários tópicos de pesquisa agora abrangem ambas.

Consenso

A pesquisa de consenso se preocupa com o mecanismo de Prova de Participação (PoS) da Ethereum: a segurança da regra de escolha de bifurcação e o dispositivo de finalidade, a criptoeconomia do staking, a rede ponto a ponto que transporta blocos, atestados e dados de blob, e a criptografia com a qual os validadores assinam. Alguns exemplos de tópicos de pesquisa de consenso são:

  • identificar e corrigir vulnerabilidades;
  • quantificar a segurança criptoeconômica;
  • reduzir o tempo que leva para um bloco atingir a finalidade;
  • e melhorar a eficiência, a segurança e o monitoramento da rede ponto a ponto entre clientes de consenso.

Grande parte desse trabalho passou do papel para a especificação. A amostragem de disponibilidade de dados foi lançada na atualização Fusaka, mudanças em como os blocos são construídos e como as transações têm inclusão garantida são especificadas para atualizações futuras, e um redesenho de horizonte mais longo conhecido como consenso enxuto (lean consensus) está explorando uma finalidade mais rápida junto com assinaturas pós-quânticas.

Leitura de base

Pesquisa recente

Execução

A camada de execução se preocupa em executar transações, rodar a Máquina Virtual Ethereum (EVM) e gerar cargas de execução para passar para a camada de consenso. A pesquisa aqui se divide em duas vertentes: tornar o estado barato de manter e provar, e aumentar a vazão sem impor mais custos às pessoas que executam nós. Existem muitas áreas ativas de pesquisa, incluindo:

  • reprecificar o custo de gas das operações que criam estado;
  • expiração de histórico que os nós não precisam mais servir;
  • listas de acesso em nível de bloco que permitem que as transações sejam validadas em paralelo;
  • mercados de taxas multidimensionais que precificam estado, dados e computação separadamente;
  • e provar a execução de blocos da camada 1 (l1) com uma zkEVM.

Leitura de base

Pesquisa recente

Resistência à censura e construção de blocos

A maioria dos blocos da Ethereum é atualmente montada por um pequeno número de construtores especializados, o que concentra o poder de decidir quais transações são incluídas. A pesquisa nesta área abrange trazer o mercado de construtores para o próprio protocolo, de modo que os papéis de propor e construir um bloco sejam separados por regras de consenso em vez de por software fora do protocolo, e dar aos validadores uma maneira de forçar a inclusão de transações que os construtores deixam de fora.

Leitura de base

Pesquisa recente

Crescimento de estado e ausência de estado

Todo nó completo armazena o estado da Ethereum, portanto, a taxa na qual esse estado cresce define um piso para o custo de executar um. No curto prazo, a pesquisa se concentra em reprecificar as operações que criam estado e na expiração de histórico que os nós não precisam mais manter. A longo prazo, o plano é substituir a trie Merkle-Patricia hexária da Ethereum por uma árvore binária que produz provas muito menores, e avançar em direção à ausência de estado, para que um nó possa verificar blocos sem manter todo o estado. Trabalhos anteriores nesta área assumiam árvores Verkle; a proposta atual é uma árvore binária unificada, que transporta o cronograma de gas de testemunha especificado para essa linha de trabalho anterior.

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Pesquisa recente

Criptografia pós-quântica

As assinaturas de validador da Ethereum e grande parte de sua camada de aplicativos dependem de criptografia de curva elíptica, que um computador quântico suficientemente capaz quebraria. Tornar a Ethereum resistente a computadores quânticos significa substituir essas assinaturas por alternativas baseadas em hash ou em reticulados (lattice-based), mantendo a agregação de assinaturas eficiente o suficiente para um grande conjunto de validadores e dando às contas existentes um caminho de migração. A Fundação Ethereum administra uma equipe dedicada ao pós-quântico, e este é um dos programas de horizonte mais longo no roteiro.

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Pesquisa recente

Desenvolvimento de clientes

Os clientes da Ethereum são implementações do protocolo da Ethereum. O desenvolvimento de clientes transforma os resultados da pesquisa de protocolo em realidade, integrando-os a esses clientes. O desenvolvimento de clientes inclui a atualização das especificações do cliente, bem como a construção de implementações específicas.

Um nó da Ethereum precisa executar dois softwares:

  1. um cliente de consenso para acompanhar o topo da blockchain, propagar blocos e lidar com a lógica de consenso
  2. um cliente de execução para suportar a Máquina Virtual Ethereum e executar transações e contratos inteligentes

Novas classes de clientes estão sendo prototipadas junto com essas duas, incluindo clientes que provam a execução de blocos da camada 1 (l1) e clientes de consenso enxutos construídos em torno de assinaturas pós-quânticas.

Consulte a página de nós e clientes para obter mais detalhes sobre nós e clientes e para obter uma lista de todas as implementações de clientes atuais. Você também pode encontrar um histórico de todas as atualizações da Ethereum na página de histórico.

Clientes de execução

Clientes de consenso

Clientes zkEVM

Escalabilidade e desempenho

Escalar a Ethereum é uma grande área de foco para os pesquisadores da Ethereum, e ocorre em duas frentes ao mesmo tempo: aumentar a vazão da própria camada 1 (l1) e mover a execução para rollups que publicam seus dados na Ethereum. O trabalho atual inclui aumentar o limite de gas do bloco, reprecificar o crescimento do estado, expandir a capacidade de blob para dados de rollup e reduzir o que um nó precisa armazenar e verificar. Informações introdutórias sobre a escalabilidade da Ethereum estão disponíveis em nossa página de escalabilidade e no roteiro de escalabilidade.

Camada 2

Agora existem vários protocolos de camada 2 (l2) que escalam a Ethereum usando diferentes técnicas para o processamento em lote de transações e para protegê-las na camada 1 (l1) da Ethereum. A pesquisa aberta inclui reduzir a latência e o custo da prova, encurtar o tempo que leva para uma transação atingir a finalidade sem necessidade de confiança e dar aos usuários uma experiência única e coerente em muitos rollups.

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Interoperabilidade

Usuários e ativos estão espalhados pela camada 1 (l1) da Ethereum e por muitas camadas 2 (l2), e o problema de pesquisa é permitir que eles se movam e atuem nessas cadeias sem confiar em um intermediário. O trabalho aqui abrange transferências baseadas em intenção, endereçamento e nomenclatura cross-chain padronizados, passagem geral de mensagens e abstração de cadeia no nível da carteira. Isso substitui um modelo no qual pontes de custódia mantinham os ativos, e as pontes têm sido historicamente uma das maiores fontes de perdas no ecossistema, portanto, a segurança de qualquer mecanismo cross-chain continua sendo uma preocupação central.

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Disponibilidade de dados e escalabilidade de blob

Os rollups publicam seus dados na Ethereum em blobs, e escalar essa camada de dados é um problema de pesquisa por si só, separado da escalabilidade da execução. A Ethereum agora usa amostragem de disponibilidade de dados, para que os validadores possam verificar se os dados do blob foram publicados amostrando partes deles em vez de baixar tudo, e a capacidade do blob é aumentada incrementalmente por meio de bifurcações dedicadas apenas a parâmetros de blob. As questões em aberto incluem até onde a amostragem pode ser levada, como manter os requisitos de largura de banda gerenciáveis para pessoas fazendo staking em casa e como a precificação do blob deve responder à demanda.

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Hardware

Executar nós em hardware modesto é fundamental para manter a Ethereum descentralizada, portanto, cada aumento na vazão deve ser ponderado em relação ao que custa a um operador de nó. Com o limite de gas do bloco aumentando e novos aumentos planejados, a pesquisa ativa abrange o crescimento do estado e como precificá-lo, o desempenho da sincronização e do banco de dados em um estado maior, a economia de disco disponível com a expiração de histórico e, eventualmente, a ausência de estado.

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Segurança

A segurança é um tópico amplo que pode incluir prevenção de spam e golpes, segurança de carteira, segurança de hardware, segurança criptoeconômica, resistência à censura, prontidão pós-quântica, caça a bugs e o teste e verificação de aplicativos e software de cliente. O roteiro de segurança da Ethereum abrange o trabalho no nível do protocolo.

Criptografia e ZKP

As provas de conhecimento zero (ZKP) e a criptografia são essenciais para incorporar privacidade e segurança à Ethereum e a seus aplicativos. A prova de conhecimento zero passou da pesquisa para a infraestrutura de produção: provadores que provam blocos reais da Ethereum agora são avaliados publicamente em termos de latência, custo e solidez. Os problemas em aberto mudaram de acordo, em direção a provar blocos da camada 1 (l1) rápido o suficiente para fazê-lo em tempo real, contabilizando rigorosamente a segurança dos sistemas de prova em uso e preparando-se para a criptografia pós-quântica.

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Carteiras

As carteiras da Ethereum podem ser extensões de navegador, aplicativos para desktop e dispositivos móveis ou contratos inteligentes na Ethereum. A abstração de conta não é mais experimental: o ERC-4337 fornece contas inteligentes sem alterações no protocolo, e o EIP-7702 permite que uma conta comum defina código para que o processamento em lote de transações, o patrocínio de gas e a recuperação social funcionem com o endereço que o usuário já possui. A pesquisa aberta agora se concentra na abstração de conta nativa no próprio protocolo, em arquiteturas de conta modulares e auditáveis, e no gerenciamento e recuperação de chaves que pessoas comuns possam operar com segurança.

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Comunidade, educação e divulgação

A integração de novos usuários na Ethereum requer novos recursos educacionais e abordagens de divulgação. Isso pode incluir postagens de blog e artigos, livros, podcasts, memes, recursos de ensino, eventos e qualquer outra coisa que construa comunidades, dê as boas-vindas a iniciantes e eduque as pessoas sobre a Ethereum.

Design e UX

Para integrar mais pessoas na Ethereum, o ecossistema deve melhorar seu design e experiência do usuário. Isso exige que designers e especialistas em produtos reexaminem como as carteiras e os aplicativos funcionam, e cada vez mais significa projetar em relação a padrões que já existem: chamadas de carteira em lote, patrocínio de gas, contas que podem ser recuperadas e endereços legíveis por humanos que carregam a cadeia à qual pertencem. Existem comparativamente poucos locais canônicos para pesquisa de UX na Web3, portanto, estudos publicados e orientações de design tendem a ser dispersos.

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Economia

A pesquisa econômica na Ethereum segue amplamente duas abordagens: validar a segurança de mecanismos que dependem de incentivos econômicos ("microeconomia") e analisar os fluxos de valor entre protocolos, aplicativos e usuários ("macroeconomia"). Existem fatores criptoeconômicos complexos relacionados ao ativo nativo da Ethereum (ether) e aos tokens construídos sobre ele (por exemplo, NFTs e tokens ERC-20).

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Espaço de bloco e mercados de taxas

Os mercados de espaço de bloco governam a inclusão de transações de usuários finais, seja diretamente na Ethereum (camada 1) ou em redes conectadas por pontes, por exemplo, rollups (camada 2). Na Ethereum, as transações são enviadas ao mercado de taxas implantado no protocolo como EIP-1559, protegendo a cadeia contra spam e precificando o congestionamento. Em ambas as camadas, as transações podem produzir externalidades, conhecidas como Valor Máximo Extraível (MEV), que induzem novas estruturas de mercado para capturar ou gerenciar essas externalidades. O trabalho atual estende isso para precificar vários recursos de uma só vez, já que estado, dados e computação congestionam de forma independente, e para mudar quem monta os blocos e em quais termos.

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Incentivos da Prova de Participação

Os validadores usam o ativo nativo da Ethereum (ether) como colateral contra comportamento desonesto. A criptoeconomia disso determina a segurança da rede. Validadores sofisticados podem ser capazes de explorar as nuances da camada de incentivos para lançar ataques explícitos. Desde a atualização Pectra, os validadores também podem manter e ganhar sobre um saldo efetivo muito maior e consolidar vários validadores em um só, o que muda a economia de executá-los.

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Staking líquido e derivativos

O staking líquido permite que usuários com menos de 32 ETH recebam rendimentos de staking trocando ether por um token que representa o ether em staking que pode ser usado em DeFi. No entanto, os incentivos e a dinâmica de mercado associados ao staking líquido ainda estão sendo descobertos, bem como seu efeito na segurança da Ethereum (por exemplo, riscos de centralização).

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Testes

Testes de cliente e rede

As especificações da Ethereum são executáveis, e os fixtures de teste gerados a partir delas são o que as equipes de clientes usam para verificar suas implementações. Paralelamente a isso, ambientes de teste compartilhados executam clientes uns contra os outros e contra condições de rede deliberadamente hostis, e redes de teste públicas exercitam atualizações antes que cheguem à Mainnet. Melhorar essa infraestrutura é um dos trabalhos de maior alavancagem disponíveis, porque é assim que os bugs são detectados antes de chegarem aos usuários.

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Verificação formal

A verificação formal usa prova matemática verificada por máquina para estabelecer que uma especificação ou implementação se comporta conforme o planejado. Na Ethereum, isso abrange provar que as implementações da EVM correspondem a uma semântica formal, provar a solidez dos circuitos e sistemas de prova nos quais os provadores de conhecimento zero confiam e verificar as primitivas criptográficas subjacentes a eles. Pesquisas adicionais podem fortalecer essas provas e estendê-las a mais partes da pilha.

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Ciência de dados e análise

Há uma necessidade de mais ferramentas de análise de dados e painéis que forneçam informações detalhadas sobre a atividade na Ethereum e a saúde da rede. Grande parte dos dados subjacentes é pública e consultável, portanto, a lacuna geralmente está na análise e apresentação, e não no acesso.

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Aplicativos e ferramentas

A camada de aplicativos suporta um ecossistema diversificado de programas que liquidam transações na camada base da Ethereum. As equipes de desenvolvimento estão constantemente encontrando novas maneiras de alavancar a Ethereum para criar versões compuníveis, não permissionadas e resistentes à censura de aplicativos importantes da Web2 ou criar conceitos nativos da Web3 completamente novos. Ao mesmo tempo, novas ferramentas estão sendo desenvolvidas para tornar a construção de dapps na Ethereum menos complexa.

DeFi

As finanças descentralizadas (DeFi) são uma das principais classes de aplicativos construídos sobre a Ethereum. DeFi visa criar "legos de dinheiro" compuníveis que permitem aos usuários armazenar, transferir, emprestar, tomar emprestado e investir criptoativos usando contratos inteligentes. DeFi é um espaço em rápida evolução que está em constante atualização. A pesquisa sobre protocolos seguros, eficientes e acessíveis é continuamente necessária.

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DAOs

Um caso de uso impactante para a Ethereum é a capacidade de se organizar de maneira descentralizada por meio do uso de DAOs. Há muita pesquisa ativa sobre como as DAOs na Ethereum podem ser desenvolvidas e utilizadas para executar formas aprimoradas de governança, como uma ferramenta de coordenação minimizada em confiança, expandindo muito as opções das pessoas além das corporações e organizações tradicionais.

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Ferramentas de desenvolvedor

As ferramentas para desenvolvedores da Ethereum estão melhorando rapidamente. Há muita pesquisa e desenvolvimento ativos a serem feitos nesta área geral.

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Oráculos

Os oráculos importam dados offchain para a blockchain de forma não permissionada e descentralizada. Obter esses dados onchain permite que os dapps sejam reativos a fenômenos do mundo real, como flutuações de preços em ativos do mundo real, eventos em aplicativos offchain ou até mesmo mudanças no clima.

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Segurança de aplicativos

Os hacks na Ethereum geralmente exploram vulnerabilidades em aplicativos individuais, em vez de no próprio protocolo. Hackers e desenvolvedores de aplicativos estão travados em uma corrida armamentista para desenvolver novos ataques e defesas. Isso significa que sempre há pesquisas e desenvolvimentos importantes necessários para manter os aplicativos protegidos contra hacks.

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Pilha de tecnologia

Descentralizar toda a pilha de tecnologia da Ethereum é uma área de pesquisa importante. Atualmente, os dapps na Ethereum comumente têm alguns pontos de centralização porque dependem de ferramentas ou infraestrutura centralizadas. Reduzir essa dependência significa tornar prático para os aplicativos lerem a Ethereum sem confiar em um único provedor, que é onde entram os clientes leves e o acesso sem necessidade de confiança aos dados do nó.

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