以太坊Devcon大会精选!十大关键技术全解析,将彻底改变Web3?
从Devcon 7回来后,我一直在整理这些天的笔记。不管是主场馆的演讲,还是那些藏在角落里的Side Events,信息密度都非常大。这篇文章算是一个阶段性的梳理,把大家最关心的几个技术方向——从底层基础设施到最前沿的密码学实验——好好盘一盘。
说实话,相比主会场,我更喜欢去那些特定主题的Side Events。这些活动不仅能让人一头扎进某个领域的细节里,还能遇到真正在做事的专家,直接交流。比如在一场关于zkTLS的活动里,我有机会直接向项目方请教文档里没看懂的部分,这种体验在主会场是很难得的。以后大家参加这类大型研讨会,真的建议多花时间在Side Events上,收获往往会更大。
好,正文开始。
Part 1: Infrastructure
这部分我们从一个比较高的视角来聊聊以太坊的基础设施:过去两年达成了什么,现在面临哪些挑战,以及未来会走向哪里。
成就:手续费降下来了,稳定性更是一流
坎昆升级带来的变化,最直观的感受就是——L2 的手续费,真的被打下来了。核心功臣是
EIP-4844
DAS 技术
Blob
除了降费,以太坊的
Client Diversity
- 假如某个客户端突然出了 Bug,只要它的使用比例低于 33%(以太坊的共识需要 2/3 节点同意才能 Finalize),那这条链就不会因为一个 Bug 而分叉或停摆。
关键价值在哪里?
- :早期以太坊只有 Geth 和 Parity 两个客户端,那次重大的客户端问题之后,Client Diversity 的价值才被整个行业深刻理解。
历史已经证明过
- :每个客户端的占比都低于 1/3,这样任意一个出问题,都不会影响区块的最终确认。
理想状况是
可以说,在整个公链世界里,以太坊在客户端多样性这件事上,走得最远,也做得最扎实。
另外,
交易确认效率
现况:Rollup 的繁荣与不可忽视的安全挑战
自从 2020 年 Vitalik 确定了
Rollup Centric 扩容路线图
目前,很多 L2 项目仍然建立在“强信任假设”之上。为了更清晰地衡量一个 L2 到底有多“去中心化”,行业里把它们分成了三个安全阶段:
- 说白了,就是项目方说了算。它只要能把数据定期提交到以太坊主网就算过关,但资金安全完全依赖项目方的良心。这相当于“辅助轮”,目的是让项目能快速跑起来。
Stage 0:完全中心化的 L2。
- 在这个阶段,L2 至少实现了 Fraud Proof 或 ZK Proof 中的一种,证明由智能合约来验证。项目方还得组建一个
Stage 1:有了基础的证明和治理。
,对关键修改进行投票,并且项目方自己不能在委员会里占绝对多数。Security Council
- 这是理想的终局。L2 不仅要有两套独立的证明系统,而且绝大部分控制权得交给智能合约。Security Council 只会在两套证明结果冲突时介入,选择接受哪一个。这样一来,项目方想作恶的难度指数级上升。
Stage 2:双重证明与去中心化。
这三个阶段的核心差异,其实就一句话:
项目方想干坏事,到底有多难?
现实中,大多数 L2 项目还处在
Stage 0 或 Stage 1
l2beat
这里必须强调一个 L2 安全性的核心机制——
Escape Hatch(逃生舱)
dYdX
随着未来可能有大量 L2 触发逃生交易,L1 必须持续扩容。但 Vitalik 反复强调:
不能为了短期的扩容而牺牲去中心化
未来:以太坊的进化方向
以太坊的进化不会停下脚步。从 L2 的去中心化到 L1 的性能优化,再到共识层的全面重写,都在计划之中。
首先,推动更多 L2 迈向
Stage 2
其次,降低验证门槛的目标也很明确。包括开发像
Helios
Light Client
Lido
在执行层,通过扩展
Blob 机制
PeerDAS
而最令人关注的,是共识层的革新——
Beam Chain
- :现有的 ECDSA 签名面临被量子计算机破解的风险,迁移到后量子密码学签名是当务之急。
抗量子计算
- :目前 15 分钟的 Finality 时间显得太长了,理想目标是
更快的最终确认
(Single Slot Finality),这对用户体验(比如交易所存取款)的提升是巨大的。12 秒
- :通过结合 ZK 技术和签名聚合,让验证者在处理超大验证者集时也能保持高效。
ZK 可验证
图中绿色的项目可以通过渐进式改动完成,但红色部分最为棘手,需要重写核心代码。Beam Chain 正是为此而生。
整个 Beam Chain 的路线图体现了一种极度严谨的工程精神:一年内完成规格定义,一到两年完成实现,再花一到两年进行全面测试。毕竟,这个网络承载着数千亿美元的资金,任何一个小差错都可能导致灾难性后果。当然,社区里也有声音认为五年的时间表太长,Justin 则表示这其中确实有优化空间,希望能有更多人参与讨论和实现。
需要强调的是,Beam Chain 不是未来五年的唯一重点。执行层的改进(比如通过 PeerDAS 提高 TPS)会持续推进,为应用开发者提供更好的性能体验。
Part 2: Usability
随着
ERC-4337 账户抽象
Smart Wallet
Intent Centric Design
Chain Abstraction
Smart Wallet (ERC-4337) 与 Passkey
ERC-4337 最引人注目的应用之一就是
Passkey Wallet
但 Passkey 的签名面临一个技术挑战:它使用的是
secp256r1
secp256k1
RIP-7212
即便如此,Passkey Wallet 仍面临几个共同挑战:
- :Passkey 绑定特定域名(如 Coinbase Smart Wallet 的 keys.coinbase.com),这杜绝了钓鱼攻击,但也带来了域名过期或单点故障的风险。
与域名唯一绑定
- :不同域名会创建不同的 Passkey Wallet,导致用户资产进一步分散。
钱&包碎片化
- :Passkey 私钥存储在设备的安全区域,无法导出,也无法在 Android 和 iOS 间互通。
互通性问题
- :签名时用户只能看到“是否同意使用这把 Passkey”,看不到具体签名内容,如果钱&包前端被 XSS 攻击,资产可能被盗。
盲签安全风险
这些挑战让一些人质疑 Passkey 作为钱&包私钥的适用性。但未来的钱&包设计或许可以借鉴 Web2,提供多种验证和账户恢复选项,并根据需求设置不同权限。
其他验证与恢复机制:ZK Email 的创新
除了 Passkey,
ZK Email
ERC-4337 的互操作性问题与解决方法
随着 Passkey 和 ZK Email 等机制的应用,ERC-4337 钱&包的互操作性挑战愈发明显。比如,用户在 A 钱&包创建的合约钱&包,可能因为使用的
Account Factory Contract
模组化合约钱&包标准
ERC-7579
ERC-6900
Smart Wallet (EIP-7702)
EIP-7702
Pectra 硬分叉
Ithaca 团队在 EXP-0001 中展示了 Demo:用户一键创建 Passkey,将 EOA 地址的权限袋里给该 Passkey,后续所有交易只需 Passkey 签名即可完成。借助 RIP-7212 的优化,Gas 成本大幅降低。
其技术流程大致是:用户用 EOA 私钥签署一个授权信息,包含链 ID、nonce 和智能合约实现地址等。然后通过 Relayer 将授权信息上链,之后该 EOA 的账户代码就会指向那个智能合约逻辑,实现升级。想取消授权也很简单,签署一个取消请求上链即可。
不过,这么强大的功能也带来了新的安全风险。比如,用户如果签署了恶意合约的授权,攻击者可以批量转移所有资产,风险比现有的 Permit Signature 更高。另外,如果签章使用
chain ID = 0
好在开发者和钱&包应用可以通过引入“白名单”系统、在界面提示用户授权安全性等方式来降低风险。
EIP-7702 与 ERC-4337 是互补关系
Smart Session
虽然有 Smart Wallet,但 DApp 的使用体验不会自动变好。两者的沟通方式需要统一。传统的 EOA 模式下,DApp 通过 eth_sendTransaction 接口发送请求;而 ERC-4337 的 Smart Wallet 需要
User Operation
除了接口统一,
Smart Session
Session Key
Less Clicks & More Control
当然,Session Key 的安全存储是必须考虑的问题。Passkey 是一个很好的选择,能大幅降低泄露风险。同时,Session Key 的设计应保证丢失后影响最小,用户只需重新授权即可恢复。
Intent Centric Design
随着上百条 L2 的出现,用户资产分散在不同链上,跨链操作变得异常复杂。越来越多协议开始采用
Intent Centric Design
Solver
ERC-7683
ERC-7683 也允许开发者自定义结算逻辑,这带来了一些灵活性挑战:比如 Solver 可能因不熟悉某种结算逻辑而不参与,导致流动性碎片化;或者结算合约如果出问题,Solver 可能收不回垫付资金。采用模组化设计可以让结算逻辑更简单易懂,从而吸引更多 Solver。
CoW Swap
此外,
Daimo 的 Cross L2 Intent Address
relayer
CCTP 跨链桥
CREATE2
Chain Abstraction
Chain Abstraction
Biconomy Modular Execution Environment (MEE)
Supertransaction
其他如
ZeroDev
OneBalance
Particle Network
Nekodex
Part 3: Dev Tools
以太坊的开发工具生态也在持续进步,从测试、调试到数据索引,都有不少值得关注的创新。
Tenderly Virtual Test Net
Simbolik
TrustBytes
由于直接从 JSON RPC 查询区块链数据效率低下,
Indexer
Index Supply 的 Shovel
config 文件
Reth Execution Extension
library import
Part 4: Security
安全永远是区块链领域的第一要务。从开发环境到用户设备,再到 DeFi 合约,每个环节都不能掉以轻心。
开发环境安全
开发者常忽略开发环境本身的安全。比如,在 VS Code 中打开一个恶意仓库并点击“信任作者”后,攻击者可能利用 .vscode 文件夹中的配置执行任意脚本,窃取私钥甚至打开后门。所以,强烈建议在
Sandbox 环境
另外,在公开仓库中使用
GitHub Action Self Hosted Runner
设备安全
根据 Ledger 的研究,iOS 和 Android 上的
Syncable Passkey
DeFi 安全
DeFi 领域由于资金体量巨大,成为黑客攻击的主要目标。像
Forta
Part 5: Fuzz Testing
Fuzz Testing(模糊测试)是通过大量随机输入来测试智能合约、试图触发意外的逻辑漏洞的一种强大技术。它对发现人眼难以察觉的边缘情况特别有效。
Fuzzer 的核心是持续尝试各种随机输入,检测合约是否满足定义的
Invariant
找不到漏洞不代表合约没问题
经典的例子包括:测试排序算法时,用随机打乱后再排序的结果与原始排序结果对比;测试编译器时,在代码中加入死代码后编译,看行为是否一致。
案例分析:Vesting 合约漏洞
我们来看一个简化的 Vesting 合约,它实现用户积分的分配与转移。但存在一个漏洞:用户可以通过“自我转移”来增加自己的积分,从而破坏“总积分不变”这个 Invariant。
要测试这个合约,我们可以定义两个 Invariant:一是初始化时所有用户积分总和等于 TOTAL_POINTS;二是任意操作后,积分总和保持不变。
使用
Chimera
修复方法也很简单:在 transferPoints 函数中加入 require(msg.sender != to) 即可避免自我转移。
Fuzz Testing for ZK Infrastructure
零知识基础设施涉及编译、执行、生成证明和验证 ZK 电路等多个核心组件,对安全要求极高。Fuzz Testing 同样适用于检测这些基础设施的漏洞。
测试方法可以基于黑箱随机变换。比如,随机生成一个原始电路 C1,然后应用一系列随机变换(如乘以 1、加减随机表达式等)生成语义等价的电路 C2。将两个电路分别进行 ZK 工具处理,如果输出或行为不一致,就能定位到处理流程的漏洞。
由于 ZK 基础设施经常用于承载数亿美金价值的 Layer 2 协议,持续且多元的测试非常必要。自动化测试工具可以保证每次代码更新后迅速发现潜在漏洞。测试还应支持多种 ZK DSL(如 Circum、Gnark、Noir),并具备自动反馈功能,同时生成的输入应尽量简化,方便开发者快速定位问题。
Part 6: Formal Verification
Formal Verification
Certora
Certora Prover
Certora Verification Language (CVL)
我们用一个有漏洞的投票合约来演示:在 vote 函数中,totalVotes 被错误地重置为 1,而不是累加。使用 Certora Prover 验证的步骤是:
- 撰写一个规格,检查 totalVotes 在每次投票后是否递增。
- 在 configure 文件中设置要验证的合约和规格文件。
- 执行验证命令。Certora Prover 会找出错误并提供详细的输入参数。
- 修复合约中的 Bug(将 totalVotes = 1 改为 totalVotes += 1)。
- 重新验证,一旦所有规范通过,就意味着此智能合约的正确性已经被数学证明。
Certora 还支持定义不变量规则(Inductive Invariants),比如验证 totalVotes 永远等于赞成票与反对票的总和。
Part 7: Maximal Extractable Value (MEV)
关于 MEV,这里有两种不同但互补的解决思路。
CoW Swap:在应用层解决 MEV
CoW Swap 的核心主张是,约 99% 的 MEV 问题来自应用层(尤其是 DEX)的交易排序竞争。所以应该在设计应用时就考虑到 MEV。
他们通过
Coincidence of Wants
Batch Auction
举个例子:用户 A 想用 100 DAI 买 ETH,用户 B 想用 200 DAI 买 ETH,用户 C 想出 1 ETH 换 300 DAI。这三笔订单在批次拍卖中组合在一起,A 和 B 的需求(300 DAI)与 C 的供给(1 ETH)完美匹配,就可以直接点对点交换,无需触及链上流动性,既高效又安全。
Unichain:在基础设施层解决 MEV
Unichain 则选择在基础设施层,通过可信执行环境(TEE)来解决 MEV。它的核心创新在于
加密交易与 TEE 排序
对于普通用户,Unichain 提供接近零成本的 Gas 费,同时完全避免被抢跑的风险;而 MEV Searcher 需要支付更高 Gas 费来竞争区块前位,这些额外收益则用于回馈验证者,形成公平的经济激励。
Part 8: Zero Knowledge Proof (ZKP)
ZKP 技术展示了如何通过密码学方法实现隐私保护与性能的平衡。下面聊几个令人印象深刻的 ZK 应用。
ZKPassport
这个项目结合了国际电子护照(ePassport)的芯片技术与 ZKP。用户通过手机 NFC 感应护照,获取芯片中由政府签署的数据,并基于此生成护照资料有效性的零知识证明。用户可以只证明“年龄大于 18 岁”或“国籍是美国”,而无需公开完整护照信息。证明使用 Noir 编写,在手机上生成只需约 5 秒钟。应用场景包括 Sybil Resistance(防女巫攻击)和 ZK KYC。
ZK Email
这是一个基于 ZKP 的 Email 验证应用。用户可以选择性地验证邮件内容,比如证明发信人是否来自某个特定组织、邮件里是否有特定文字,而无需公开整封邮件。它利用的是每个 Email 都有的
DKIM Signature
当然,它也有一些技术挑战,比如 DKIM 公钥的正确性需要通过去中心化的 Oracle 机制来保证,以及处理较长的邮件时性能面临挑战。
Polygon ZisK
Polygon 正在开发新一代的 ZKVM 证明系统 ZisK,目标是实现即时证明整个 EVM 区块中所有交易的计算。它的设计受到嵌入式系统启发,采用模块化架构(ROM、处理器、RAM、总线),目前还处于非常早期的开发阶段,但方向很明确:提升 ZK 证明在区块链应用中的性能。
Reclaim Protocol
这个协议结合了 TLS Proxy 技术和 ZKP,旨在让用户在不泄露敏感信息的前提下,验证 HTTPS 内容的真实性。它的核心是
TLS Proxy
它的技术挑战在于,TLS Proxy 本身需要用户信任,因为极端网络条件下(如 BGP Hijack)可能存在风险;另外,由于 ZK 证明的链上验证成本较高,目前应用重点放在 Web2 场景。
Vlayer
Vlayer 将自己定位为“可验证数据基础设施”,为 Solidity 语言引入了四个新功能:Time Tra vel(使用历史链上数据)、Teleport(合约跨 EVM 兼容链运行)、Web Proofs(验证网页内容)、Email Proofs(验证电子邮件内容)。目前正处于 Alpha 阶段。
Mopro
Mopro(Mobile Prover)是一个专为移动端环境开发的 ZK 证明生成工具,旨在简化在手机应用中集成 ZK 证明的复杂性。它比浏览器上的 snarkjs 更快,并尝试利用 GPU 优化性能。当然,移动端的内存限制和 GPU 加速优化(相比桌面端的 CUDA)仍是需要克服的挑战。
Part 9: Multi-Party Computation (MPC)
MPC
World ID
World ID 是为全球用户建立数字身份的技术,确保“一人一票”。注册时需通过虹膜扫描,验证新扫描的虹膜是否已存在于数据库中。为了不泄露这些敏感的虹膜数据,Worldcoin 与
Taceo
技术细节是:用户的虹膜数据被拆分为 3 个 Secret Share,分发给 3 个计算方,然后在 MPC 框架下计算 Hamming 距离,并与阈值进行比较。整个过程数据隐私不被泄露。不过,由于使用者数已超过 1600 万,每次唯一性验证需要庞大的计算资源(32 台 H100 GPU,峰值网络吞吐量 2.5 Tbps)。Worldcoin 正在探索计算成本更低的替代方案,比如借鉴 ZKPassport 的护照唯一性证明机制。
MPCStats
这是一个基于 MPC 的开源框架,用于实现多方参与的统计计算,同时保护数据隐私。数据提供者的资料以秘密共享的方式处理,并整合了 TLS Notary 来确保输入数据来自可信来源。支持平均值、中位数、吉尼系数等常见统计操作。
Public Auditable MPC
这是一种将 MPC 与 ZK 相结合的新型协议,它允许计算方在保护输入隐私的同时,向第三方公开验证计算结果的正确性。它通过协作式 ZK-SNARKs 生成可验证的完整证明,并对传统的 SPDZ 协议进行了优化,加速了位元运算。应用场景包括电子投票、去中心化拍卖、医疗数据与机器学习,以及去中心化游戏等。
Part 10: Programmable Cryptography
可程式化密码学
它能帮助实现互联网的理想状态:真正的去中心化、隐私保护、数据互操作性,以及用数学保证取代对中央机构的信任。
投票系统的技术演进
ZuPass
ZuPass 是 0xPARC 推出的一个实验性应用,基于 Proof-Carrying Data 的概念,让用户能自主管理数据并实现跨平台互操作。它的核心技术是
POD
GPC
在 Devcon 现场,ZuPass 被用于门票验证、基于身份的 Telegram 群组验证,还有像 Frog Crypto(搜集青蛙并生成证明)和 Meerkat(匿名问答)这样的有趣应用。
POD 也存在一些限制,比如它是单用户技术、无法递归证明、与现有 Web2 系统不兼容。因此,
POD 2
Frog Zone 游戏
Frog Zone 是 0xPARC 在 Devcon 展示的技术游戏,被认为是首个多用户 MP-FHE(Multi-Party Fully Homomorphic Encryption)应用。最多 4 位玩家在 32x32 的地图上探索、移动、攻击怪物。每名玩家只能看到自己周围 5x5 范围内的地图。整个游戏状态由 4 台玩家机器和 5 台 AWS 云端机器共同维护和计算,没有任何一台机器能解密出完整状态,就像产生了共同的“幻觉”(所以被称为
Hallucinated Server
这背后的技术挑战巨大:每个二进制逻辑门运算耗时约 10 毫秒,比传统计算慢 10 亿倍;动用 5 台最高规格的 AWS 机器,每小时花费 200 美元,但每个玩家每 4 秒才能操作一次。尽管如此,Frog Zone 的意义在于,它就像 1960 年代的大型计算机——虽然庞大而低效,却是开创现代计算时代的起点。它象征了 Programmable Cryptography 的雏形,为未来理想化的互联网铺平了道路。