의견: Ethereum 2.0 기술 공유

1월 11일 20:00에는 제41회 BlockMania AMA 라이브 방송과 제3회 BlockMania "201 Technology AMA"가 이어집니다. 이번 호의 주제는 "이더리움 2.0 기술 공유"입니다. BlockMania 공동 주최자 및 공유 게스트는 "이더리움 심층 이해"의 저자이자 Starlink Technology의 기술 이사인 Wang Xin입니다.

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2019년 이더리움의 로드맵입니다. 2013년 말부터 이더리움 창시자인 비탈릭 부테린이 이더리움 1차 버전의 백서를 발표하고 프로젝트를 시작한 것을 알 수 있습니다. .

2014년 7월 24일부터 이더리움은 42일간의 이더 프리세일을 진행했습니다. 9월까지 이더리움은 사전 판매를 통해 총 31,531개의 비트코인을 모금했으며 당시 비트코인 ​​가격에 따르면 이더리움은 1800만 달러 이상을 성공적으로 모금했다. 프로젝트 하나, 그것은 역사책에 기록될 것입니다."

2015년 7월 30일, Ethereum Frontier 네트워크가 출시되었습니다. 개발자들은 Frontier 네트워크에서 탈중앙화 애플리케이션을 개발하기 시작했고 채굴자들은 채굴을 위해 네트워크에 합류하기 시작했습니다. 채굴자 자신은 채굴을 통해 토큰 보상을 받는 반면, 전체 네트워크의 컴퓨팅 성능을 향상시키고 해커의 공격을 받을 위험을 줄입니다.

프론티어는 이더리움 개발의 첫 번째 이정표로, 개발자들의 마음 속에는 베타 버전으로 자리 잡고 있지만 안정성과 성능 면에서 모두의 기대를 훨씬 뛰어넘어 더 많은 개발자들을 끌어모으고 있습니다. 이더리움 생태계 구축.

2016년 3월 14일(π데이)에 이더리움 플랫폼의 두 번째 메이저 버전인 홈스테드(Homestead)가 대중에게 공개되었으며, 이더리움이 공개한 최초의 공식 버전이기도 했습니다.

2017년 9월 18일, 이더리움 개발팀은 "Metropolis"(메트로폴리스) 버전의 첫 번째 단계인 비잔틴 포크를 테스트하기 시작했습니다. 2017년 10월 16일 메인넷은 블록 4,370,000에서 비잔틴 포크를 성공적으로 완료했습니다.

이 하드 포크는 스마트 계약 개발자에게 유연한 매개변수를 제공할 것이며 동시에 차후 Metropolis 업그레이드를 위한 zkSnarks 영지식 증명, 난이도 폭탄의 지연 폭발, 얼음 지연과 같은 기술 도입을 위한 준비가 이루어질 것입니다. 나이 1년, 채굴 난이도 따라서 이더리움 플랫폼의 거래 속도가 크게 향상되고 해당 채굴자의 채굴 수입이 블록당 5 ETH에서 3 ETH로 줄어듭니다.

2019년 6월, "Constantinople" 하드 포크가 7,080,000 블록에서 완료되었으며 업그레이드에는 5가지 개선 사항이 포함되었습니다.

지난달 이더리움은 6개의 이더리움 개선 제안(EIP)을 포함한 "이스탄불" 포크를 공식적으로 완료했습니다. 해결해야 할 주요 문제는 서비스 거부(DDoS) 공격 복원력, 가스 비용 절감, zcash 기반 Equihash 증가입니다. 일하다.

우리는 이더리움이 블록체인 2.0 기술의 대표자로서 지속적으로 발전하고 혁신하며 업계 최고의 스타 프로젝트 중 하나가 되었음을 봅니다.

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기술 수준으로 돌아가서 이더리움의 기술 아키텍처도 계층화된 아키텍처임을 알 수 있습니다. 위에서 아래로 응용 계층, 계약 계층 및 프로토콜 계층입니다. 프로토콜 계층에는 EVM 가상 머신, 블록 관리, KV 데이터베이스, 합의 알고리즘 및 P2P 네트워크와 같은 기본 구성 요소가 포함됩니다.

그 중 스마트 계약은 이더리움의 핵심 기술입니다.그 구현은 이더리움 내부의 EVM 가상 머신을 기반으로 합니다.스마트 계약은 다양한 비즈니스 프로세스를 지원하기 위해 모든 코드 논리를 완성할 수 있습니다.솔리디티 언어는 이더리움에서 스마트 계약을 작성하는 데 사용됩니다.

스마트 계약은 이더리움의 풍부한 DApp 생태계를 구축하여 블록체인을 더욱 실용적으로 만들고 모든 계층과 통합할 수 있게 하며 사물 인터넷, 빅 데이터, 인공 지능 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 기술과 더욱 편리하게 결합할 수 있도록 합니다.

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Ethereum이 퍼블릭 체인 프로젝트라는 것은 누구나 알고 있습니다. 그렇다면 우리의 일상 생활과 개발자는 어떤 관련이 있습니까?

이더리움의 기술 자원을 어떻게 잘 활용하고, 우리 자신의 프로젝트에서 사용하거나, 전통 산업에서 혁신을 이룰 수 있을까요? 이것은 항상 업계 실무자를 괴롭히는 가장 큰 문제였습니다.

현재 가장 성공적인 애플리케이션은 여전히 ​​거래소와 같은 디지털 자산의 금융 생태계 주변에 있을 수 있습니다. 그러나 자산 거래 외에 사람들의 탐색은 멈추지 않았습니다.

2017년 초 JPMorgan Chase, Chicago Exchange Group, Bank of New York Mellon, Thomson Reuters, Microsoft, Intel 및 Accenture를 포함하여 20개 이상의 세계 최고의 금융 기관 및 기술 회사가 Enterprise Ethereum Alliance를 설립했습니다.

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2017년에는 기업용 이더리움 EEA와 교류도 있었고, 그들이 주최한 컨퍼런스 콜에도 참여했습니다. 그러나 동맹은 느슨한 조직이고 명확한 개발 목표와 협력 메커니즘이 없기 때문에 지금까지 실질적인 진전이 없었습니다.

그들 자신의 말로 조직에 너무 많은 정치가 있습니다. 실제로 이 제휴는 여전히 JP모건 체이스의 기여에 기반하고 있으며, 기업용 애플리케이션에서 이더리움의 비교적 좋은 프로토타입인 Quorum 기술 프레임워크를 출시했습니다.

Ant 블록체인의 BaaS 플랫폼과 Microsoft Cloud는 모두 Quorum 프레임워크를 지원합니다.

자, 이제 블록체인 기술도 병목 현상에 직면했고, 이것이 이더리움 2.0의 개념이 제안된 이유입니다.

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0단계

스테이지 1

스테이지 1

2단계

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전체 공간의 트랜잭션 및 계정 모델을 구현하기 위한 실행 엔진을 지원합니다. 실행 엔진은 시스템의 복잡성을 최소화합니다.

더 많은 후속 단계가 출시될지는 알려지지 않았습니다. 연구자들은 Eth2.0 샤드 체인에 대한 더 많은 개발 계획을 보고 싶어하지만 아직 개발 초기 단계에 있습니다.

이것은 Ethereum 2.0의 계층화된 프레임워크이며 주요 변경 사항은 Beacon Chain과 Shard Chain의 추가입니다. 샤드는 분산 운영 체제와 마찬가지로 샤드로 변환되며 서로 다른 샤드의 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있습니다.

공개 토론 기간 후 Ethereum의 2.0 기술은 점차 수렴하기 시작했습니다. 샤드의 수는 1024에서 64로 감소했으며 샤드의 블록 크기는 (목표 값 16, 상한 값 64) kB에서 ( 목표값 128, 상한값은 512)kB이다. 총 조각화 용량은 슬롯 시간에 따라 1.3-2.7MB/s입니다.

샤드 수와 블록 크기는 필요한 경우 시간이 지남에 따라 증가할 수 있습니다. 예를 들어 10년 후 결국 1024개의 샤드와 1MB 블록에 도달합니다.

L1 및 L2 계층에서 여러 단순화가 구현됩니다.

물론 이것은 또한 몇 가지 문제를 야기합니다.

TPS는 항상 블록체인 관심의 중요한 병목 현상이었습니다.비트코인과 이더리움 모두 PoW 합의 알고리즘을 채택했으며 TPS는 약 10에 불과합니다.

최근 이더리움 2.0 연구에 zk-rollup 기술이 도입되어 이론적으로 트랜잭션을 3000TPS까지 늘릴 수 있습니다.

이는 중앙 집중식 시스템의 성능에 가깝습니다.우리 모두 알고 있듯이 Visa 네트워크의 현재 평균 TPS는 2000입니다.

zk-rollup 기술을 사용한 이더리움의 이론적 성능 비교입니다.

각 배치(배치는 zkRollup 블록임)에는 2048(단순 이더리움) 트랜잭션과 zk 증명이 포함됩니다. 그러나 EIP 1108 및 EIP 2028의 두 가지 제안의 구현으로 인해 트랜잭션 및 증명 모두에 대한 가스 비용이 트랜잭션당 8.125바이트로 변경되었습니다.

현재 각 트랜잭션은 16가스/바이트만 비용이 들기 때문에 트랜잭션당 가스 비용은 8.125*16=130가스입니다. 배치당 2048개의 트랜잭션이 있으므로 배치당 트랜잭션 비용은 130 * 2048 = 266,240 가스입니다.

이더리움 블록에 15개의 배치가 삽입되면 각 배치는 2048개의 트랜잭션을 보유할 수 있으므로 이는 블록당 15 * 2048 = 30,720개의 트랜잭션을 가질 수 있음을 의미합니다.

30,720 트랜잭션 / 15초 = 초당 2048 트랜잭션.

물론 위 지식의 이론적 도출에서 해결해야 할 몇 가지 실제적인 문제가 여전히 있습니다. 각 zkRollup 배치는 배치에서 트랜잭션의 무결성을 증명하기 위해 짧은 암호화 증명(zk-SNARK)이 필요합니다. 이 증명을 생성하는 것은 계산적으로 비용이 많이 듭니다. 이것은 이론적인 처리량 한계에 도달하는 주요 병목 현상입니다.

현재 CPU 1개와 GPU 3개를 사용하고 있어 이러한 증명 하나를 생성하는 데 몇 분이 걸립니다. 병렬 컴퓨팅을 통해 성능을 크게 향상시킬 수 있지만 합리적인 비용을 유지하면서 증명 생성 시간을 몇 분에서 몇 초로 줄이는 것은 여전히 ​​중요한 과제입니다.

마지막으로 블록체인에서 데이터 프라이버시를 보호하는 데 사용되며 의료 산업의 전자 의료 기록(HDR) 시나리오에 매우 적합한 영지식 증명에 대해 이야기해 보겠습니다.

영지식 증명을 이해하기 위해 Alibaba와 40인의 도둑 이야기를 검토할 수 있습니다.

알리바바는 자신이 주문을 알고 있음을 증명함과 동시에 주문의 구체적인 내용을 밝히지 않았습니다.

zk-SNARKs,Zk-STARK와 BulletProofs(Bulletproof Proofs)는 블록체인 프라이버시 기술을 위한 Zero Knowledge Proof의 3가지 주요 기술입니다. 비교하려고:

1. Bulletproofs 및 Zk-STARK는 신뢰할 수 있는 설정이 필요하지 않지만 zk-SNARK는 신뢰할 수 있는 설정이 필요합니다. , 마침내 증명자가 특정 정보를 정말로 알고 있거나 특정 관심을 가지고 있다고 확신합니다.

그 특징은 빠른 증명과 빠른 검증이지만 증명의 크기가 큽니다.SNARK는 두 당사자 간의 상호 작용이 필요하지 않으며 증명자가 일방적으로 발행할 수 있으며 두 당사자 간에 정보를 반복적으로 전송할 필요가 없음을 의미합니다. 파티. 그 특징은 느린 증명, 빠른 검증 및 작은 증명 볼륨입니다.

2. 검증 속도 비교: Zk-STARKs > zk-SNARKs > Bulletproofs

3. 파일 크기: zk-SNARKs< Bulletproofs

간단한 문장: Zk-STARK는 너무 크고, 방탄은 너무 느리고, 사전 설치가 필요 없다는 장점이 있고, zk-SNARK가 최고입니다.

이 지역은 또한 학술 연구의 핫스팟이며 zk-SNARK 건설과 관련된 많은 새로운 돌파구가 최근 몇 달 동안 발표되었습니다. 새로운 발견은 악명 높은 "신뢰할 수 있는 설정"이 현재 중복되어 범용 컴퓨팅을 사용할 수 있다는 것입니다. 그러나 이러한 새로운 구조에 대한 이해 가능한 정보를 찾기가 어려웠습니다.

새로운 영지식 증명 구조는 설정 프로세스의 한계를 해결합니다. 즉, 스마트 계약과 같은 임의 코드를 zk-SNARK로 실행할 수 있습니다. 일반적으로 두 가지 접근 방식이 있습니다.

투명한 설정: 설정 프로세스는 공개된 참조 문자열을 생성하지만 독성 폐기물을 생성하지 않습니다. 이것은 zk-STARK가 작동하는 방식과 유사합니다. Fractal, Halo 및 SuperSonic-CG는 모두 투명도 설정을 사용합니다. 이 접근 방식의 단점은 일반적으로 증명 크기가 크다는 것입니다. Factal 및 zk-STARK 증명은 최대 250kB 크기가 될 수 있으며 이는 블록체인 애플리케이션에 비실용적입니다.

Fractal 팀은 증명 크기를 줄이기 위해 노력하고 있다고 말했습니다. Halo 및 SuperSonic의 증명 크기는 10kB 이하입니다. (참고: zk-STARK는 Groth16 또는 Fractal과 유사한 특정 영지식 증명의 이름입니다.)

일반 설정: 설정 프로세스는 독성 폐기물을 생성하는 구조화된 참조 문자열을 생성하지만 생성은 더 이상 단일 회로로 제한되지 않습니다. 대신, 하나의 참조 문자열을 임의 회로의 무제한(일부 상한 있음)과 함께 사용할 수 있습니다. 예로는 Marlin, SuperSonic-RSA 및 Plonk가 있습니다.

의식이 끝난 후 이 세 가지 구성의 참조 문자열을 업데이트하여 보안을 개선할 수 있습니다. 현재 독성 폐기물이 누출되는 경우 시스템을 다시 보호하기 위해 설정 프로세스만 업데이트하면 됩니다. (AuroraLight 및 Libra와 같은 일부 일반적인 zk-SNARK는 업그레이드할 수 없는 정적인 공통 설정을 사용합니다. 이 블로그 게시물에서는 이에 대해 논의하지 않습니다.)

이 표는 일부 zksnark 알고리즘의 성능 비교입니다. 증명자 측에서 각 zk-SNARK 구성에 대한 증명을 생성하는 데 O(n log n) 시간이 걸립니다. 차이점은 주로 증명의 크기, 검증 시간 및 참조 문자열의 크기입니다.

요약하자면, 우리는 주로 이더리움 2.0의 세 가지 기술 포인트인 샤딩, zkrollup 및 zksnark를 검사했습니다.

많은 이론적 지식과 알고리즘이 필요하며 이해하는 데 시간이 걸립니다. 그러나 초점은 여전히 ​​이러한 알고리즘이 사용되는 용도와 사용 방법에 있습니다.

Q&A

답변: 이더리움의 포크는 일종의 소프트웨어 업그레이드입니다. 이더리움의 업그레이드 방향은 이더리움 커뮤니티가 발전하기를 바라는 방향이므로 각 업그레이드를 통해 네트워크는 커뮤니티 거버넌스의 아이디어에 따라 더 안전하고 효율적이며 더 효율적이 될 것입니다.

일반적인 소프트웨어 개발의 이러한 빠른 반복이 그 이유입니다. 유일한 차이점은 이더리움은 수천억 개의 자산을 보유한 금융 시스템이며 자산의 보안과 서비스의 연속성은 업그레이드될 때마다 조금도 영향을 받지 않았다는 것입니다. 그렇기 때문에 이 프로젝트는 주목할 만하다.

Q2: 솔리디티 언어를 간단히 소개하는 것이 편리한가요?

대답: solidity는 javascript와 매우 유사한 구문을 가진 Ethereum 고유의 스크립팅 언어입니다. 고급 언어의 기능을 대부분 가지고 있으며 가장 일반적으로 사용되는 작업은 이더리움 계정과 계정의 잔액에서 작업하는 것입니다.

Solidity는 ERC20, ERC721 및 ERC777과 같은 디지털 자산 구현에 매우 적합하며 매우 일반적으로 사용되는 디지털 자산 유형입니다.

매우 활발한 통화 서클 프로젝트의 자산은 ERC20 주위에 있었고 Ethercat으로 대표되는 블록체인 게임은 ERC721 표준을 사용했습니다.

Q3: 블록체인 플랫폼의 반복은 대중의 영향을 받기 때문에 너무 빠르거나 급진적이지 않아야 합니다. 소프트웨어 플랫폼에서는 보통 승자가 모든 것을 가져가는 매튜 효과가 발생하는데 이더리움이 플랫폼에서 1위를 차지한 지금 다른 플랫폼에서는 기회가 없다는 뜻일까요? 탈중앙화, 즉 DAO의 이론이 이더리움에서 침투한 것 같지만 사실은 힘의 집중이 효율을 가져올 텐데 이 문제에 대해 어떻게 생각하시나요?

A: 먼저 분명히 말씀드리지만, 블록체인 프로젝트의 성공은 기술에만 의존하지 않습니다. V 하나님의 기사에서도 커뮤니티가 코드보다 훨씬 중요하다고 언급했습니다. 코드는 커뮤니티 거버넌스와 규칙을 구현하기 위한 도구일 뿐입니다.

몇 가지 기본적인 문제를 해결하는 데는 아주 진보된 기술이 사용되지 않습니다. 반대로 블록체인의 스마트 계약과 토큰 메커니즘은 조직 개선의 핵심 콘텐츠입니다.

블록체인 플랫폼의 반복은 이제 많은 애플리케이션 시나리오를 만족한다고 말할 수 있습니다. 하지만 이더리움은 글로벌 사용자에게 서비스를 제공하므로 기술적인 어려움은 더욱 커질 것입니다.

우리는 블록체인을 연구할 때 여전히 블록체인 기술을 구현하고 산업을 변화시키거나 의료, 교육 등과 같은 일부 핵심 사회 문제를 해결하는 방법에 더 중점을 둡니다.

이더리움의 DAO는 아주 좋은 생각이고 탈중앙화도 상대적인 것, 즉 다중 중앙화입니다. PoS의 아이디어는 이해 관계자 관계가 클수록 투표 가중치가 커진다는 것입니다. 모든 사람이 투표할 수 있는 것은 아닙니다.

Q4: Wang 씨에게 이더리움 생태계에서 일반 개인 개발자에게 가장 큰 기회가 어디인지 물어봐도 될까요?

대답: 우리가 직면한 미래는 프로그래밍 가능한 사회입니다.스마트 계약으로 변환해야 하는 많은 비즈니스 규칙과 논리가 있습니다.인공 지능은 생산성 문제를 해결합니다.블록체인은 이러한 생산성을 보다 효과적이고 공정하게 관리할 수 있습니다. 개발자가 이러한 원칙을 이해하면 이러한 논리를 실현하고 특정 시나리오에서 사회적 가치에 기여할 수 있습니다.

물론 블록체인의 밑바닥에는 많은 기술적 난제들이 존재하지만, 이것은 특정 학문적 연구 기반을 가진 학생들에게 더 적합합니다.

기술 참여 제안은 여전히 ​​블록체인 적용 방향이며 블록체인의 최하층은 대부분의 사람들에게 적합하지 않습니다.

예를 들어 imtoken 및 유사한 참조와 같은 블록체인용 도구를 만드는 것이 좋습니다. 예: etherscan 등.

Q5: DApp의 방향성에 대한 좋은 제안이 있다면?

A: 크게 보면 여러 가지 방향이 있을 것 같은데 하나는 금전적인 부분이고 다른 하나는 개인정보 부분입니다. 금융은 디지털 자산의 거래, 투자, 부가가치 등입니다. 이 분야는 점점 더 규정을 준수하고 감독이 들어오기 때문입니다. 개인 정보의 프라이버시 보호는 점점 중요해지고 있으며 개인 신용, 건강 기록 및 개인 소비 초상화는 주권을 회복해야 할 필요성이 점점 더 커지고 있습니다.

기업이 아닌, 기업을 넘어선 조직, 커뮤니온의 DAO. 다른 배경과 다른 관점의 생각이 함께 충돌하여 놀라운 효과를 낼 것입니다.

DAO의 재무 및 인사 관리는 DApp과 같은 도구의 도움이 필요합니다.