ChainFeeds Research

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Pro 前沿

PRO|以太坊状态管理、Gas 期货市场

ChillDKG 协议,以及 2 篇论文

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0xNatalie and Zhixiong Pan
Dec 22, 2025
∙ Paid

欢迎阅读 ChainFeeds PRO # 126。本次内容包含每周更新内容:比特币协议进展、以太坊治理相关、最新研究和进展,和最新论文。

重点

The Future of Ethereum’s State

以太坊无状态共识团队围绕状态管理的未来挑战与解决路径提出了一项提案。作为网络运行的核心基础,以太坊状态(账户余额、合约存储与代码)在长期运行中持续膨胀,其不可逆的增长趋势正对网络性能与可扩展性构成严峻考验。

一、面临的挑战

  1. 不断扩张的状态显著提高了网络参与成本

    • 验证者和全节点需要承担更高的存储与 I/O 成本,执行性能随之下降。

    • RPC 服务商必须维护完整状态以支持查询,基础设施成本持续上升。

    • 新节点同步时间变长,系统对新参与者的友好性下降。

    长期来看,过高的状态存储门槛可能导致状态集中在少数大型服务商手中,削弱网络的去中心化、抗审查性与整体韧性。

  2. 无状态验证的结构性矛盾

    • 无状态验证通过状态证明验证区块,允许验证者在不持有完整状态的情况下参与共识,有助于降低验证成本并提升扩展性。但与此同时,这种模式可能加剧状态存储的专业化与集中化,使状态主要由区块构建者、RPC 提供商等少数角色掌控。

    • 若状态访问被高度集中,可能影响节点同步、抗审查机制的有效性,以及用户在极端情况下将交易强制提交至 L1 的能力。因此,无状态验证必须配套新的状态管理与分布机制。

二、三大解决方向

  1. 状态到期(State Expiry)
    通过将长期不活跃的状态移出节点的活动状态集,在需要时通过证明恢复,从而避免节点长期承担历史状态负担。实现路径包括对单个状态条目进行精细化到期管理,或按时间划分纪元,仅保留当前纪元的活跃状态。

  2. 状态归档(Hot/Cold State Separation)
    将频繁访问的「热状态」与历史性的「冷状态」分离存储,使节点执行主要依赖规模可控的活跃状态集,从而在总状态持续增长的情况下保持稳定的执行性能。

  3. 降低状态持有与服务门槛
    设计无需存储完整状态也能有效运行的节点形态,例如只服务特定状态子集的部分状态节点。同时增强钱包和轻客户端的本地状态管理能力,减少对中心化 RPC 的依赖,并支持多个部分状态源的可组合查询。

团队当前将优先尝试通过归档方案限制活动状态规模,并探索让节点更易运行且能协作服务状态的方案,以提升网络多样性与韧性。


比特币协议进展

FROST 的关键一步:何为分布式密钥生成?

Blockstream 探讨了比特币领域中的多签名技术,重点对比了「n-of-n」多重签名和「t-of-n」门限签名的区别,并介绍了 FROST 门限签名方案的应用现状与挑战。像 MuSig2 和 FROST 这样的方案能通过生成单一签名来提升交易隐私性和效率,降低手续费,使多签名交易在链上与单签名交易无法区分。然而,尽管 FROST 在实验环境中已有多种实现,但其在生产环境中尚未普及,主要原因在于其分布式密钥生成(DKG)过程复杂,且缺乏安全可靠的协商机制。

为此,Blockstream 研究团队提出了 ChillDKG 协议,作为一项 BIP 草案,旨在简化 FROST 的 DKG 流程。ChillDKG 设计为独立协议,内置安全信道和协商机制,并支持如个人设备互联或多地理位置持有者协作。它允许仅通过设备种子词和公开数据恢复钱包。目前,该草案仍在完善中,团队正寻求反馈以推动 FROST 最终在比特币生产环境中落地。

Bitcoin Optech Newsletter #385

  • 无重要内容更新。


以太坊

研究和进展

On In-Protocol Gas Futures

以太坊研究员 Julian 剖析了以太坊 Gas 费波动性带来的核心痛点:用户难以预测交易成本,企业面临部署风险。尽管市场长期存在对 Gas 期货这一对冲工具的需求,但多次尝试均未成功,其根本障碍在于现行的 EIP-1559 费用机制。

EIP-1559 与 Gas 期货存在本质冲突:首先,它将基础费用销毁,导致没有自然的费用接收方来充当期货卖方;其次,其费用调整机制可能被期货持有者操纵以套利。更关键的是,理论分析表明,若存在功能完善的期货市场,用户和区块提议者可合谋以低于公开基础费的价格包含交易,从而破坏 EIP-1559 设计的核心经济安全属性。

因此,要建立有效的 Gas 期货市场,必须对 EIP-1559 进行根本性改革。Julian 提出了一个协议内 Gas 期货市场的初步框架,包含三个环节:通过拍卖进行期货的一级市场发行;支持自由交易的二级市场;以及通过赋予包含列表提议权来实现实物交割结算。这旨在为用户提供长期、确定性的区块空间访问保障。

最后,Julian 也出这一转变需要权衡利弊:用长期的投资效率(企业因确定性而更愿意建设)换取短期的分配效率(区块空间可能未被最急需者使用),并需设计配套机制来协调期货用户与普通即期用户的交易包含问题。其核心是引发社区思考:以太坊是否应迈出这激进的一步,以牺牲部分机制优雅性来换取生态发展的稳定性和可预测性。

An Observation on Ethereum’s Blockspace Market

Gattaca 创始人 Kubi Mensah 等人深入分析了以太坊区块空间市场的现状与未来改进原则。当前以太坊的核心产品是「区块空间」,其市场由验证者、用户以及构建者、中继器等基础设施提供商共同构成。提议者-构建者分离(PBS) 机制(通过 MEV-Boost实现)是市场主导结构,它虽保持了验证者去中心化,但也暴露出一系列问题。

  • 经济层面:价格发现低效,用户为保障交易上链往往过度支付;关键角色(如中继器)缺乏协议内激励,经济上脆弱;市场将波动性和不确定性风险不适当地转移给了终端用户。

  • 稳健性:市场呈现赢家通吃态势,参与方高度集中,带来关联性故障风险;对私有交易的公平访问和抗审查保障不足;过度依赖信任和声誉机制,而非可验证的强制执行。

  • 性能:交易处理的「热路径」存在高延迟和长尾不稳定问题;缺乏明确的容量管理和准入规则,导致突发流量引发多时隙拥堵;性能优势不应导致对少数地理位置的永久性依赖。

  • 服务:当前市场由构建者和中继器充当守门人,抑制了服务创新;缺乏开放、可编程、可验证且可移植的服务层(如预确认、包含保证等),导致用户体验不佳并限制了网络价值。

为解决上述问题,最后提出了一套指导市场演进的核心原则,旨在引导市场向价格透明、分配高效、稳健性强、激励可持续、验证者轻量且保有控制权、延迟可控、服务开放可验证的方向演进,最终提升以太坊区块空间的整体效用,同时保持其可信中立与去中心化特性。

State Locks as Proposer Commitments

Shutter 团队成员 Jannik Luhn 提出了一项以太坊改进提案,核心是在协议层引入加密内存池(Encrypted Mempool)。其目标是在不追求长期交易隐私的前提下,通过「交易先加密、进块后解密」的方式,防止抢跑、三明治攻击等恶意交易重排行为,同时提升以太坊的实时抗审查能力。

提案设计为加密技术中立,通过一个执行层合约注册和管理密钥提供者。这些提供者可以采用阈值加密、MPC 等多种技术方案来生成和管理密钥。用户发送新型的加密交易,该交易由一个公开的信封(包含手续费、Gas参数和指定的密钥提供者)和一个加密的负载(包含实际交易内容)组成。

区块结构被划分为两部分:所有明文交易在前,所有加密交易在后。此设计确保区块构建者能优先处理可模拟的明文交易,不影响现有MEV提取和区块构建策略。加密交易的执行依赖于密钥提供者在区块构建后、验证期间及时发布解密密钥。一个专门的委员会负责验证这些密钥的有效性。

用户需要信任其选择的密钥提供者能按时且仅在该交易所在区块发布密钥,过早会导致抢跑,过晚则交易失败但仍需支付手续费。提案不内建对密钥提供者的经济激励或惩罚,允许其通过链下模式自由竞争。密钥提供者被允许在特定情况下(如防御攻击)保留密钥,交易负载将因此被跳过,但已支付的手续费不予退还。


MEV 相关

The MEV Letter #118

Flashbots 团队推出垂直于 MEV 研究领域的 Newsletter,以下是一些重点摘录:

  • 文章《A Consensus Layer Client Diversity Snapshot》研究了连接 Flashbots MEV-Boost 中继的提议者之间的 CL 客户端多样性,以及市场份额在过去一年中的演变。

  • 文章《How the MEV Supply Chain Reacts to Circuit Breakers》详细分析了 Fusaka 升级后 Prysm 客户端故障导致的后果,包括区块空缺、本地区块生产的回退,以及交易被路由至公共内存池的情况。

  • 文章《Prop AMMs on EVM: A Proof of Concept》概述了一种基于 EVM 的 Prop AMM 架构,该架构在构建者逻辑中引入了优先通道,以便在交易执行前更新区块顶部的价格。

  • 文章《Aligning incentives with the Sunrise Pact》讲述了一名搜索者捕获 Beanstalk 每小时排放的为期一年的历程,包括与其他搜索者建立链上合作契约,直至该策略最终陷入零和竞争。

  • 文章《Preconfirmations, Flashblocks, Shreds: How Blockchains Become Faster Than 1 Second》探讨了各链如何通过预确认、闪区块、分片等技术缩短交易确认时间。

  • 文章《Introducing the Universal Enshrined Encrypted Mempool EIP》介绍 EIP-8105 作为一种向加密内存池发送交易的方法,旨在消除抢先交易、三明治攻击和实时审查。

  • 文章《Getting Ethereum Ready for GigaGas 》介绍了 Nethermind 的执行负载基准测试,这是一个使用真实主网数据对 EL 客户端进行压力测试的客户端无关基准测试框架。

  • 推文《what happened to based sequencing? is sync. composability still a thing?反思了基于序列化生态系统的演变、挑战和当前发展。

  • 文章《Stage 1 requirements update: Security Council walkaway test》提议对 Rollup 达到第一阶段提出更严格的要求,禁止在非紧急情况下积极使用安全委员会来提供抗审查性、活性和安全性保证。

  • 推文《LIF: The Lean Intent Framework》介绍了 Polymer Labs 的精简意图框架,作为开放意图框架的一个以求解器为中心的替代方案。

  • 文章《CBER Forum: Structural Analysis of MEV Boost Auctions》展示了关于一体化搜索者-构建者如何通过 CEX/DEX 套利胜过中立构建者的分析研究。

  • 视频《Deeply Intents: Ethereum Has a Censorship Problem. Here is the Fix》邀请 Thomas Thiery 深入探讨 FOCIL、抗审查性和 EIP 流程。

  • 视频《0age on The Compact: Reusable Resource Locks for Cross-Chain Intents》邀请 0age 讨论 Uniswap Labs 的 The Compact 如何使代币的可复用资源锁能够被可信地承诺,以换取跨链执行操作。


📑论文

Hash-based Signature Schemes for Bitcoin

作者来自:Blockstream Research

作者探讨了将基于哈希的签名方案作为比特币抗量子攻击的解决方案。其核心观点是,这类方案的安全性完全依赖于哈希函数的强度,这与比特币现有设计的安全基础(如工作量证明)高度一致,因此是一种理论上契合度极高的技术路径。通过整合 SPHINCS+C、TL-WOTS-TW、PORS+FP 等前沿优化技术,并采取限制每个公钥签名次数的策略,将签名尺寸大幅缩减,显著优于标准化的 SPHINCS+ 方案,这对比特币的区块空间利用至关重要。

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