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頁面上次更新: 2023年11月8日

以太坊研究的活躍領域

以太坊的其中一個主要優勢是有活躍的研究和工程社群在持續改進它。 來自世界各地的許多熱情、有才能人們都希望能解決以太坊中的未解問題，但找出這些問題是什麼並不總是很容易。 此頁面概述了關鍵的活躍研究領域，作為以太坊前沿的粗略指南。

以太坊研究如何進行

以太坊研究是公開透明的，體現了去中心化科研 (DeSci)(opens in a new tab) 的原則。 這種文化使研究工具和輸出盡可能開放且可以互動，例如通過可執行筆記本。 以太坊研究進步非常迅速，有新的發現會在開放論壇（如 ethresear.ch(opens in a new tab)）上發文和討論，而非在經過多輪同行評審後，通過傳統出版物傳達給社群。

通用研究資源

不論是哪個特定主題，在 ethresear.ch(opens in a new tab) 和以太坊研發 Discord 頻道(opens in a new tab)都能獲得大量關於以太坊研究的資訊。 這些是以太坊研究者討論最新想法和發展機會的主要場所。

這份由 DelphiDigital(opens in a new tab) 在 2022 年 5 月發佈的報告詳細地介紹了以太坊路線圖。

募資來源

你可以參與以太坊研究並獲得報酬！ 舉例來說，以太坊基金會最近舉行了學術募資輪(opens in a new tab)。 你可以在以太坊資助頁面找到有關目前和即將到來的募資機會的資訊。

協議研究

協議研究涉及以太坊的基礎層 - 定義了如何連接節點、通訊、交換和儲存以太坊資料，並就區塊鏈狀態達成共識的一組規則。 協議研究分為兩大類別：共識和執行。

共識

共識研究涉及以太坊權益證明機制。 一些共識機制的研究主題如下：

  • 識別和修復漏洞；
  • 量化加密經濟安全；
  • 提高用戶端實現的安全性或性能；
  • 以及開發輕量用戶端。

除了前瞻性研究外，以太坊還在研究將一些基本的協議重新設計，例如單時隙最終性，以實現以太坊的重大改進。 此外，效率、安全和監控共識用戶端之間的點對點網路也是重要的研究課題。

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近期研究

執行

執行層負責執行交易，運行以太坊虛擬機，以及產生有效負載以傳遞給共識層。 活躍的研究領域有很多，包括：

  • 發展輕量用戶端支援；
  • 研究燃料限制；
  • 以及與新資料結構的相容性（如 Verkle 樹）。

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近期研究

用戶端開發

以太坊用戶端是以太坊協議的實現。 用戶端開發將協議研究的成果構建於用戶端中，以實現這些成果。 用戶端開發包括了更新用戶端規範和建構特定實現。

以太坊節點需要運行兩個軟體：

  1. 持續追蹤區塊鏈頭部、流言區塊和處理共識邏輯的共識用戶端
  2. 支援以太坊虛擬機和執行交易及智慧型合約的執行用戶端

查看節點及用戶端頁面以獲得關於節點和用戶端的詳細資訊，以及所有當前用戶端實現的列表。 你也可以在歷史記錄頁面找到以太坊所有的歷史升級記錄。

執行用戶端

共識用戶端

擴容與性能

擴容以太坊是以太坊研究者關注的重大領域。 目前的方法包括了將交易卸載到卷軸上，以及透過資料二进制大对象讓它們儘可能便宜。 以太坊擴容的相關介紹可以在我們的擴容頁面查看。

第二層

目前有許多使用不同技術以擴容以太坊的二層網路協議，以在一層網路上實現批量交易並保護交易。 這是個快速發展的主題，且有很大的研究及開發潛力。

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近期研究

跨鏈橋

二層網路需要更多研究和開發的一個特別領域是安全有效的跨鏈橋。 這包含了各種二層網路之間的跨鏈橋，以及一層網路和二層網路之間的跨鏈橋。 這是一個特別重要的研究領域，因為跨鏈橋常被駭客瞄準。

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近期研究

分片

以太坊區塊鏈分片一直在開發路線圖上。 然而，新的擴容解決方案如「Danksharding」正是目前的焦點。

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近期研究

硬體

在最普通的硬體上運行節點是使以太坊保持去中心化的基礎。 所以，最小化運行節點硬體需求的活躍研究是重要的研究領域。

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近期研究

安全性

安全是個廣泛的議題，可能包含了垃圾訊息/詐騙預防、錢包安全、硬體安全、加密經濟安全、漏洞懸賞、應用程式測試和用戶端軟體及密鑰管理。 貢獻知識至這些領域將有助於加速主流採用。

密碼學與零知識證明

零知識證明 (ZKP) 和密碼學都對在以太坊和其應用程式上實現隱私性及安全性非常重要。 零知識證明是一個相對年輕但快速發展的領域，有許多開放研究與開發機會。 一些可能性包括開發更高效的Keccak 雜湊演算法(opens in a new tab)實現、找到比現存更好的多項式承諾或降低橢圓曲線簽章演算法產生公鑰和驗證簽名邏輯的費用。

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近期研究

錢包

以太坊錢包可以是瀏覽器插件、桌面版和手機應用程式，又或者是以太坊上的智慧型合約。 目前正在積極研究社交恢復錢包，該錢包可以降低與個人私鑰管理相關的風險。 與錢包開發相關的是研究帳戶抽象的替代形式，這是新興研究的一個重要領域。

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近期研究

社群、教育及外展

讓新的使用者加入以太坊需要新的教育資源及外展方法。 這可能包括部落格文章、書籍、播客、迷因、教學資源活動以及任何建構社群、迎接新手及教授人們以太坊相關知識所需的資源。

使用者體驗/介面

為了讓更多人加入以太坊生態系統，必須改進使用者體驗/介面。 這需要設計師和產品專家重新檢視錢包和應用程式的設計。

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近期研究

經濟學

以太坊的經濟學研究主要遵循兩種方法：驗證依賴經濟激勵機制的安全性（「微觀經濟學」），以及分析協議、應用程式和使用者間的價值流動（「宏觀經濟學」）。 以太坊的原生資產（以太幣）和基於以太幣創建的代幣（例如非同質化代幣和 ERC20 代幣）之間存在著複雜的加密經濟因素。

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近期研究

區塊空間與燃料費市場

區塊空間市場管理最終使用者交易的納入，無論是直接在以太坊（一層網路）上還是在橋接網路上，例如卷軸（二層網路）。 在以太坊上，交易會被提交到在 EIP-1559 部署的燃料費市場，以保護鏈免於垃圾訊息及定價堵塞。 在這兩層上，交易都可能產生外部成本，如最大可提取價值 (MEV)，這會導致新的市場結構抓住或管理這些外部成本。

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權益證明激勵

驗證者使用以太坊的原生資產（以太幣）作為對抗不誠實行為的抵押品。 它的加密經濟學決定了以太坊的安全性。 經驗老道的驗證者可利用激勵層的細微差別發動明確的攻擊。

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流動性質押及衍生品

流動性質押藉由將以太幣兌換成一種代表質押以太幣，且可以用於去中心化金融的代幣，讓持有低於 32 以太幣的使用者也能獲得質押收益。 然而，流動性質押相關的激勵措施和市場動態仍在發掘階段，它對以太坊安全性的影響（例如中心化風險）也是。

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近期研究

測試

正式驗證

正式驗證透過編寫程式碼來驗證以太坊共識規範正確無誤且沒有漏洞。 此規範有個以 Python 撰寫的可執行版本，需要維護和開發。 進一步的研究可以幫助改進 Python 對規範的實現，並新增一些能夠更穩健的驗證正確性和偵測問題的工具。

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近期研究

資料科學與分析

需要更多能夠提供以太坊活動及網路健康度詳細資訊的資料分析工具和儀表板

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近期研究

應用程式及專用工具

應用層支援多種程式生態系統，可在以太坊基礎層上結算交易。 開發團隊一直在尋找新方法，以利用以太坊創建可組合、無許可和抗審查的重要 Web2 應用程式，或創造全新的 Web3 原生概念。 於此同時，新的專用工具被開發出來，使在以太坊上建構應用程式更加簡單。

去中央化金融

去中心化金融 (DeFi) 是建立在以太坊之上的主要應用程式類別之一。 去中心化金融目標是建立可組合的「貨幣樂高」，讓使用者可以透過智慧型合約儲存、轉移、出借、借用和投資加密資產。 去中心化金融是發展快速且常常更新的領域。 需要持續對安全、效率及可存取協議進行研究。

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近期研究

去中心化自治組織

以太坊一個頗具影響力的使用案例是透過使用去中心化自治組織，以去中心化的方式進行整合。 以太坊上有許多活躍的研究，是關於如何開發和利用去中心化自治組織執行管理體係的改進形態，作為一種所需信任最小化的協調工具，大幅擴展了除了傳統公司和組織之外的選擇。

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近期研究

開發人員工具

為以太坊開發者打造的工具進步十分迅速。 在這個領域中，有許多積極的研究和發展工作要做。

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近期研究

Oracles

預言機透過無需許可和去中心化的方式將鏈下資料導入鏈上。 將此資料上鏈使去中心化應用程式可對現實世界的現象做出反應，如現實世界的資產價格波動、鏈下應用程式的事件，甚至是天氣變化。

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近期研究

應用程式安全

一般發生在以太坊上的攻擊都是利用單一應用程式的漏洞，而非協議本身的漏洞。 駭客和應用程式開發者正在進行一場軍備競賽，以開發新的攻擊和防禦手段。 這表示研究和發展對保持應用程式的安全和遠離被駭一直都很重要。

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近期研究

技術堆疊

整個以太坊技術堆疊的去中心化是個重要的研究領域。 目前，以太坊上的去中心化應用程式有不同程度的中心化，因為它們依賴中心化工具或基礎設施。

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近期研究

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