摘要
本文聚焦于协定简单性的重要性，提出透过简化共识层（3-slot 最终性、STARK 聚合）和执行层（取代 EVM 为 RISC-V 或类似虚拟机器）大幅降低复杂性，减少开发成本、错误风险和攻击面。建议透过向后相容策略（如链上 EVM 解释器）平滑过渡，并统一纠删码、序列化格式（SSZ）和树结构以进一步简化。目标是让以太坊共识关键程式码接近比特币的简单性，提升韧性和参与度，需文化上重视简单性并设定最大程式码行数目标。
以太坊的目标是成为全球帐本：储存人类文明资产与记录的平台，服务于金融、治理、高价值资料认证等领域。这需要两方面的支持：可扩展性与韧性。 Fusaka 硬分叉计划将 L2 资料的可用空间增加 10 倍，而目前提议的 2026 年路线图也计划为 L1 层带来类似的大幅提升。同时，以太坊已完成向权益证明（PoS）的过渡，客户多样性迅速提升，零知识（ZK）验证、量子抗性研究也在稳步推进，应用生态日益稳健。
本文旨在聚焦一个同样重要却易被低估的韧性（甚至可扩展性）要素：协议的简单性。
比特币协议最令人赞叹之处在于其优雅的简洁性：
1. 存在一条由区块组成的链，每个区块透过哈希与前区块相连。
2. 区块的有效性透过工作量证明（PoW）验证，即检查杂凑值的前几位是否为零。
3. 每个区块包含交易，交易花费的币不是来自挖矿奖励，就是来自先前的交易输出。
仅此而已！即便是个聪明的高中生也能完全理解比特币协议的运作，而一个程式设计师甚至可以将其作为业余专案编写一个客户端。协议的简单性为比特币（以及以太坊）成为可信、中立的全球基础层带来了许多关键优势：
1. 易于理解：降低协议的复杂性，让更多人能够参与协议研究、开发和治理，减少技术精英阶层主导的风险。
2. 降低开发成本：简化协定大幅降低创造新基础架构（如新用户端、证明器、开发者工具等）的成本。
3. 减少维护负担：降低长期协议维护的成本。
4. 减少错误风险：降低协议规范及实现中发生灾难性错误的可能性，同时便于验证不存在此类错误。
5. 缩小攻击面：减少协定的复杂元件，降低被特殊利益团体攻击的风险。
历史上，以太坊（有时因我个人的决策）常常未能保持简单，导致开发成本过高、安全风险增加以及研发文化的封闭性，而这些复杂性追求的收益往往被证明是虚幻的。本文将探讨五年后的以太币如何接近比特币的简单性。
简化共识层
新的共识层设计（历史上称为「信标链」）旨在利用过去十年在共识理论、ZK-SNARK 开发、押经济等共识领域最优的经验领域。相较于现有信标链，新设计显著简化：
1. 3-slot 最终性设计：移除槽（slot）、周期（epoch）、委员会重组等概念，以及相关的高效处理机制（如同步委员会）。 3-slot 最终性的基本实作仅需约 200 行程式码，且相较于 Gasper，安全性接近最适。
2. 减少活跃验证者数量：允许使用更简单的分叉选择规则实现，增强安全性。
3. 基于 STARK 的聚合协议：任何人都可成为聚合者，无需信任聚合者或为重复位域支付高昂费用。聚合密码学的复杂性较高，但其复杂性被高度封装，系统性风险较低。
4. 简化 P2P 架构：上述因素可能支援更简单、更稳健的点对点网路架构。
5. 重新设计验证者机制：包含进入、退出、提款、金钥转换、 inactivity leak 等机制，简化程式码行数并提供更清晰的保证（如弱主观性周期）。
共识层的优点在于其与 EVM 执行层相对独立，因此有较大空间持续改善。更大的挑战在于如何在执行层实现类似简化。
简化执行层
EVM 的复杂性日益增加，且许多复杂性被证明无必要（部分因我个人决策失误）：256 位元虚拟机过度优化了如今已逐渐过时的特定密码学形式，预编译预编译（定义precompiles）为单一用例。
逐一解决这些问题效果有限。例如，移除 SELFDESTRUCT 操作码耗费庞大努力，却仅带来较小效益。近期关于 EOF（EVM Object Format）的争论也显示出类似挑战。
我最近提出一个更激进的方案：与其对 EVM 进行中等规模（但仍具破坏性）的更改以换取 1.5 倍的收益，不如向一个更优、更简单的虚拟机过渡，以实现 100 倍的收益。类似于「合并」（The Merge），我们减少破坏性变更的次数，但使每次变更更具意义。具体而言，我建议将 EVM 替换为 RISC-V，或以太坊 ZK 证明器使用的另一种虚拟机器。这将带来：
1. 效率大幅提升：智能合约执行（在证明器中）无需解释器开销，直接运行。 Succinct 的数据显示在许多场景下效能可提升 100 倍以上。
2. 简单性大幅改进：RISC-V 规范相比 EVM 极为简单，替代方案（如 Cairo）同样简洁。
3. 支持 EOF 的动机：如程式码分区、更友善的静态分析、更大程式码大小限制等。
4. 更多开发者选择：Solidity 和 Vyper 可新增后端以编译到新虚拟机器。若选择 RISC-V，主流语言开发者也能轻松将程式码移植到该虚拟机器。
5. 移除大部分预编译：可能只保留高度最佳化的椭圆曲线操作（量子电脑普及后连这些也将消失）。
主要缺点是，与已准备就绪的 EOF 不同，新虚拟机器的效益需较长时间惠及开发者。我们可透过短期实施高价值的 EVM 改进（如增加合约程式码大小限制、支援 DUP/SWAP17–32）来缓解此问题。
这将带来更简单的虚拟机器。核心挑战在于：如何处理现有的 EVM？
虚拟机器过渡的向后相容策略
简化（或在不增加复杂性的前提下改进）EVM 的最大挑战在于如何平衡目标实现与现有应用的向后相容性。
· 首先需要明确：以太坊程式码库（即使在单一客户端内）并非只有一种定义方式。
· 目标是尽量缩小绿色区域：节点参与以太坊共识所需的逻辑，包括计算当前状态、证明、验证、FOCIL（分叉选择规则）及「普通」区块共识所需的逻辑，包括计算当前状态、证明、验证、FOCIL（分叉选择规则）及「普通」区块构建。
· 橘色区域无法减少：若协定规范移除或变更某执行层功能（如虚拟机器、预编译等），处理历史区块的用户端仍需保留相关程式码。但新客户端、ZK-EVM 或形式化证明器可完全忽略橘色区域。
· 新增的黄色区域：对理解当前炼或优化区块建构非常有价值，但不属于共识逻辑。例如，Etherscan 及部分区块建构者支援 ERC-4337 用户操作。如果我们用链上 RISC-V 实作替换某些以太坊功能（如 EOA 及其支援的旧交易类型），共识程式码将显著简化，但专用节点可能会继续使用原有程式码进行解析。
· 橙色和黄色区域的复杂性是封装复杂性，理解协议的人可跳过这些部分，以太坊实现可忽略它们，这些区域的错误不会引发共识风险。因此，橙色和黄色区域的程式码复杂性远比绿色区域的复杂性危害小。
将程式码从绿色区域移至黄色区域的思路，类似于苹果透过 Rosetta 翻译层确保长期向后相容的策略。受 Ipsilon 团队近期文章启发，我提出以下虚拟机器变更流程（以 EVM 到 RISC-V 为例，但也可用于 EVM 到 Cairo 或 RISC-V 到更优虚拟机）：
1. 要求新预编译提供链上 RISC-V 实作：让生态系统逐步适应 RISC-V 虚拟机器。
2. 引入 RISC-V 作为开发者选项：协定同时支援 RISC-V 和 EVM，两种虚拟机器的合约可自由互动。
3. 取代大部分预编译：除椭圆曲线操作和 KECCAK（因需极致速度）外，用 RISC-V 实作替换其他预编译。透过硬分叉移除预编译，同时将该位址的程式码（类似 DAO 分叉）从空更改为 RISC-V 实现。 RISC-V 虚拟机器极为简单，即使在此止步也净简化协定。
4. 在 RISC-V 中实作 EVM 解释器：作为智慧合约上链（因 ZK 证明器需要已进行）。在初始发布数年后，现有 EVM 合约透过此解释器运作。
完成第 4 步骤后，许多「EVM 实作」仍将用于优化区块建置、开发者工具和链分析，但不再是关键共识规范的一部分。以太坊共识将「原生地」仅理解 RISC-V。
透过共享协定元件简化
降低协定总复杂度的第三种方式（也最容易被低估）是尽可能在协定堆叠的不同部分共享统一标准。不同协议在不同场景下做相同的事情通常毫无益处，但这种模式仍常出现，主要是因为协议路线图的不同部分缺乏沟通。以下是几个透过共享元件简化以太坊的具体范例。
统一纠删码
我们在三个场景中需要纠删码：
1. 区块验证已发布 客户端：已发布 客户端验证：区块资料
2. 更快的 P2P 广播：节点接收 n/2 个片段后即可接受区块，在延迟与冗余间取得平衡。
3. 分散式历史存储：以太坊历史资料分片存储，每组 n/2 个片段可恢复其余片段，降低单一片段遗失风险。
若在三个场景中使用相同纠删码（无论是 Reed-Solomon、随机线性码等），将获得以下优势：
1. 最小化程式码量：减少总程式码行数。
2. 提高效率：若节点为某场景下载部分片段，这些资料可用于其他场景。
3. 确保可验证性：所有场景的片段均可根据根验证。
若使用不同纠删码，至少应确保相容性，例如资料可用性取样的水平 Reed-Solomon 码与垂直随机线性码在同一网域操作。
统一序列化格式
以太坊的序列化格式目前仅部分固化，因资料可依任意格式重新序列化及广播。例外是交易签章哈希，需规范格式进行哈希。未来，序列化格式的固化程度将因以下原因进一步提高：
1. 完全帐户抽象（EIP-7701）：交易完整内容对虚拟机器可见。
2. 更高的 Gas 限制：执行层资料需放入资料区块（blobs）。
届时，我们有机会统一以太坊三个层级的序列化格式：执行层、共识层、智慧合约呼叫 ABI。
我提议使用 SSZ，因为 SSZ：
1. 易于解码：包括在智能合约内（因其基于 4 字节的设计和较少的边缘情况）。
2. 已在共识层广泛使用。
3. 与现有 ABI 高度相似：工具适配相对简单。
已有向 SSZ 全面迁移的努力，我们应在规划未来升级时考虑并延续这些努力。
统一树结构
若从 EVM 迁移到 RISC-V（或其他可选的最小虚拟机器），十六进位组期间若从 EVM 移转至 RISC-V（或其他可选的最小虚拟机），十六进位组中连点 Merkle Patricia 树也是如此。迁移到基于更优杂凑函数的二元树将显著提升证明器效率，同时降低轻客户端等场景的资料成本。迁移时，应确保共识层使用相同的树状结构。这将使以太坊的共识层与执行层可透过相同程式码存取和解析。
从现在到未来
简单性在许多方面类似于去中心化，二者均为韧性目标的上游。明确重视简单性需要一定的文化转变。其收益往往难以量化，而额外努力和放弃某些耀眼功能的成本却立竿见影。然而，随著时间推移，收益将愈发显著 — —比特币本身就是绝佳例证。
我提议效法 tinygrad，为以太坊长期规范设定明确的最大程式码行数目标，使以太坊共识关键程式码接近比特币的简单性。处理以太坊历史规则的程式码将继续存在，但应置于共识关键路径之外。同时，我们应秉持选择更简单方案的理念，优先选择封装复杂性而非系统性复杂性，并做出提供清晰属性和保证的设计选择。
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