一篇文章看以太坊2017底层技术进展

作为区块链应用最广泛的底层开发平台之一，以太坊在 2017 年经历了数百万以太币从钱包应用程序中被盗的攻击。建立企业联盟，实施拜占庭硬分叉以促进商业化和技术优化，同时在资本的区块链热潮中扬帆起航。 ，现在稳坐全球虚拟货币第二位。

2017 年，以太坊社区内外发生的大事，无论喜怒哀乐，更重要的是创始人 Vitalik Buterin 带领的开发团队，凭借其作为行业龙头及其庞大的规模，必将对整个区块链行业的发展产生深远而决定性的影响。展望 2018 年，Vitalik Buterin 表示，这将是“以太坊技术集中货币化的一年”。算上这些起源于区块链前沿探索的技术项目，2017年他们又落入了怎样的研发背景，又是如何经历了理论诞生、概念验证、试运行的整个阶段？

如果你知道，你也需要知道为什么。诞生于 2014 年的以太坊是如何在如此短的时间内成为最受欢迎的底层的？因为技术在稳步发展。清除笼罩着区块链新兴技术的迷雾，以太坊作为区块链行业前沿的探索者，始终坚持技术先行的发展路线。进入2018年，回首过去的365天，一路上一直专注于技术研发的以太坊，经历了怎样的冲击和技术成就？

盘点风险事件，窥探以太坊现实，成立企业以太坊联盟推动商业化

3 月 1 日，企业以太坊联盟 (EEA) 宣布成立，旨在创建企业级区块链解决方案并共同制定行业标准。采用以太坊企业版采用的标准化EEA，特别注重与公链的合作与交互。同时，联盟链并行发展，最终目标是实现兼容和连接。 EEA顺应了技术突破的分组和划分联盟的行业趋势，标志着以太坊的发展在区块链可扩展性、安全性和隐私问题上加大投入以太坊区块链钱包查询，更加注重企业应用的项目部署，从而为集中精力打好基础。区块链研发和产业发展的技术实力。

奇偶校验安全事件频发，合约漏洞不容忽视

然而，以太坊凝聚技术力量，共同进步的愿景，在今年 Parity 的安全事件中屡遭打击。自身技术的漏洞暴露，对智能合约复杂性的把握尚未达到成熟开发的地步，以至于合约代码漏洞导致总计超过百万以太币价值上亿美元经济损失。

7月19日美国东部时间12:30左右，黑客针对Parity钱包1.5及之后的漏洞进行了未经授权的函数调用，发起了攻击，三人共盗取了超过15万个以太币多签合约，按当时市值计算，造成损失约3000万美元。

损失还没有结束。 11月6日，由于开发者和用户“误操作”引发的意外代码漏洞，7月20日之后修复创建的Parity多签钱包全部瘫痪，价值超过1.54亿美元总共有930,000以太币被冻结和锁定，至今尚未恢复。在 Parity 发布的官方声明中，他们表示他们已经修复了 7 月份被黑客入侵的漏洞，但未能及时找到并修复另一个漏洞，以允许用户重写代码以访问其他人的数字钱包。

竞相推出ETF：技术优化与IFO分叉热

对于以太坊区块链，2017年2018年成功实施的“拜占庭”硬分叉通过升级底层协议创建新规则，完成整个系统的性能提升和功能添加。 10月16日，以太坊官方宣布“拜占庭”在以太坊437万区块高度成功实施硬分叉。协议升级后，调整了区块奖励，缩小了区块大小，平台引入了零知识证明等解决方案，包括区块链隐私等问题，以实现开发者的技术目标，创造更适合去中心化应用的生态环境。

然而，这并不是以太坊在 2017 年看到的唯一一次硬分叉。此后，作为以太坊的分叉币，以太雾 (ETF) 和以太零 (ETZ) 等分叉币计划在于 2018 年 1 月发布，自比特币 Segwit2X 解决方案以来一直在推出。已经在全链行业兴起的IFO（Initial Fork Offering，第一次分叉发行）分叉热在以太坊生态环境中波及和体现。

原定于2018年12月1日分叉的以太坊分叉（ETF）一再更改承诺区块高度，突然在12月14日提前宣布分叉。此举不仅引发外界猜测他想成为以太坊分叉的“长子”，同时也引起了全球交易所的抵制，拒绝开放交易，认为“该项目不规范，对用户不负责任。”风险极高。”一只在官网同步发布矿机预售广告作为赚钱手段的ETF，自称是“以太坊底层架构与雾计算技术相结合的新平台”，却因各种猴子蜂拥而至成为众人瞩目的焦点 这条道路陷入了以技术分歧为名质疑投机工具。

如前所述，2017年，随着大量互联网公司的涌现，区块链市场风起云涌。区块链迷雾中的以太坊针对区块链应用带来的可扩展性、安全性和隐私性三重困境做了哪些努力，取得了哪些技术进步？

如目录所示，根据解决上述三重困境的技术目标，本文还将以太坊在2017年的研发工作和成果分为三个部分进行总结：

一、可扩展性问题解决方案

1.Casper Proof of Stake 系统2.分片解决方案3.等离子侧链技术

二、安全问题解决方案

1.“金库”模式多重签名钱包2.智能合约形式验证

三、隐私问题解决方案

1.零知识证明2.环签名3.混音器4.频道

基础技术和基础设施进步

可扩展性问题解决进度

对于以太坊来说，影响其应用的第一个技术问题是可扩展性，这严重制约了其区块链技术在实际应用中的交易性能。发展到2017年，受限于1MB区块限制，理想状态下，比特币每秒只能处理约三笔交易；而在 2017 TechCrunch Disrupt 大会上，Vitalik Buterin 在演讲中透露，截至 2017 年 9 月，以太坊每秒只能处理 5 笔交易。根据雷锋网的人工智能金融评论，Visa 在标准假日期间每秒处理 4.50,000 笔交易。为了实现“在几年内达到 Visa 级别的交易规模”的目标，Vitalik Buterin 和他的技术团队通过改变共识机制和节点数据存储机制，努力解决可扩展性问题。

共识机制从PoW到PoS的过渡：Casper试运行

为了优化可扩展性，确保去中心化和安全性，提高资源利用效率，以太坊研究人员、开发团队和社区成员一直在共同维护起源于 2014 年的 Casper PoS 项目，并成功将2017年进入测试网试运行。

4 月，雷锋网 AI 财经评论报道，Vitalik Buterin 在台北以太坊聚会上透露，以太坊的 PoS 共识算法的协议研发已经完成了近 75%，关于具体的 Casper计划。研发进度，他说大约需要四分之三的时间。 9 月，Vitalik Buterin 完成了以太坊 Casper 协议的标准化升级，并准备发布白皮书，专门解释混合 PoW 和 PoS 算法的 Casper 协议，并将维护系统运行的激励机制，51% 攻击审查和预防等细节都写在纸上，大大增加了计划实际执行的可能性。

11 月，据以太坊基金会研究成员 Vitalik Buterin 和其他技术人员联合开发的激励执行机制 Casper Friendly Finality Gadget (FFG)，

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很快就会在测试网上启动并运行。该消息随后得到 Vitalik Buterin 的证实，FFG 目前正在测试网络上试运行，据他介绍，很可能在 2018 年夏天投入实际运行。

在以太坊技术团队的主导研究下，Casper 由 FFG 和 TFG 两个主要项目组成。与以太坊开发者 Vlad Zamfir 领导的 TFG 项目专注于纯权益证明概念的运作不同，FFG 相对保守和稳定。以太坊逐步过渡到权益证明激励的第一步。

展望Casper全面应用后以太坊技术的未来前景，首先，由于交易确认时间的减少，以太坊的可扩展性将大大提升。代币验证取代网络环境下的挖矿工作后，现实世界的硬件矿池也将被以太坊的网络节点所取代。

而这也意味着以太坊将大大减少有限电力资源的消耗，真正成为一个环保产业。有评论认为，从这个角度来看，它比银行和Visa蕴含的潜力更大。宽泛。

在去中心化方面，Casper 也将做出更多贡献：一旦全部投入，将通过运行节点的收益产生如此大的去中心化公链，这将是历史上第一次。它为用户付费，每一个普通用户都会被激励加入运行节点的行列，以获取利润。

分片：权益证明连接的两层区块链网络结构

相比之下，Vitalik Buterin 在 11 月 2 日以太坊年度开发者大会 Devcon 3 上提出的分片解决方案，被纳入以太坊未来三到四年的技术发展路线图，将是以太坊在未来三到四年，它被认为是以太坊的解决方案。缩放问题的主要方法之一。然而，进展并没有 Casper 计划那么快：根据它的估计，我们可能不会在 2018 年看到分片解决方案真正投入使用，但“非常希望它在 2019 年成熟，并且能够2020年左右真正开始。投产”。

尽管如此，Vitalik Buterin 也承认，以太坊技术团队过去几年在以太坊网络节点研发方面的研发投入，将极大地推动他们在分片解决方案方面的工作。 这些承载并主要构成以太坊网络的大型节点在分片解决方案中被称为“宇宙”和“银河”，并逐渐过渡到上述股权证明和工作证明的混合模型。以保证网络的稳定性。在其余较小的“分片”节点上，Vitalik Buterin 计划直接使用权益证明模型。每个分片只处理以太坊网络的一部分。分片之间通过异步通信进行信息交换，通过 Casper 实现权益证明。实现分片思想的激励机制，从而优化以太坊区块链的可扩展性。

从目前来看，以太坊还需要一个分片解决方案来实现链上扩容，让它运行更流畅。据以太坊研究员王晓雅在12月3日亚太以太坊社区技术培训交流会上介绍，分片之间使用验证管理合约来完成存取等功能，而在数据存储方面，以太坊将推出一个全新的状态客户端设计，所有节点只需要存储状态根，大大降低了数据存储的负载。

Plasma：侧链技术有望帮助以太坊达到百万级TPS

在解决区块链系统由于存储越来越多的交易数据和其他信息而导致的扩展问题与其他减少直接存储在链上的数据量的想法不同，Plasma 侧链技术专注于通过访问来解决这个问题子区块链。 8 月，据雷锋网 AI 财经评论报道，Vitalik Buterin 和闪电网络白皮书作者 Joseph Poon 推出 Plasma 并为其开发技术路线，计划通过扩大“防欺诈”方法。它可以应用于更复杂的计算，例如智能合约。

当时，Joseph Poon 表示该项目还有很长的路要走，需要“大量测试”，但它是现实可行的。另一方面，Vitalik 表示 Plasma 是对以太坊分片技术的补充。到目前为止，在 Vitalik Buterin 看来，Plasma 也已接近工作状态。

据雷锋网（公众号：雷锋网）AI财经评论，未来投入运营后，类似于闪电网络，是运行在根区块链上的一系列合约。底层侧链，参与者只需要负责定期监控特定链，惩罚欺诈行为，而无需进行所有数据传播。因此，以太坊将有望每秒能够处理数千甚至数百万笔交易的数量。

解决安全问题的进展

回顾2017年以太坊区块链的安全问题，毫无疑问，Parity钱包发生的两起代币盗窃事故是其面临的最大安全挑战，而对智能合约代码漏洞的安全研究是重点以太坊从 2017 年到未来的预防。作为第一个支持图灵完备虚拟机的区块链平台，它支持基于虚拟机的任意虚拟机。由于编程逻辑的技术特性，业内人士多次表达了对编写智能合约引入漏洞的高发率的担忧。

对此，在12月3日的亚太以太坊社区技术培训交流会上，以太坊研究员林秀平表示，针对Parity多签钱包安全事件频发，以太坊开发了升级版加入第三方“Vault”模式的多重签名钱包版本，解决虚拟货币托管的安全问题。在以太坊的多重签名钱包中，用户可以通过管理智能合约的拥有者随时更改钱包的用户，也可以设置要收集的签名数量。

特别是在添加第三方时，如果私钥被盗，用户可以拒绝黑客发起的转账请求，并可以通过熟悉的第三方将钱拿走以太坊区块链钱包查询，避免钱包被劫持的风险。

而关于智能合约的安全性，在2016年Devcon2以太坊开发者大会上受到越来越多关注的形式化验证应用，在2017年继续稳步发展，帮助以太坊开发者使用Solidity语言编写智能合约。有效地改进和发现漏洞。

在 11 月台北的 BeyondBlock 技术交流会上，V Italik Buterin 也透露，未来以太坊的智能合约将引入形式化验证的方式来保证安全性。据悉，以太坊开发团队正在实现一种名为“Viper”的新型Python智能合约编程语言，以便能够开发出更安全的以太坊应用程序。

上述拜占庭式硬分叉在 10 月份执行后，新版以太坊将允许用户自行确定私钥地址，这将增强身份保护，进一步提升以太坊领域。区块链的网络安全

解决隐私问题的进展

为了实现区块链技术在企业级商用中的普及，如何保证链上各个参与者的交易数据也是无法绕过的首要技术障碍。在 BeyondBlock 大会上，Vitalik Buterin 对 10 月份执行的拜占庭硬分叉所涉及的隐私保护升级进行了详细说明。

他指出，拜占庭硬分叉方案中实现的zk-Snarks（简单非交互零知识证明）隐私技术为应用开发者提供了一种实现更严格隐私的方法。这些新的虚拟货币加密算法，包括零知识证明和环签名，将允许交易方选择特定的交易展示对象，从而解决交易隐私问题。

“以太坊四分之三的隐私问题已经解决，但四分之一仍未解决，”Vitalik Buterin 在会议上总结了以太坊对解决隐私问题的关注。问题的进展。他说，基本协议级别存在漏洞。但至少在概念上，他认为基础层面的错误可以或已经被修复，目前，用户可以隐藏以太坊中的所有交易，同时也可以选择性地揭示交易中包含的人。

将如何解决剩下的四分之一的隐私问题？在 12 月 3 日的亚太以太坊技术交流会上，Vitalik Buterin 详细解释了在考虑到区块链交易安全性的前提下探索的四种隐私解决方案。其中一些是理论上仍然存在的技术解决方案。有人称其为使用高科技技术的“黑科技”解决方案。其中，他认为零知识证明（Zero Knowledge proofs）是“最强大”的解决方案。虽然技术实现难度最大，但对保护以太坊网络的隐私和安全是最有效的。

零知识证明

在 Vitalik Buterin 看来，零知识证明适用于所有基于公链的服务。未来，如果将零知识证明应用到以太坊世界25000个节点的交易中，每个区块中只有哈希数据，足以支撑整个公链上的交易运行。

问题是，如何将零知识证明作为一个通用的解决方案，并在广泛的范围内应用？ Vitalik Buterin 说，在过去，困难在于加密数字几乎不可能写入智能合约以获取零知识证明。但是随着编码技术的升级，开发环境已经能够提供集群中优先编译可能需要的所有工具，保证了去中心化的原则，最大程度地保护了交易的隐私和安全。

环签名

Vitalik Buterin 认为，作为密码学领域近二十年来才出现的新协议，环签名可以看作是一种弱化的零知识证明。在以太坊交易中，交易方可以通过可读的环签名指定账户地址进行加密货币交易，其他人无法知道信息的来源；交易方也可以故意“泄露”签名以证明自己是这组环签名的所有者之一，但其他人只知道他是成员之一，却不知道资产的具体持有人是谁这组环签名所代表的是。 ,

他在会上透露，11 月，以太坊社区对隐私保护方案进行了动态更新，这使得通过环签名验证智能合约成为可能，并且正在测试中。在网络中运行良好。

搅拌机

对于混币器的解决方案，以太坊发明了改进版的 Coin Join，通过引入智能合约的特性弱化了这种中心化趋势，同时在一定程度上考虑了其安全性和隐私性。总的来说，它分为三个步骤来完成整个过程：

第一步是在明确谁参与交易后，将 Coin Join 智能合约发送给这些参与者；第二步 第一步，在智能合约中，每个人都需要指定交易对象，指定交易地址发送货币；第三步，也就是在执行环节，执行前需要所有参与者的同意。只要一个人不同意，该过程就会终止。如果一切顺利，智能合约最终会被发送到第一步所涉及的各方地址。

Vitalik Buterin 还提到，以太坊也在尝试结合环签名的混合器解决方案。当在 Mixer 中执行一笔交易时，只要给出环签名确认交易协议，就可以获得这组交易签名的签名权。与现有的单环签名技术相比，可以更加兼容地保护隐私和安全。性。

频道

在通道解决方案中，它包括由一方向另一方发起的请求过程，以执行包含交易的智能合约。任何一方都希望将交易追溯到源头。 ，只要以序列号较高的收据为准，可以根据最新的收据进行交易验证。

通道内的交易发生在链下，只有参与交易的双方才能看到。并且，只有那些与存款、取款和解决路径冲突的交易才会上链。如果发起交易的一方无法识别或识别对方的签名，智能合约将认为该交易未被双方接受，并提交给链上供双方追溯处理。

因此，在通道中发起交易不会将交易暴露给区块链。原因是每一张不在链上的账单，除了参与方之外，不会被其他人看到。到达。使用通道方案发起交易，安全性与在区块链上发起的交易基本相同，但同时保证了交易双方的隐私。

结束语

雷锋网AI财经评论早前报道，面对区块链行业整体发展状况逐渐好转并备受外界关注，Vitalik Buterin保证，作为区块链技术的引领者和前沿先锋， 2018年将是以太坊技术集中实现的一年，团队以往研究的可扩展性、隐私和安全解决方案等技术概念将一一呈现。落地，在测试网试运行，或在公共主网实际运行。

2017年，关于以太坊各个技术项目实际进展的消息频频传出，这让Vitalik Buterin有了这样的技术信心和发展计划，并表示在几年内，以太坊应该能与Visa级别相媲美。交易规模；同时也表明，区块链技术与各行业具体应用场景的结合还处于极其不成熟的早期阶段，技术障碍依然是区块链大规模应用的最大制约因素。镣铐。在此背景下，将资金投入市场炒作区块链技术的概念固然可以赢得一时的经济效益和美誉度，但只有投入科技研发才能真正推动区块链行业的长期健康发展. 2018年，希望更多的从业者响应Vitalik Buterin的技术先行发展路线，参与到构建区块链的美好未来中来。

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【今日福利】比特币 虚拟货币的波动总是出人意料，资金和人都难以捉摸，但另一个影响价格的因素要简单得多——技术和应用价值。这也是 2017 年区块链行业的关键词。过去的一年，在众多大大小小的公司涌入区块链，POC 项目和代币遍地开花的同时，也有一些先行者呼吁，“不要为区块链而使用区块链”。

技术的发展永无止境。在这条探索之路上，我们看到的不仅是尸体，还有正在建造的纪念碑。 2017年，雷锋网与数十家区块链行业的传统企业和新创企业进行了对话，并进行了报道。现选取工商银行、招商银行、平安集团、银联、蚂蚁金服等8家代表性机构的实践案例，编制专题报告——《2017金融科技革命前夜》 《区块链与人工智能大爆发》。此外，还有20+智能金融公司案例，涵盖普惠金融、风控信贷、财富管理等主题。

以下为专题部分列表（全文共5篇4）：

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