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Asia/Shanghai

{Patrick}

  1. 自我介绍 Hi, 我是国内一名理科研究生，会一些编程语言，平时科研主要也是写程序算东西， 自学过一些前端、后端、服务器运维等知识（每次用还得去查一堆代码的程度，不过有了AI之后好了许多）

对区块链技术很感兴趣，希望学习到硬核的知识。

  1. 你认为你会完成本次残酷学习吗？ Yes.
  2. TG 联系方式：@ppatrick007

Notes

2025.02.06

今日学习主题：Ethereum —— The World Computer

  • Ethereum 是世界计算机

    • 以太坊（Ethereum）是一种去中心化计算平台，为全球提供可信、开放、可编程的计算环境。
    • 由 Ethereum Virtual Machine (EVM)、Ethereum Blockchain 和 Ethereum Network 三部分组成。

  • 以太坊共识机制

    • 早期采用 Proof of Work (PoW)，2022年成功切换至 Proof of Stake (PoS)。
    • 使用 32 ETH 即可成为验证者（Validator），同时有 Slashing（惩罚机制） 来保证网络安全性。

  • 去信任化（Trustless Trust）

    • 以太坊的核心目标是 可信中立（Credible Neutrality）。
    • 通过 PoS 及去中心化架构实现全球无须信任的协调机制。

  • DeFi 及以太坊生态

    • 以太坊支持 去中心化金融（DeFi），让用户能够拥有 互联网原生的财产所有权。
    • 未来可能拓展至 NFT、游戏、投票、物流 等多种应用场景。

  • 以太坊的扩展性挑战

    • 目前以太坊面临 扩展性三难困境（Scalability Trilemma），在 安全、去中心化、扩展性 之间需要权衡。
    • Rollups 和 Danksharding 可能是未来解决方案，提高吞吐量的同时保持去中心化。

2025.02.07

主题：Ethereum 执行层（Execution Layer）

主要内容

今天的学习主要根据去年EPFsg的week2内容，重点是 Ethereum 执行层（Execution Layer, EL），它负责处理交易、执行智能合约并维护以太坊的状态。主要涉及以下方面：

执行层概览

  • 负责处理状态转换（State Transition）。
  • 验证并执行每一笔交易，将其累积到状态树（State Trie）。
  • 处理以太坊改进提案（EIP）相关的机制，如：
    • EIP-1559: 交易基础费用调整机制。
    • EIP-4844: 处理 Blob Gas 以提高扩展性。
    • 信标链提款（Beacon Chain Withdrawals）。

区块验证（Block Validation）

  • 执行层需要验证每个区块：
    • 头部验证（Header Validation）：
      • 校验 Merkle Root。
      • 确保 Gas Limit 在合理范围内。
      • 确保时间戳有效。
    • 区块处理（Block Processing）：
      • 通过 state_processor.go 执行状态转换。

EVM 及其操作码

  • 以太坊虚拟机（EVM）是基于 堆栈（Stack Machine） 的计算环境。
  • 主要操作码类别：
    • 栈/内存操作（Stack & Memory Manipulation）。
    • 环境获取（Env Getters）。
    • 以太坊系统操作（Ethereum System Operations）。

P2P 网络 & 同步机制

  • 以太坊的 P2P 网络 负责：
    • 提供历史数据。
    • 广播待处理交易。
    • 管理状态同步。
  • Snap Sync 机制：
    • 第一阶段：下载 Snap Tiles（快速获取区块状态）。
    • 第二阶段：Healing（填补数据缺失）。

JSON-RPC 及 Engine API

  • JSON-RPC 是 与以太坊交互的主要接口，目标是所有客户端提供一致 API。
  • 主要 RPC 方法：
    • eth_getBlockByNumber
    • eth_call
    • eth_sendTransaction
    • eth_subscribe

2025.02.08

主题：Ethereum 共识层（Consensus Layer, CL）

主要内容

今天的学习重点是 Ethereum 共识层（Consensus Layer, CL），它负责以太坊网络的安全性、数据一致性以及区块共识机制。主要涉及以下方面：

共识层概述

  • 区块链保证了 数字稀缺性（Digital Scarcity），但需要 安全性 来确保其完整性。
  • 分布式网络需要 拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerance, BFT） 来应对恶意节点。
  • 比特币（Bitcoin） 通过 工作量证明（Proof-of-Work, PoW） 解决了 BFT 问题。
  • 以太坊（Ethereum） 通过 权益证明（Proof-of-Stake, PoS） 作为新共识机制。

PoS 机制

  • PoS 由 信标链（Beacon Chain） 管理，并使用 验证者（Validators） 进行区块提议和投票。
  • 从 PoW 转向 PoS 的关键变化：
    • 由 计算能力（哈希算力） 转向 代币抵押（Stake） 作为 反女巫攻击（Sybil Protection） 机制。
    • 通过 BFT 机制 确保网络达成一致。
    • 参与 PoS 需要 质押 32 ETH，被选中的验证者负责出块和投票。

拜占庭容错与 Slashing

  • 以太坊 PoS 采用 拜占庭容错（BFT Majority） 来决定链的状态。
  • 如果验证者行为异常或恶意，则会触发 Slashing（削减惩罚）：
    • 部分 Slash：轻微违规，如错误投票，扣除部分质押。
    • 完全 Slash：严重违规，如双重签名，导致全部 ETH 被销毁并被逐出网络。

Fork Choice Rule: LMD-GHOST

  • 以太坊 PoS 使用 LMD-GHOST（Latest Message Driven - Greedy Heaviest Observed Subtree） 作为 分叉选择规则（Fork Choice Rule）：
    • 最新投票驱动（Latest Message Driven）：最新投票更具权重。
    • 贪心最重子树（Greedy Heaviest Observed Subtree）：选择投票最多的链作为主链。
    • 保证活跃性（Liveness）：结合 Casper FFG 确保网络不会停滞。

以太坊的加密经济安全性

  • Casper 提供了更强的经济安全性：
    • 质押 ETH 提供了 经济安全保证，攻击者必须承担高额成本。
    • 双重签名 = 资金被 Slash，确保验证者不会作恶。

2025.02.09

主题：开发和测试（Development and Testing）

主要内容

今天的重点是以太坊的 开发和测试，包括如何进行节点的开发与测试、如何确保系统的稳定性和安全性等。

开发概述

  • 开发环境设置：确保每个参与者的开发环境一致是关键，使用容器化（如 Docker）或虚拟机（VM）来模拟以太坊节点环境。
  • 工具链：常用的开发工具包括 Go-Ethereum（Geth） 和 Besu 等，以太坊的客户端实现；此外，Hardhat 和 Truffle 也常用于开发和测试智能合约。
  • 智能合约开发：了解如何在以太坊网络上部署和交互，重点是与 EVM 进行交互的能力。

测试

  • 自动化测试：使用工具（如 Ganache、Hardhat Network）进行本地链测试，确保代码和智能合约的稳定性。
  • E2E 测试：从区块链网络的端到端进行测试，模拟整个以太坊网络和应用的交互，以便测试其是否能正常运行。

安全性

  • 智能合约安全：通过静态分析工具（如 MythX、Slither）来扫描合约中的漏洞。
  • 攻击模型：理解可能的攻击类型，如 重入攻击（Reentrancy）、时间戳依赖性、整数溢出（Overflow） 等，并采取相应的防护措施。

测试实例

  • 覆盖率测试：测试合约的各个功能，确保所有可能的路径都被测试覆盖。
  • 模拟真实场景：使用 测试网（Testnets） 和 正式网（Mainnet） 的相同配置和行为来模拟真实场景，确保应用程序的稳定性。

2025.02.10

主题：以太坊研究现状与路线图（Ethereum Research and Roadmap）

主要内容

今天的重点是 以太坊当前的研究方向和未来发展路线图，以及涉及 节点工作坊（Node Workshop） 相关的内容。

以太坊合并（Merge）

  • Altair 升级：引入 轻客户端协议（Light Client Protocol），让资源受限的设备能够更轻松地访问以太坊网络。
  • 合并（Merge）和提款（Withdrawals）：主网从 PoW 迁移到 PoS，允许验证者提款。
  • 单 Slot Finality（SSF）：研究提高以太坊区块最终性（Finality）的方法，以减少重组风险。

扩展性（Surge）

  • ZK Rollups & Optimistic Rollups：两种 Layer 2 方案，提升以太坊吞吐量。
  • KZG 仪式（KZG Ceremony）：为 EIP-4844（Proto-Danksharding） 提供可信设置，提高数据可用性。
  • 数据可用性采样（Data Availability Sampling, DAS）：用于保证 rollup 交易数据的可访问性。
  • 跨 Rollup 互操作性（Cross-rollup Interop）：确保不同 Rollup 之间可以安全交互。

以太坊去中心化 & MEV 研究（Scourge）

  • 最小可提取价值（MEV）：研究如何降低矿工/验证者可提取的额外收益，以减少网络中心化风险。
  • ePBS（加密投票区块提案）：改善区块提议机制，减少 MEV 操作带来的负面影响。
  • MEV Burn：类似于 EIP-1559 机制，销毁部分 MEV 以减少市场操控。

以太坊状态优化（Verge）

  • Verkle Trees：提高以太坊存储效率，使状态存储更加轻量化。
  • SNARKify（零知识证明）：使用 SNARK 进行状态过渡，提高隐私性和同步速度。
    • 信标链快速同步（Beacon Fast Sync）。
    • 信标链状态转换（Beacon State Transition）。
    • Verkle 证明（Verkle Proofs）。

以太坊协议简化（Purge）

  • EIP-4444：删除历史状态存储，减少全节点的存储需求，提高同步效率。
  • 协议精简（Protocol Simplifications）：降低协议复杂度，使以太坊更易维护和升级。

以太坊未来创新（Splurge）

  • EIP-1559 终局（Endgame）：优化交易费用市场，提高用户体验。
  • 账户抽象（Account Abstraction, AA）：减少对 EOA（Externally Owned Accounts）的依赖，使智能合约钱包成为主流。
  • 深度加密（Deep Cryptography）：研究更高效的加密方法，以提高隐私性和安全性。

2025.02.11

主题：共识层与执行层规范（Consensus and Execution Spec）

主要内容

今天学习的重点是深入了解 共识层（Consensus Layer） 和 执行层（Execution Layer） 的规范。

共识层规范（Consensus Specs）

  • Hsiao-Wei Wang 的讲座：介绍了以太坊 共识规范（Consensus Spec），包括其架构、工作原理以及如何在不同的客户端实现。
  • Pyspec：通过 Python 编写的以太坊共识规范实现，适用于验证共识规则。ß

执行层规范（Execution Layer Specs）

  • Sam Wilson 的讲座：讨论了 执行层规范（EELS），重点是执行引擎与智能合约执行过程的规范定义。
  • 通过演示，Sam 展示了如何通过修改执行层规范来添加新的 EVM 操作码（Opcode）。