Ethlabs 提议以太坊调整路线:2027 年冲刺后量子与后 AI 安全

CN
38分钟前
重排 Hegotá 硬分叉优先级,暂缓扩容功能,优先筑牢去中心化信任根基。

撰文:caspar

编译:Saoirse,Foresight News

编者按:本文是 Ethlabs 在 Devcon 与以太坊核心开发者研讨一周后发布的观点文章。文章提出以太坊有望在 2027 年实现后量子安全,并且具备后人工智能安全能力,也就是 pqai27。该方案旨在巩固以太坊作为全球经济可信去中心化信任根基的领先地位,ETH 则是这套体系核心的可编程价值存储载体。为达成目标,项目组将重新调整 Hegotá 硬分叉范围,优先保障网络长期安全韧性。以下是这篇内容:

AI 发展时间线正在加速

AI 的能力可以说正处在指数级爆发阶段,由此,各类计算体系面临的多项威胁也在加速逼近:

  • 量子风险时间线持续提前:美国政府将应对量子威胁的目标年份从 2035 年调整至 2030 年,谷歌当前目标是在 2029 年实现后量子安全。
  • AI 正在攻克大量长期悬而未决的数学难题,而密码学本身的安全性,本质上就是一类未被证明的数学问题。和量子威胁不同,我们甚至无法确定是否存在可行的破解方法。虽然主流观点认为这种破解概率很低,但风险客观存在,且无法预判爆发时间。
  • 网络攻击能力同样快速提升:OpenAI 利用前沿内部模型,在 Linux 系统中找到并修复了大约 1000 个漏洞。所有软件迟早都会经受这类自动化漏洞挖掘的考验。

以太坊不仅需要后量子安全(PQ),还需要具备后人工智能安全(PAI)。我们对后人工智能安全的定义分为两层:

  1. 以太坊所使用的密码学体系,尽可能减少安全假设。没有人知道未来 AI 的数学能力上限在哪里,因此这套方案只能做到具备后人工智能安全潜力,而不是可严格证明的绝对安全。
  2. 强化客户端,抵御前沿模型大规模挖掘漏洞;依靠形式化验证,并进一步发挥以太坊独有的客户端多样性优势。

你不必笃定上面任意一类威胁一定会发生。真正的变化在于:我们越来越难预判这些威胁何时到来。即便以当前 AI 水平,它也在加速所有风险的落地,而且新模型几乎每隔一个月就会推出。只要你认可 AI 能力持续增长这个趋势,就会明白:现在就是为网络做好长期安全准备的最佳时机。

以太坊的机遇:2027 年达成后量子 + 后人工智能安全

把以太坊的后量子、后人工智能安全目标提前至 2027 年,需要协议层调整优先级,并且需要整个社区协同聚焦。我们认为当下值得为此投入,理由有两点:

  1. 在网络攻击能力空前强大的时代,pqai 带来的极致抗风险能力,会成为以太坊的核心王牌。以太坊的核心优势就是安全、永不宕机。当软件攻击手段越来越强,安全与持续可用的价值会比以往任何时候都更高。我们认为以太坊应当巩固这个优势,成为普通用户、应用开发者、机构共同信赖的信任根基。需要说明的是,优先推进这项工作,不等于停止其他开发。Glamsterdam 会按计划上线,它带来的扩容能力也会持续落地。Frames 属于 pqai27 的关键路径,它除了适配后量子签名,还能大幅提升账户的使用体验。核心协议之上的上层开发工作不受影响。
  2. 现在是转型成本最低的时机。如果等到我们深度推进现有分叉规划之后再临时转向,代价会远高于当下。而且这些风险都没有确定的爆发时间,只要不一次性敲定目标,每出现一个新模型、一项新研究,大家就会反复争论要不要提前后量子升级。确定 pqai27 目标,相当于一次性定调,所有参与者都可以围绕这个时间线规划工作。

以太坊本身非常适合应对当下的局面:

以太坊已经有清晰的路线实现后量子与后人工智能安全。以太坊基金会设有专门的后量子团队与密码学团队,剑桥大学也常年举办后量子研讨会,多年积累了大量相关工作。规划中的密码学方案以哈希函数为基础,尽可能减少依赖的安全假设。签名聚合等其他密码学组件也沿用这套思路。更少的安全假设,同时抵御量子计算机和 AI 带来的风险,现有方案已经同时覆盖两者。

pqai27 分为两个层级:pqai-ready(就绪版)是 2027 年基础目标,pqai-scaled(规模化版)属于挑战性拓展目标。以太坊基金会原本已经将后量子安全从 2029 提前到 2028,预留缓冲时间应对最早可能出现的破解型量子计算机。在孟买 Devcon 前的 L1 研讨会上,核心开发者达成共识:只要把这件事定为最高优先级,2027 年落地是可行的。 

  1. pqai-ready:共识层完成后量子改造,所有用户账户都拥有后量子签名方案;以太坊保持 Glamsterdam 带来的扩容能力。如果现有密码体系被提前攻破,以太坊可以切换至后量子方案,在性能降级的前提下继续运行。
  2. pqai-scaled:以太坊可以在满负载状态下运行后量子交易与 Blob 数据。包含 Glamsterdam 提供的扩容能力。这是 2027 年的冲刺目标。

以太坊长期坚持的技术路线,在当下会发挥巨大价值: 

  • 前沿攻击模型会在各个客户端里找到漏洞,加固所有客户端需要时间。而客户端多样性意味着:单一客户端出现漏洞,不会造成全网重大故障,这是其他区块链生态不具备的特性。
  • 形式化验证正在快速成为软件开发标准,以太坊多年来一直在推动它落地。以太坊基金会正在对 zkEVM 做正确性证明,形式化验证也推广到协议其他模块:EthLib、快速确认规则、下一代共识协议都在做形式化验证。

落地细节:重新规划 Hegotá 硬分叉

我们认为核心开发者首要决策,就是确认是否要在 2027 年实现以太坊的后量子 + 后人工智能安全,其余所有功能都围绕这个目标倒排工期。这个时间线极具挑战性,但在 Devcon 现场,众多核心开发者集中研讨之后,我们看到了可行性。

定下这个目标,就意味着:所有不属于 pqai-ready 关键路径的功能,都要重新评估,不管是 PFI、CFI 还是已经纳入规划的 SFI。正如 Potuz 的观点:任何非必需功能,都会拖慢分叉进度。

pqai27 路线上,关于 Hegotá 范围的几项关键决策:

  • FOCIL:它原本是共识层 Hegotá 的重点功能。但我们认为,它的上线安排不能影响 pqai27 的可行性。我们很多人参与撰写了这份 EIP,甚至曾经主张把它放进更早的硬分叉,但是有三个问题:①它会拖慢 pqai-ready 的进度;②它和 EIP-8288、后量子版本 Gasper 共识之间的 pqai 兼容性还存在大量未解决疑问;③如果不把 FOCIL 放进 Hegotá,执行层可以更早上线 Frames,减轻共识层的负担,让共识层专注开发后量子共识协议。
  • Frames + 其他后量子账户相关 EIP:Frames 原本就规划为 Hegotá 的重点功能,属于 pqai27 的关键路径。未来可能会推出轻量化版本,但整体方案不变。
  • 后量子解耦共识,或是后量子 Gasper:这是目前最大的待抉择事项。改造现有 Gasper 共识使其支持后量子,改动难度相对更低,相关范围评估工作已经启动。但我们还不清楚改造会带来多少妥协;我们也需要评估,到哪个节点直接切换到解耦共识会更划算 —— 解耦共识是长期理想终态,近期在聚合器、激励机制方面已经取得不少进展,还需要更多研究对比。
  • 签名聚合(EIP-8288)以及后量子数据可用性 pq‑DA(EIP-8479):两者是实现规模化目标的必备组件。向后量子对象迁移的路径清晰: 
  1. 达成 pqai-ready 之后:用户可以迁移到后量子安全账户,发送后量子交易;但因为签名体积更大,gas 成本更高。Rollup 可以依托后量子交易里的 calldata 获得后量子安全保障。Rollup 不是强制切换后量子 calldata,但是一旦经典密码学假设被攻破,它可以作为兜底方案。
  2. 达成 pqai-scaled 之后:用户发送后量子交易可以和普通交易一样,享受同等性能。L2 可以直接读取后量子安全的 Blob 数据。

总结一下我们当前对 pqai27 的大致规划:

  • Hegotá:实现 pqai-ready 以太坊。到这一步,无论出现什么情况,以太坊都可以安全运行,必要时性能降级。数据可用性兜底方案:Blob 本身暂时不具备后量子安全,Rollup 可以回退使用 calldata;现有的 Blob 吞吐量可以放进普通区块,只是上链成本更高。 
  1. 【执行层 EL】Hegotá:Frames + SPHINCS 后量子签名方案 + 后量子账户 EIP。通常执行层和共识层会同步升级在同一个硬分叉里。如果不加入 FOCIL,这些改动不依赖共识层,执行层开发完成就可以独立上线,不用等待后量子共识。
  2. 【共识层 CL】Hegotá:后量子共识(改造 Gasper 或者直接采用解耦共识)。共识层可以独立推进后量子共识开发,不受执行层分叉时间表约束。这是一个大工程,耗时更长。如果选择后量子解耦共识,还需要敲定规范;客户端团队可以利用这段时间:①加固客户端;②启动网络层相关工作。
  • 后续分叉:实现 pqai-scaled,L1 与数据可用性满负载后量子运行。后量子 DA 替代 calldata 兜底方案,签名聚合让后量子交易达到常规性能。大概率会再次把共识层、执行层合并为一次硬分叉,包含 pq‑DA + EIP-8288(届时可能已经加入 FOCIL)。
  • 不在硬分叉时间表内的配套工作:
  1. 用户侧: 引导用户有序迁移至 pqai 安全账户,配套钱包与工具链。同时借助 Frames 的能力,向用户提供功能更强的账户体系。在 AI 攻击能力持续变强的环境下,这些能力可以加固账户安全:支持密钥轮换、执行密钥与恢复密钥分离、账户细粒度授权等,无需依赖第三方工具服务。
  2. 验证者与客户端团队: 给客户端团队分配专门资源,针对前沿漏洞挖掘模型做客户端加固;支持验证者预注册、向后量子密钥迁移,配套工具,覆盖机构质押、家庭质押等不同场景;推动客户端分布更加均衡,降低单一客户端占比,在客户端出现漏洞时,减少全网故障风险。

快速插槽的安排,以及后续规划

pqai27 是一项宏大目标,需要整个以太坊社区凝聚在同一个方向上。因此,我们决定把快速插槽从 Hegotá 中移除,把全部资源投入 pqai27。 这个决定我们反复斟酌。我们之前推动快速插槽,是因为调研显示社区对此需求强烈,我们也做好准备向期待该功能的社区成员解释这个取舍。我们依然看好快速插槽,计划在 2028 年推进上线。

你可能会问,和几周前相比,是什么改变了我们的判断?一方面,AI 的发展速度超出了此前预期,曾经遥不可及的风险正在快速逼近。今年 1 月,我们规划 Hegotá 纳入 FOCIL 和 Frames 的时候,前沿模型还是 Opus 4.5。指数增长很难预判,这段时间的进展快得让人眼花缭乱,我们亲身见证了这一切。

pqai27 是以太坊拉开差距的机会。我们的愿景是让以太坊成为全球经济的信任根基,而这一切的前提,是以太坊成为最安全、最可信的价值结算层。实现 pqai 的难度不亚于当年的合并升级。但 AI 同时也在加速核心开发:新共识协议在几周内就完成形式化验证,自动化研究持续推动密码学基准测试迭代。实现 pqai 只是入场门槛,以太坊还需要在此之上持续提升实用性。pqai 提前到 2027 只是调整了路线图顺序;我们希望到 2028 年底,以太坊不仅完成后量子、后人工智能改造,同时速度更快、抗审查能力更强,为持续增长的用户群体提供更好的体验。

顺带一提:ETH 将成为具备 pqai 安全能力的价值存储。

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