以太坊与隔离见证,兼容与进化的探讨

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在区块链技术领域,隔离见证(Segregated Witness,简称SegWit)是一个广为人知的技术术语,尤其与比特币网络的发展紧密相连,它通过将交易签名数据(见证数据)与交易主体数据分离开来,有效提升了交易处理能力、降低了交易费用,并增强了网络的安全性,当我们将目光转向另一个重要的智能合约平台——以太坊时,自然会问出:以太坊支持隔离见证吗?

要回答这个问题,我们需要先理解隔离 witness 的核心思想及其在以太坊语境下的体现。

隔离 witness 的核心优势与以太坊的考量

以太坊与隔离见证,兼容与进化的探讨

隔离 witness 的主要优势体现在三个方面:

  1. 提升容量:通过移除或压缩签名数据,每个区块可以容纳更多的交易。
  2. 降低费用:签名数据的处理成本降低,从而减少了交易费用。
  3. 增强安全性:有助于解决“签名延展性”(Signature Malleability)问题,确保交易的不可篡改性。

对于以太坊而言,它一直面临着可扩展性(Scalability)的挑战,尽管以太坊已经通过分片(Sharding)、Layer 2 扩容方案(如 Rollups)以及 EIP-4844(Proto-Danksharding)等不断努力提升交易处理能力并降低费用,但“隔离见证”所针对的签名数据处理问题,以太坊是否也需要类似的解决方案呢?

以太坊的签名机制与“隔离”的体现

以太坊目前广泛使用的签名算法是 椭圆曲线数字签名算法(ECDSA),与比特币类似,交易中包含了签名数据,这些数据用于证明交易发起者的所有权和授权意愿。

以太坊与隔离见证,兼容与进化的探讨

从严格意义上讲,以太坊并没有直接采用比特币那种“将见证数据完全隔离到区块主体之外”的 SegWit 方案,以太坊的交易结构和区块结构与比特币有所不同,其区块包含的是交易列表,而交易本身包含了发送者签名、接收者地址、金额、数据负载等完整信息。

以太坊在其发展过程中,以不同的方式实现了“隔离”的思想,并解决了类似的问题

  1. EIP-155 签名哈希(防止重放攻击): 虽然这不是 SegWit,但 EIP-155 通过在签名哈希中加入链 ID(Chain ID),有效防止了交易在不同以太坊兼容链之间的重放攻击,这可以看作是对交易签名上下文的一种隔离和规范化,增强了安全性。

  2. 交易类型与数据的“逻辑隔离”: 以太坊通过 EIP(以太坊改进提案) 不断引入新的交易类型和数据结构,EIP-2718 引入了“类型化交易”(Typed Transactions),将交易数据封装在不同的“类型”中,使得未来可以更容易地引入新的交易格式和验证逻辑,这种对交易类型的区分,在某种程度上也可以看作是对不同交易数据的“逻辑隔离”,为更灵活地处理不同交易(包括可能优化签名的交易)提供了基础。

    以太坊与隔离见证,兼容与进化的探讨

  3. Layer 2 扩容方案中的“见证”处理: 以太坊的 Layer 2 扩容方案,尤其是 Rollups(如 Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups),其核心思想是将大量的交易计算和数据存储在链下(Layer 2),只将必要的“见证”(Proof/Commitment)数据提交到以太坊主网(Layer 1)。

    • ZK-Rollups 中,“见证”是零知识证明,用于证明 Layer 2 交易的有效性,而无需将所有交易细节都暴露在 Layer 1。
    • Optimistic Rollups 中,“见证”是交易状态根的更新,并通过欺诈证明(Fraud Proofs)来保证安全性。 这种机制将大量的交易数据和计算过程“隔离”到了 Layer 2,极大地减轻了以太坊主网的负担,这与 SegWit 隔离签名数据以提升容量的目标有异曲同工之妙,只是应用的层级和方式不同。
  4. 未来的可能性:EIP-4844 与数据 blob: EIP-4844 引入了“blob 交易”和“数据可用性采样”(Data Availability Sampling),专门用于处理 Rollups 提交的大量交易数据,这些 blob 数据是附加在交易之外的,有特定的生命周期(40-48 个区块后会被删除),并且费用相对较低,这可以看作是以太坊针对 Layer 2 数据提交的一种“隔离存储”机制,旨在以低成本、高效率的方式处理大量数据,这与 SegWit 隔离签名数据以降低核心交易处理成本的思路是一致的。

以太坊“支持”隔离见证吗?

综合来看,以太坊没有直接复制比特币的 SegWit 方案,但其技术演进和架构设计中,蕴含了“隔离”的核心思想,并以更适合自身生态的方式解决了类似的问题

  • 从交易结构层面,以太坊没有将签名数据像比特币那样物理隔离到区块末尾的“见证”区域。
  • 从功能和效果层面,以太坊通过 EIP-155、类型化交易、Layer 2 Rollups 的见证机制以及 EIP-4844 的 blob 数据等方式,实现了对交易数据、签名上下文、计算过程的“逻辑隔离”或“物理隔离”,从而达到了提升效率、降低成本、增强安全性的目的。

我们可以认为以太坊“支持”隔离 witness 所追求的核心目标,但采用了不同的技术路径和实现方式,与其说以太坊“支持”或“不支持”比特币式的 SegWit,不如说以太坊在其发展过程中,针对自身的特点和需求,探索并实现了一系列具有“隔离”内涵的创新解决方案,这些方案共同推动了以太坊网络的扩展和进化,随着以太坊 2.0 的持续发展和未来 EIP 的实施,我们可能会看到更多与数据处理效率优化相关的创新,进一步体现“隔离”思想的智慧。