Активные области исследований Эфириума

Одной из главных сильных сторон Эфириума является то, что активное сообщество исследователей и инженеров постоянно его совершенствует. Многие полные энтузиазма и квалифицированные люди по всему миру хотели бы применить свои навыки для решения нерешенных проблем Эфириума, но не всегда легко узнать, в чем заключаются эти проблемы. На этой странице описаны ключевые активные области исследований, которые служат кратким руководством по передовым разработкам Эфириума.

Как работают исследования Эфириума

Исследования Эфириума открыты и прозрачны. Культура заключается в том, чтобы делать исследовательские инструменты и результаты максимально открытыми и интерактивными, например, с помощью исполняемых блокнотов. Исследования Эфириума продвигаются быстро: новые результаты публикуются и открыто обсуждаются на форумах, таких как ethresear.ch (открывается в новой вкладке), а не доходят до сообщества через традиционные публикации после нескольких раундов рецензирования. Фонд Ethereum также публикует информацию о своих приоритетах и их причинах, чтобы каждый мог видеть, какие проблемы в настоящее время считаются срочными.

Общие ресурсы для исследований

Независимо от конкретной темы, множество информации об исследованиях Эфириума можно найти на ethresear.ch (открывается в новой вкладке) и в канале Eth R&D в Дискорде (открывается в новой вкладке). Это основные места, где исследователи Эфириума обсуждают новейшие идеи и возможности для разработки.

Чтобы получить представление о том, куда движется протокол, начните с дорожной карты Эфириума, затем прочитайте Обновление приоритетов протокола на 2026 год (открывается в новой вкладке) от Фонда Ethereum и обновления кластера протокола (открывается в новой вкладке), в которых сообщается о достигнутом прогрессе. Ethereum Protocol Studies (открывается в новой вкладке) — это структурированная точка входа для людей, которые хотят работать над самим протоколом.

Источники финансирования

Вы можете участвовать в исследованиях Эфириума и получать за это деньги. Фонд Ethereum финансирует исследования и общественные блага через свою Программу поддержки экосистемы (открывается в новой вкладке), которая публикует списки пожеланий и запросы предложений с описанием проблем, которые он хотел бы решить. Вы можете найти информацию об активных и предстоящих возможностях финансирования на странице грантов Эфириума.

Исследования протокола

Исследования протокола касаются базового уровня Эфириума: набора правил, определяющих, как узлы подключаются, общаются, обмениваются и хранят данные Эфириума, а также приходят к консенсусу о состоянии блокчейна. Две его давние категории — это консенсус и исполнение, и несколько тем исследований теперь пересекаются с обеими.

Консенсус

Исследования консенсуса связаны с механизмом доказательства доли владения (PoS) Эфириума: безопасностью правила выбора форка и механизма финальности, криптоэкономикой стейкинга, одноранговой сетью, которая передает блоки, аттестации и данные блобов, а также криптографией, с помощью которой валидаторы ставят подписи. Некоторые примеры тем исследований консенсуса:

выявление и устранение уязвимостей;
количественная оценка криптоэкономической безопасности;
сокращение времени, необходимого для того, чтобы блок достиг финальности;
и повышение эффективности, безопасности и мониторинга одноранговой сети между клиентами консенсуса.

Большая часть этой работы перешла от теории к спецификациям. Выборка доступности данных (DAS) была реализована в обновлении Фусака, изменения в том, как создаются блоки и как гарантируется включение транзакций, указаны для предстоящих обновлений, а более долгосрочный редизайн, известный как бережливый консенсус (lean consensus), исследует более быструю финальность вместе с постквантовыми подписями.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Исполнение

Уровень исполнения занимается выполнением транзакций, запуском виртуальной машины Эфириума (EVM) и генерацией полезной нагрузки исполнения для передачи на уровень консенсуса. Исследования здесь делятся на два направления: сделать состояние дешевым для хранения и доказательства, а также повысить пропускную способность без увеличения затрат для людей, запускающих узлы. Существует множество активных областей исследований, включая:

переоценку стоимости газа для операций, создающих состояние;
экспирацию истории, которую узлам больше не нужно обслуживать;
списки доступа на уровне блоков, которые позволяют валидировать транзакции параллельно;
многомерные рынки комиссий, которые оценивают состояние, данные и вычисления по отдельности;
и доказательство исполнения блоков уровня 1 (l1) с помощью zkEVM.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Устойчивость к цензуре и создание блоков

Большинство блоков Эфириума в настоящее время собираются небольшим числом специализированных сборщиков, что концентрирует власть решать, какие транзакции будут включены. Исследования в этой области охватывают внедрение рынка сборщиков в сам протокол, чтобы роли предлагающего и сборщика блока были разделены правилами консенсуса, а не программным обеспечением вне протокола, а также предоставление валидаторам способа принудительного включения транзакций, которые сборщики пропускают.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Рост состояния и отсутствие состояния

Каждый полный узел хранит состояние Эфириума, поэтому скорость роста этого состояния устанавливает нижний предел стоимости его запуска. В краткосрочной перспективе исследования сосредоточены на переоценке операций, создающих состояние, и на экспирации истории, которую узлам больше не нужно хранить. В долгосрочной перспективе планируется заменить шестнадцатеричное дерево Меркла-Патриции Эфириума на бинарное дерево, которое создает гораздо меньшие доказательства, и перейти к отсутствию состояния, чтобы узел мог проверять блоки, не храня все состояние. Более ранние работы в этой области предполагали деревья Веркла; текущее предложение представляет собой единое бинарное дерево, которое переносит график газа для свидетелей, указанный для этого более раннего направления работы.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Постквантовая криптография

Подписи валидаторов Эфириума и большая часть его уровня приложений полагаются на криптографию на эллиптических кривых, которую достаточно мощный квантовый компьютер мог бы взломать. Сделать Эфириум квантово-устойчивым означает заменить эти подписи альтернативами на основе хешей или решеток, сохранив агрегацию подписей достаточно эффективной для большого набора валидаторов и предоставив существующим аккаунтам путь миграции. Фонд Ethereum руководит специальной постквантовой командой, и это одна из самых долгосрочных программ в дорожной карте.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Разработка клиентов

Клиенты Эфириума — это реализации протокола Эфириума. Разработка клиентов воплощает результаты исследований протокола в реальность, встраивая их в эти клиенты. Разработка клиентов включает обновление спецификаций клиентов, а также создание конкретных реализаций.

Для работы узла Эфириума требуется запустить два программных компонента:

клиент консенсуса для отслеживания вершины блокчейна, распространения блоков и обработки логики консенсуса
клиент исполнения для поддержки виртуальной машины Эфириума и выполнения транзакций и смарт-контрактов

Наряду с этими двумя создаются прототипы новых классов клиентов, включая клиенты, которые доказывают исполнение блоков уровня 1 (l1), и клиенты бережливого консенсуса, построенные на основе постквантовых подписей.

Смотрите страницу узлов и клиентов для получения более подробной информации об узлах и клиентах, а также для списка всех текущих реализаций клиентов. Вы также можете найти историю всех обновлений Эфириума на странице истории.

Клиенты исполнения

Клиенты консенсуса

Клиенты zkEVM

Масштабирование и производительность

Масштабирование Эфириума — это большая область внимания для исследователей Эфириума, и оно идет по двум направлениям одновременно: повышение пропускной способности самого уровня 1 (l1) и перенос исполнения на роллапы, которые публикуют свои данные в Эфириуме. Текущая работа включает увеличение лимита газа блока, переоценку роста состояния, расширение емкости блобов для данных роллапов и сокращение того, что узел должен хранить и проверять. Вводная информация о масштабировании Эфириума доступна на нашей странице масштабирования и в дорожной карте масштабирования.

Уровень 2 (l2)

В настоящее время существует несколько протоколов уровня 2 (l2), которые масштабируют Эфириум, используя различные методы для пакетирования транзакций и их защиты на уровне 1 (l1) Эфириума. Открытые исследования включают снижение задержки и стоимости доказательства, сокращение времени, необходимого для того, чтобы транзакция достигла не требующей доверия финальности, и предоставление пользователям единого согласованного опыта во многих роллапах.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Интероперабельность

Пользователи и активы распределены по уровню 1 (l1) Эфириума и множеству сетей уровня 2 (l2), и исследовательская проблема заключается в том, чтобы позволить им перемещаться и действовать в этих цепях, не доверяя посреднику. Работа здесь охватывает переводы на основе намерений, стандартизированную кроссчейн-адресацию и именование, общую передачу сообщений и абстракцию цепи на уровне кошелька. Это заменяет модель, в которой кастодиальные мосты хранили активы, а мосты исторически были одним из крупнейших источников потерь в экосистеме, поэтому безопасность любого кроссчейн-механизма остается главной заботой.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Доступность данных и масштабирование блобов

Роллапы публикуют свои данные в Эфириуме в виде блобов, и масштабирование этого уровня данных является самостоятельной исследовательской проблемой, отдельной от масштабирования исполнения. Эфириум теперь использует выборку доступности данных (DAS), поэтому валидаторы могут проверять, что данные блоба были опубликованы, путем выборки их частей вместо загрузки целиком, а емкость блобов постепенно увеличивается за счет специальных форков, затрагивающих только параметры блобов. Открытые вопросы включают в себя то, насколько далеко можно продвинуть выборку, как сохранить требования к пропускной способности управляемыми для людей, занимающихся стейкингом дома, и как ценообразование блобов должно реагировать на спрос.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Оборудование

Запуск узлов на скромном оборудовании имеет фундаментальное значение для сохранения децентрализации Эфириума, поэтому каждое увеличение пропускной способности должно сопоставляться с тем, во что это обходится оператору узла. В связи с ростом лимита газа блока и планируемым дальнейшим увеличением, активные исследования охватывают рост состояния и способы его оценки, производительность синхронизации и базы данных при большем состоянии, экономию дискового пространства, доступную за счет экспирации истории, и, в конечном итоге, отсутствие состояния.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Безопасность

Безопасность — это широкая тема, которая может включать предотвращение спама и мошенничества, безопасность кошельков, аппаратную безопасность, криптоэкономическую безопасность, устойчивость к цензуре, постквантовую готовность, поиск ошибок, а также тестирование и верификацию приложений и клиентского программного обеспечения. Дорожная карта безопасности Эфириума охватывает работу на уровне протокола.

Криптография и ZKP

Доказательства с нулевым разглашением (ZKP) и криптография имеют решающее значение для встраивания приватности и безопасности в Эфириум и его приложения. Доказательство с нулевым разглашением перешло от исследований к производственной инфраструктуре: пруверы, которые доказывают реальные блоки Эфириума, теперь публично тестируются на задержку, стоимость и надежность. Открытые проблемы соответственно сместились в сторону доказательства блоков уровня 1 (l1) достаточно быстро, чтобы делать это в реальном времени, строгого учета безопасности используемых систем доказательства и подготовки к постквантовой криптографии.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Кошельки

Кошельки Эфириума могут быть расширениями для браузера, настольными и мобильными приложениями или смарт-контрактами в Эфириуме. Абстракция учетной записи больше не является экспериментальной: ERC-4337 предоставляет смарт-аккаунты без изменений протокола, а EIP-7702 позволяет обычному аккаунту устанавливать код, чтобы пакетирование транзакций, спонсирование газа и социальное восстановление работали с адресом, который уже есть у пользователя. Открытые исследования теперь сосредоточены на нативной абстракции учетной записи в самом протоколе, на модульных и проверяемых архитектурах аккаунтов, а также на управлении ключами и восстановлении, которыми обычные люди могут безопасно управлять.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Сообщество, образование и просвещение

Онбординг новых пользователей в Эфириум требует новых образовательных ресурсов и подходов к просвещению. Это может включать сообщения в блогах и статьи, книги, подкасты, мемы, учебные ресурсы, события и все остальное, что создает сообщества, приветствует новичков и обучает людей Эфириуму.

Дизайн и UX

Чтобы привлечь больше людей в Эфириум, экосистема должна улучшить свой дизайн и пользовательский опыт. Это требует от дизайнеров и продуктовых экспертов пересмотра того, как работают кошельки и приложения, и все чаще означает проектирование с учетом уже существующих стандартов: пакетированных вызовов кошельков, спонсирования газа, аккаунтов, которые можно восстановить, и удобочитаемых адресов, которые несут в себе цепь, к которой они принадлежат. Существует сравнительно мало канонических площадок для исследований UX в Web3, поэтому опубликованные исследования и руководства по дизайну, как правило, разрозненны.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Экономика

Экономические исследования в Эфириуме в целом следуют двум подходам: проверка безопасности механизмов, опирающихся на экономические стимулы («микроэкономика»), и анализ потоков ценности между протоколами, приложениями и пользователями («макроэкономика»). Существуют сложные криптоэкономические факторы, связанные с нативным активом Эфириума (эфиром) и токенами, созданными на его основе (например, NFT и токены ERC-20).

Дополнительная литература

Недавние исследования

Блочное пространство и рынки комиссий

Рынки блочного пространства управляют включением транзакций конечных пользователей либо непосредственно в Эфириуме (уровень 1 (l1)), либо в связанных сетях, например, роллапах (уровень 2 (l2)). В Эфириуме транзакции отправляются на рынок комиссий, развернутый в протоколе как EIP-1559, защищая цепь от спама и оценивая перегрузку. На обоих уровнях транзакции могут создавать внешние эффекты, известные как максимально извлекаемая ценность (MEV), которые вызывают появление новых рыночных структур для захвата или управления этими внешними эффектами. Текущая работа расширяет это до ценообразования нескольких ресурсов одновременно, поскольку состояние, данные и вычисления перегружаются независимо, а также до изменения того, кто собирает блоки и на каких условиях.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Стимулы доказательства доли владения

Валидаторы используют нативный актив Эфириума (эфир) в качестве залога против нечестного поведения. Криптоэкономика этого определяет безопасность сети. Сложные валидаторы могут использовать нюансы уровня стимулов для запуска явных атак. После обновления Пектра валидаторы также могут удерживать и зарабатывать на гораздо большем эффективном балансе и объединять несколько валидаторов в один, что меняет экономику их запуска.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Ликвидный стейкинг и деривативы

Ликвидный стейкинг позволяет пользователям, у которых менее 32 ETH, получать доход от стейкинга, обменивая эфир на токен, представляющий эфир в стейкинге, который можно использовать в децентрализованных финансах (DeFi). Однако стимулы и рыночная динамика, связанные с ликвидным стейкингом, все еще изучаются, как и его влияние на безопасность Эфириума (например, риски централизации).

Дополнительная литература

Недавние исследования

Тестирование

Тестирование клиентов и сети

Спецификации Эфириума являются исполняемыми, и тестовые фикстуры, сгенерированные из них, — это то, с чем команды клиентов сверяют свои реализации. Наряду с этим, общие тестовые среды запускают клиенты друг против друга и в намеренно враждебных сетевых условиях, а публичные тестовые сети проверяют обновления до того, как они достигнут мейннета. Улучшение этой инфраструктуры — одна из самых эффективных доступных работ, потому что именно так ошибки отлавливаются до того, как они дойдут до пользователей.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Формальная верификация

Формальная верификация использует математическое доказательство, проверяемое машиной, чтобы установить, что спецификация или реализация ведет себя так, как задумано. В Эфириуме это охватывает доказательство того, что реализации EVM соответствуют формальной семантике, доказательство надежности схем и систем доказательства, на которые опираются пруверы с нулевым разглашением, и верификацию криптографических примитивов, лежащих в их основе. Дальнейшие исследования могут усилить эти доказательства и распространить их на большую часть стека.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Наука о данных и аналитика

Существует потребность в большем количестве инструментов анализа данных и панелей мониторинга, которые предоставляют подробную информацию об активности в Эфириуме и состоянии сети. Большая часть базовых данных является общедоступной и доступной для запросов, поэтому пробел обычно заключается в анализе и представлении, а не в доступе.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Приложения и инструменты

Уровень приложений поддерживает разнообразную экосистему программ, которые рассчитывают транзакции на базовом уровне Эфириума. Команды разработчиков постоянно находят новые способы использования Эфириума для создания компонуемых, общедоступных и устойчивых к цензуре версий важных приложений Веб2 или создания совершенно новых концепций, нативных для Web3. В то же время разрабатываются новые инструменты, которые делают создание децентрализованных приложений (dapp) в Эфириуме менее сложным.

DeFi

Децентрализованные финансы (DeFi) — это один из основных классов приложений, созданных на базе Эфириума. DeFi стремится создать компонуемые «денежные лего», которые позволяют пользователям хранить, переводить, одалживать, занимать и инвестировать криптоактивы с помощью смарт-контрактов. DeFi — это быстро развивающееся пространство, которое постоянно обновляется. Постоянно требуются исследования безопасных, эффективных и доступных протоколов.

Дополнительная литература

Недавние исследования

DAO

Важным вариантом использования Эфириума является возможность децентрализованной организации с помощью DAO. Ведется много активных исследований того, как DAO в Эфириуме могут быть разработаны и использованы для реализации улучшенных форм управления в качестве инструмента координации с минимизированным доверием, что значительно расширяет возможности людей за пределы традиционных корпораций и организаций.

Дополнительная литература

Введение в DAO

Недавние исследования

Картирование экосистемы DAO (открывается в новой вкладке)

Инструменты разработчика

Инструменты для разработчиков Эфириума быстро улучшаются. В этой общей области предстоит провести много активных исследований и разработок.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Оракулы

Оракулы импортируют офчейн-данные в блокчейн общедоступным и децентрализованным способом. Получение этих данных ончейн позволяет децентрализованным приложениям (dapp) реагировать на явления реального мира, такие как колебания цен на реальные активы, события в офчейн-приложениях или даже изменения погоды.

Дополнительная литература

Введение в оракулы

Недавние исследования

Обзор блокчейн-оракулов (открывается в новой вкладке)

Безопасность приложений

Взломы в Эфириуме обычно используют уязвимости в отдельных приложениях, а не в самом протоколе. Хакеры и разработчики приложений вовлечены в гонку вооружений по разработке новых атак и защит. Это означает, что всегда требуются важные исследования и разработки для защиты приложений от взломов.

Дополнительная литература

Недавние исследования

Приложения на Ethresear.ch (открывается в новой вкладке)

Технологический стек

Децентрализация всего технологического стека Эфириума является важной областью исследований. В настоящее время децентрализованные приложения (dapp) в Эфириуме обычно имеют некоторые точки централизации, поскольку они полагаются на централизованные инструменты или инфраструктуру. Снижение этой зависимости означает сделать практичным для приложений чтение Эфириума без доверия к одному провайдеру, и именно здесь на помощь приходят легкие клиенты и не требующий доверия доступ к данным узла.