Виталик Бутерин рассказал о том, как за последние 15 лет изменились технологии блокчейна, и обозначил ключевые направления их дальнейшего развития. Основатель Ethereum выступил на конференции Shanghai Blockchain International week.
По его словам, отрасль переходит от использования базовых возможностей блокчейна к более сложной криптографической инфраструктуре, в которой важную роль будут играть STARKs, формальная верификация, параллельные вычисления и искусственный интеллект.
От блокчейна к сложной криптографической инфраструктуре
Бутерин отметил, что за 15 лет, прошедших с момента создания Биткоина в 2009 году, инструменты и технологии отрасли внешне могут казаться похожими, однако их возможности и цели существенно изменились.
Изначально блокчейн использовался как основная технология. Биткоин объединил блокчейн, цифровые подписи и доказательство выполнения работы, а Ethereum добавил смарт-контракты и в 2022 году перешел на доказательство доли владения.
По словам Бутерина, одним из основных преимуществ блокчейна остается его открытость: любой может участвовать, а система является глобальной, надежной, безопасной и нейтральной. Централизованный участник не может вмешаться в работу приложения и остановить его.
При этом первоначальная архитектура имела ограничения. Для проверки операций участникам приходилось повторно выполнять все действия, что ограничивало масштабируемость и конфиденциальность.
STARKs становятся частью инфраструктуры
Бутерин назвал одним из главных технологических изменений последних лет развитие доказательств с нулевым разглашением, включая SNARKs и STARKs.
Их принцип заключается в том, что один участник выполняет вычисления и создает доказательство, после чего остальные могут проверить результат. При этом нет необходимости раскрывать всю информацию, которая использовалась для вычислений.
По словам Бутерина, SNARKs и STARKs постепенно переходят из концепции в практическое применение. Он отметил, что дорожные карты сейчас смещаются в сторону этих технологий, которые должны становиться все более распространенными.
Одновременно развиваются и другие криптографические технологии. В частности, Бутерин выделил полностью гомоморфное шифрование, методы обфускации и indistinguishability obfuscation. По его словам, технологии, которые раньше считались относящимися к далекому будущему, становятся более жизнеспособными.
Ethereum движется к параллельной обработке
Развитие новых криптографических инструментов, по словам Бутерина, позволяет распараллеливать обработку в блокчейне.
Он также рассказал о FOCIL, который, по его словам, представляет собой первый практический пример создания блоков несколькими участниками в Ethereum. Вместо одного участника блок совместно формируют 16 участников, после чего финальный секвенсор завершает процесс.
Цель такой конструкции — дать более сильные гарантии включения транзакций. Если пользователь отправляет транзакцию, она должна попасть в следующий временной интервал, чтобы один участник не мог единолично задерживать ее включение.
Бутерин также описал использование больших доказательств, которые вместо непосредственного размещения в блокчейне можно обрабатывать вне сети, в том числе через параллельные вычисления. В конечном счете множество объектов может быть подтверждено одним доказательством.
Конфиденциальность становится программируемой
По мнению Бутерина, изменения важны не только с технической точки зрения, но и потому, что меняется сама задача, которую должны решать такие системы.
Он сравнил первоначальную роль криптографии с защитой цифровых активов. В Биткоине и Ethereum код и криптография определяют, кто может отправлять активы, кому они принадлежат и кто может ими распоряжаться.
Теперь, по словам Бутерина, отрасль входит в эпоху программируемой криптографии. Код начинает определять не только то, кто может отправлять активы, но и то, кто может видеть определенную информацию.
Таким образом, программируемой становится сама видимость данных.
Следующие пять лет
Бутерин считает, что в следующие пять лет развитие в этом направлении продолжится. Вместо простого блокчейна формируется комплексная криптографическая сеть, включающая разные уровни и этапы обработки данных.
Значительная часть вычислений может выполняться непосредственно на устройствах пользователей до того, как данные покинут их устройства. Затем транзакции проходят через различные пулы, агрегируются с участием нескольких типов участников, после чего формируется блок и данные записываются в блокчейн.
Он отметил, что сейчас одинаковые транзакции в Ethereum повторно обрабатываются каждым узлом, тогда как в Starknet доказательство проверяется многократно.
Бутерин также считает, что дальнейшее развитие архитектуры позволит уменьшить компромиссы между масштабируемостью и задержкой. В качестве примера он привел текущие показатели Starknet и возможные будущие значения времени создания блока и финального подтверждения.
ИИ ускоряет разработку и проверку
Отдельное внимание Бутерин уделил искусственному интеллекту. По его словам, до появления ИИ доказательства с нулевым разглашением применялись преимущественно к относительно простым криптографическим операциям. При увеличении размера кода возрастала вероятность ошибок.
Теперь разработчики могут использовать различные виды избыточности, тестирование, спецификации и анализ для создания более крупных и сложных систем.
Бутерин отметил, что для некоторых задач накладные расходы при использовании ZK-SNARKs уже удалось существенно снизить. При этом формальная верификация остается одним из важных узких мест.
Формальная верификация
Еще одним ключевым направлением он назвал формальную верификацию.
По словам Бутерина, для одной реализации можно использовать несколько спецификаций, описывающих предполагаемую работу системы разными способами. Затем можно автоматически и математически проверить, выражают ли они один и тот же смысл.
Если результаты различаются, становится возможным определить, где именно находится расхождение.
Бутерин отметил, что подобные изменения происходят как на уровне протокола Ethereum, так и на уровне приложений. Он также связал развитие экосистемы с внедрением передовых криптографических функций, формальной проверкой компонентов и использованием квантово-устойчивых алгоритмов подписи.
По его словам, все это постепенно превращает блокчейн из простой системы в более широкую сеть, состоящую из множества взаимосвязанных уровней.
Новые возможности для приложений
Бутерин считает, что развитие технологий создает возможность заново переосмыслить приложения, которые создаются на Ethereum.
По его словам, пять, десять или пятнадцать лет назад многие такие приложения не создавались с учетом предположения, что новые технологии станут жизнеспособными, конфиденциальность можно будет программировать, а безопасность сложного кода — обеспечивать.
Теперь, считает Бутерин, разработчики могут использовать эти возможности для создания новых приложений, интегрировать их с Ethereum и другими децентрализованными сетями, а также с элементами реального мира.
Он также призвал разработчиков и исследователей изучать отдельные компоненты новой инфраструктуры, понимать их свойства и искать направления, в которых они могут участвовать в исследованиях и разработке.
