Vitalik Buterin 揭示以太坊交易重新設計

以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 於 9 月 6 日提出了一種長期交易模型，可能允許網路並行處理某些驗證工作。

他的提議將交易產生的效果與在這些效果發生前必須滿足的條件分開。

Buterin 在詳細的貼文中將這兩個組成部分描述為「操作」和「依賴」。操作會改變以太坊的狀態，例如轉移 ETH 或呼叫合約。依賴涵蓋了確定交易有效性所需的資訊。

數位簽名是依賴的一個例子。其他例子包括顯示未花費輸出存在的 Merkle 證明、零知識證明，以及交易進入區塊時必須保持為真的狀態條件。

Buterin 認為，明確區分這兩者可能有助於以太坊在不放棄其靈活執行環境的情況下擴展。然而，該提議仍是持續協議研究的一部分。以太坊開發者尚未批准完整設計進行部署。

以太坊可以並行處理交易依賴

以太坊交易目前將授權、費用支付和執行結合在一個常見的處理流程中。節點檢查交易是否正確簽名、發送者是否能支付，以及其指令是否成功執行。

其中一些檢查不依賴於交易的最終狀態變化。Buterin 表示，此類依賴可以單獨處理，且在許多情況下可以同時處理。

例如，驗證者可能需要確認簽名才能接受交易。該驗證不一定需要等待其他交易附帶的無關簽名。如果事先知道多個獨立檢查，客戶端可以將工作分配給可用的處理資源。

依賴狀態的檢查需要更加小心。如果較早的交易更改了相同狀態，與帳戶餘額或存儲槽相關的條件可能失效。Buterin 表示，當交易聲明其訪問的狀態部分時，記憶體池可以更有效地推理這些條件。

這種方法將獎勵可預測的交易。清楚指定其依賴的操作可以獲得較低的 Gas 成本，因為客戶端可以更有效地驗證它們。需要動態呼叫和不可預測狀態訪問的交易仍然可能，但成本可能更高。

Buterin 估計，以太坊按交易量計算超過 90% 的活動不需要網路完整的動態靈活性。該數字是他的評估，而非貼文中已發佈的網路測量。更廣泛的論點是，常見的轉帳和常規合約互動可以使用更具限制性的格式，而不限制專業應用。

提議的模型將為需要靈活帳戶系統的交易保留以太坊的彈性。更可預測的活動可以使用靜態可分析結構，類似於比特幣交易模型的部分。

比特幣使用未花費的交易輸出模型，其中一筆交易會指明其打算花費的輸出。以太坊通常使用帶有餘額、隨機數和可程式化合約儲存的帳戶。Buterin 並非提議以太坊用比特幣的架構取代其帳戶模型。他描述了一個結合兩者系統概念的頻譜。

EIP-8141 提供通用交易框架

EIP-8141 是一份以太坊改進提案草案，針對一種稱為 Frame Transaction 的新型交易。它將交易劃分為合約呼叫框架，這些框架可以驗證授權、批准 Gas 支付並執行使用者操作。

官方提案指出，交易有效性和費用支付將不再僅依賴於附加在外部交易上的標準簽名。帳戶程式碼反而可以定義必要的授權和支付規則。

Frame Transaction 可以支援贊助費用、以 ETH 以外的代幣支付、金鑰輪換和交易批次處理。它們還可以允許外部擁有帳戶獲得帳戶抽象功能，而無需依賴於每個相容網路上相同的合約部署。

在提議的結構下，驗證框架將確定發送者是否授權了交易。單獨的框架可以確定誰支付費用，然後執行請求的操作。

此結構與 Buterin 對依賴和操作的區分一致。驗證框架處理必須滿足的條件。發送者框架處理改變狀態的操作。

該格式還可以改善以太坊虛擬機網路之間的互通性。不同的鏈可以支援相同的最小交易結構，同時應用各自的驗證工具、預編譯或帳戶功能。

Buterin 將潛在格式描述為帶有標記其功能的旗標的基本呼叫清單。呼叫可以被標記為純依賴、狀態依賴驗證或操作。交易還將包含標準資訊，例如其來源和隨機數。

EIP-8141 仍被歸類為草案核心提案。其當前規範包括記憶體池准入、框架執行、收據、簽名、Gas 核算和交易傳播的詳細規則。這些細節在審查期間可能會發生變化。

以太坊開發者還討論了技術問題。這些包括拒絕服務風險、交易替換規則、工具變更、待處理交易限制以及對驗證框架的限制。

一項討論指出，提議的公共記憶體池通常只會為每個發送者保留一個待處理的 Frame Transaction。開發者質疑該規則將如何影響定期在一個區塊內提交多筆交易的帳戶。

其他參與者審查了該格式是否為錢包、區塊建置者和以太坊的遠端程序呼叫介面引入了額外的複雜性。這些問題必須在客戶端團隊能夠實施穩定規範之前解決。

遞迴 STARK 可以消除重複驗證

Buterin 的長期模型超越了 EIP-8141。他建議，不需要狀態存取的依賴可以在記憶體池層檢查一次，而不是由每個驗證者重複檢查。

純依賴可能包括加密簽名或證明，其有效性不會隨著以太坊的狀態而改變。檢查後，網路可以用遞迴 STARK 替換多個驗證工作，確認所有檢查都正確完成。

STARK 是一種加密證明，允許一方證明計算被正確執行。遞迴證明可以驗證其他證明，從而可以將許多檢查合併為較小的驗證任務。

提議的記憶體池可以在區塊執行之前聚合交易簽名、有效性證明和其他依賴。驗證者然後驗證聚合證明，而不是獨立重複每個原始計算。

Buterin 建議這種方法也可能減少鏈上放置的驗證資料量。如果遞迴證明確立所有依賴都是有效的，則某些原始資料可能被省略。

該結果不是當前 EIP-8141 規範的一部分。它需要額外的研究，涵蓋證明生成、記憶體池協調、資料可用性和防止無效聚合。

該設計也與以太坊為後量子密碼學所做的準備有關。抗量子簽名通常比普通以太坊帳戶使用的 ECDSA 簽名更大，且驗證成本更高。

EIP-8141 可以讓帳戶定義新的授權方案，而無需等待以太坊取代單一固定的簽名標準。遞迴證明聚合隨後可以降低驗證大型後量子簽名的成本。

EIP-8141 可以幫助以太坊帳戶採用後量子授權，如果實用的簽名系統變得可用。這仍然是一條長期的安全路徑，而非對活躍量子威脅的即時回應。

金鑰隨機數可以消除交易瓶頸

以太坊帳戶使用順序隨機數來防止交易重放。如果一個帳戶提交編號為 10、11 和 12 的交易，網路通常會按該順序處理它們。

這種順序可能造成瓶頸。如果交易 10 卡住或無效，來自同一帳戶的後續交易可能也會等待，即使它們的操作彼此無關。

金鑰隨機數將為帳戶提供多個獨立的隨機數序列。分配給不同金鑰的交易可以繼續進行，而無需等待另一個序列推進。

這可以幫助智慧帳戶、隱私系統以及同時提交多個獨立操作的應用程式。每個工作流程都可以擁有自己的隨機數域，同時保留重放保護。

Crypto.news 先前報導，金鑰隨機數可以防止獨立的私人交易互相阻塞。該功能是改善隱私交易、靈活帳戶和抗審查能力的更廣泛努力的一部分。

Buterin 也將交易工作與替代狀態模型聯繫起來，包括原生 UTXO 設計和基於證明的狀態結構。這些專案探討某些資產或操作是否可以使用可預測的狀態規則，而複雜的合約則保留以太坊現有的靈活性。

這種方法可以創建多個處理層級。簡單、聲明式的操作更容易分析，並且可以獲得較低的費用。動態合約呼叫將繼續運作，但會消耗更多資源，因為客戶端無法以相同方式準備其執行。

這種差異化定價將試圖使費用與每筆交易實際造成的擴展限制保持一致。它不會保證每個用戶或應用程式都能獲得較低的費用。

EIP-8141 仍需開發者批准和測試

EIP-8141 必須通過幾個階段才能影響以太坊用戶。核心開發者首先需要同意 Frame Transactions 提供了比競爭性帳戶抽象設計更好的路徑。

該提案隨後需要客戶端實現、開發網路、互操作性測試、錢包支援和安全審查。開發者還需要測試 Frame Transactions 如何與區塊建構者、記憶體池、費用市場和現有智慧合約互動。

早期的開發者討論曾考慮將 EIP-8141 納入以太坊未來的 Hegotá 升級。然而，crypto.news 報導稱，Frame Transactions 仍在考慮中，而非正式排定。

FOCIL 是另一個旨在通過交易包含清單改善抗審查能力的獨立提案，也與 EIP-8141 一起被討論。這兩個提案解決不同的問題。Frame Transactions 涉及授權和執行結構，而 FOCIL 涉及將符合條件的交易包含在區塊中。

開發者認為，將它們結合使用可以提供具有更強抗審查能力的原生帳戶抽象。這種組合仍然是一個提議的方案，而非已批准的以太坊路線圖承諾。

因此，Buterin 在 9 月 6 日的評論描述了以太坊交易設計的可能方向。它們並不宣佈已完成升級、啟動日期或對主網 gas 費用的確認變更。

下一個可驗證的里程碑將是正式的開發者支援、納入升級範圍以及在開發網路上的可行實現。在此之前，EIP-8141 和遞迴 STARK 記憶體池仍然是活躍的研究和工程提案。

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