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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 de pesquisa ativas como um guia geral para a vanguarda da Ethereum.

Como funciona a pesquisa da Ethereum

A pesquisa da Ethereum é aberta e transparente, incorporando princípios da ciência descentralizada (desci) (abre em uma nova aba). 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.

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 de P&D da Eth (abre em uma nova aba). Esses são os principais lugares onde os pesquisadores da Ethereum discutem as ideias mais recentes e as oportunidades de desenvolvimento.

Este relatório publicado em maio de 2022 pela DelphiDigital (abre em uma nova aba) fornece uma boa visão geral do roteiro da Ethereum.

Fontes de financiamento

Você pode se envolver com a pesquisa da Ethereum e ser pago por isso! Por exemplo, a Fundação Ethereum realizou recentemente uma rodada de financiamento de Subsídios Acadêmicos (abre em uma nova aba). 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. A pesquisa de protocolo é dividida em duas categorias de nível superior: consenso e execução.

Consenso

A pesquisa de consenso se preocupa com o mecanismo de Prova de Participação (PoS) da Ethereum. Alguns exemplos de tópicos de pesquisa de consenso são:

  • identificar e corrigir vulnerabilidades;
  • quantificar a segurança da criptoeconomia;
  • aumentar a segurança ou o desempenho das implementações de clientes;
  • e desenvolver clientes leves.

Além de pesquisas voltadas para o futuro, alguns redesenhos fundamentais do protocolo, como a finalidade de slot único, estão sendo pesquisados para permitir melhorias significativas na Ethereum. Além disso, a eficiência, a segurança e o monitoramento da rede ponto a ponto entre clientes de consenso também são tópicos de pesquisa importantes.

Leitura de base

Pesquisa recente

Execução

A camada de execução se preocupa em executar transações, executar a Máquina Virtual Ethereum (EVM) e gerar cargas de execução para passar para a camada de consenso. Existem muitas áreas ativas de pesquisa, incluindo:

  • desenvolver suporte para clientes leves;
  • pesquisar limites de gás;
  • e incorporar novas estruturas de dados (por exemplo, árvores Verkle).

Leitura de base

Pesquisa recente

Desenvolvimento de clientes

Os clientes Ethereum são implementações do protocolo 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 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 dar suporte à Máquina Virtual Ethereum e executar transações e contratos inteligentes

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

Dimensionamento e desempenho

Escalar a Ethereum é uma grande área de foco para os pesquisadores da Ethereum. As abordagens atuais incluem descarregar transações em rollups e torná-las o mais baratas possível usando blobs de dados. Informações introdutórias sobre o dimensionamento da Ethereum estão disponíveis em nossa página de dimensionamento.

Camada 2

Existem agora 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. Este é um tópico de crescimento muito rápido com muito potencial de pesquisa e desenvolvimento.

Leitura de base

Pesquisa recente

Pontes

Uma área específica da camada 2 (l2) que requer mais pesquisa e desenvolvimento são as pontes seguras e de alto desempenho. Isso inclui pontes entre várias camadas 2 e pontes entre a camada 1 (l1) e a camada 2. Esta é uma área de pesquisa particularmente importante porque as pontes são comumente alvos de hackers.

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Pesquisa recente

Fragmentação

A fragmentação da blockchain da Ethereum faz parte do roteiro de desenvolvimento há muito tempo. No entanto, novas soluções de dimensionamento, como o "danksharding", estão atualmente no centro das atenções.

O precursor do danksharding completo, conhecido como Proto-Danksharding, entrou no ar com a atualização da rede Cancun-Deneb ("Dencun").

Mais sobre a atualização Dencun

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Pesquisa recente

Hardware

Executar nós em hardware modesto é fundamental para manter a Ethereum descentralizada. Portanto, a pesquisa ativa para minimizar os requisitos de hardware para executar nós é uma área importante de pesquisa.

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Segurança

A segurança é um tópico amplo que pode incluir prevenção de spam/golpes, segurança de carteira, segurança de hardware, segurança da criptoeconomia, caça a bugs e testes de aplicativos e software de cliente, além de gerenciamento de chaves. Contribuir para o conhecimento nessas áreas ajudará a estimular a adoção em massa.

Criptografia e ZKP

As provas de conhecimento zero (ZKP) e a criptografia são essenciais para incorporar privacidade e segurança à Ethereum e aos seus aplicativos. O conhecimento zero é um espaço relativamente jovem, mas de rápido movimento, com muitas oportunidades abertas de pesquisa e desenvolvimento. Algumas possibilidades incluem o desenvolvimento de implementações mais eficientes do algoritmo de geração de hash Keccak (abre em uma nova aba), encontrar melhores compromissos polinomiais do que os existentes atualmente ou reduzir o custo da geração de chave pública ECDSA e dos circuitos de verificação de assinatura.

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Carteiras

As carteiras Ethereum podem ser extensões de navegador, aplicativos para desktop e dispositivos móveis ou contratos inteligentes na Ethereum. Há pesquisas ativas sobre carteiras de recuperação social que reduzem parte do risco associado ao gerenciamento de chaves de usuários individuais. Associada ao desenvolvimento de carteiras está a pesquisa de formas alternativas de abstração de conta, que é uma importante área de pesquisa nascente.

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Pesquisa recente

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.

UX/UI

Para integrar mais pessoas na Ethereum, o ecossistema deve melhorar a UX/UI. Isso exigirá que designers e especialistas em produtos reexaminem o design de carteiras e aplicativos.

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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 complexos da criptoeconomia relacionados ao ativo nativo da Ethereum (ether) e aos tokens construídos sobre ela (por exemplo, NFTs e tokens ERC-20).

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Mercados de espaço de bloco e 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.

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Incentivos de 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 incentivo para lançar ataques explícitos.

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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

Verificação formal

A verificação formal é escrever código para verificar se as especificações de consenso da Ethereum estão corretas e livres de bugs. Existe uma versão executável da especificação escrita em Python que requer manutenção e desenvolvimento. Pesquisas adicionais podem ajudar a melhorar a implementação em Python da especificação e adicionar ferramentas que possam verificar a exatidão de forma mais robusta e identificar problemas.

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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 integridade da rede.

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Aplicativos e ferramentas

A camada de aplicativo suporta um ecossistema diversificado de programas que liquidam transações na camada base da Ethereum. As equipes de desenvolvimento estão constantemente encontrando novas maneiras de aproveitar a Ethereum para criar versões compuníveis, não permissionadas e resistentes à censura de aplicativos importantes da Web2 ou criar conceitos totalmente novos nativos da Web3. 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. As DeFi visam criar "legos de dinheiro" compuníveis que permitem aos usuários armazenar, transferir, emprestar, tomar emprestado e investir criptoativos usando contratos inteligentes. As DeFi são um espaço de movimento rápido que está em constante atualização. A pesquisa de 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 para desenvolvedores

As ferramentas para desenvolvedores da Ethereum estão melhorando rapidamente. Há muita pesquisa e desenvolvimento ativos a serem feitos nessa área em 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 travando 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 importante área de pesquisa. Atualmente, os dapps na Ethereum geralmente têm alguns pontos de centralização porque dependem de ferramentas ou infraestrutura centralizadas.

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