前言：本文作者是Vitalik Buterin，他回顧了五年前其列出的加密世界要解決的難題，然后重新審視了這些問(wèn)題的現(xiàn)狀。我們可以看到很多問(wèn)題都取得了進(jìn)展，同時(shí)也有很多問(wèn)題懸而未決。雖然現(xiàn)在和未來(lái)的挑戰(zhàn)巨大，但我們看到了更多的信心，加密世界曾經(jīng)很原始，現(xiàn)在也很初級(jí)，但五年來(lái)一直沒(méi)有停下前進(jìn)的腳步，未來(lái)將會(huì)遞增式的進(jìn)步，直到有一天爆發(fā)式的突破。距離這一天也許還有些遙遠(yuǎn)，但由于累積的技術(shù)和智慧，沖破黎明前的黑暗，終將在技術(shù)和主流采用上迎來(lái)光明。本文由“藍(lán)狐筆記”的“SIEN”翻譯。

2014年，我曾發(fā)表過(guò)文章和演講，其中提到在數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)方面的一系列難題，當(dāng)時(shí)我認(rèn)為它們對(duì)加密領(lǐng)域走向成熟至關(guān)重要。

五年過(guò)去了，情況發(fā)生了很大改變。我們認(rèn)為重要的問(wèn)題究竟取得了多大的進(jìn)展？我們?cè)谑裁捶矫嫒〉贸晒Γ吭谑裁捶矫媸×?？?duì)于什么是重要問(wèn)題，我們改變了哪些看法？

本文將會(huì)逐個(gè)梳理從2014年來(lái)的16個(gè)問(wèn)題，來(lái)看看這些問(wèn)題的如今現(xiàn)狀。最后，我會(huì)列出在2019年選擇的新難題。

這些問(wèn)題可分為三類：

加密學(xué)，如果它們會(huì)被完全解決，則可以用純數(shù)學(xué)方法來(lái)解決；

共識(shí)理論，對(duì)PoW和PoS的大幅度改進(jìn)

經(jīng)濟(jì)學(xué)，與創(chuàng)建涉及不同參與方的激勵(lì)結(jié)構(gòu)相關(guān)，且通常更多涉及應(yīng)用層而不是協(xié)議層。

在所有這些類別上我們都看到取得顯著的進(jìn)展，盡管有些領(lǐng)域進(jìn)展更大。

一、加密學(xué)問(wèn)題

1.區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性

加密領(lǐng)域如今面臨的最大問(wèn)題之一是擴(kuò)展性問(wèn)題。對(duì)“超大區(qū)塊鏈”的主要擔(dān)心是信任：如果只是少數(shù)的主體能夠運(yùn)行全節(jié)點(diǎn)，那么，這些主體可以合謀并同意給予它們自己大量額外的比特幣，那么，其他用戶無(wú)法看到區(qū)塊是無(wú)效的，除非他們自己處理整個(gè)區(qū)塊。

問(wèn)題：創(chuàng)建一種區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)，可以維持類似于比特幣的安全保證，但是，其中維持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行所需的最強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的最大大小在交易數(shù)量中基本上是次線性的。

現(xiàn)狀：理論上取得重大進(jìn)展，需要更多落地層面的評(píng)估

可擴(kuò)展性是我們?cè)诶碚撋弦讶〉镁薮筮M(jìn)展的技術(shù)問(wèn)題。五年前，幾乎沒(méi)有人考慮過(guò)分片?，F(xiàn)在，分片設(shè)計(jì)很常見。除了以太坊2.0，我們還有OmniLedger、LazyLedger、Zilliqa以及似乎每個(gè)月都會(huì)有研究論文發(fā)表。（藍(lán)狐筆記：Harmony也是基于分片的技術(shù)）

以我的看法，這一點(diǎn)上的未來(lái)進(jìn)展是遞增的。從根本上，我們已經(jīng)有一系列的技術(shù)，它們?cè)试S驗(yàn)證者組就更多的數(shù)據(jù)安全地達(dá)成共識(shí)，要比單個(gè)驗(yàn)證者能處理的數(shù)據(jù)多得多，同時(shí)，這些技術(shù)也允許用戶間接地驗(yàn)證區(qū)塊的全部有效性和可用性，即使處于51%攻擊的情況下。

下面的這些可能是最重要的技術(shù)：

隨機(jī)抽樣，允許隨機(jī)選擇的小委員會(huì)（驗(yàn)證者小組）從統(tǒng)計(jì)學(xué)上代表完整的驗(yàn)證者集：

https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Sharding-FAQ#how-can-we-solve-the-single-shard-takeover-attack-in-an-uncoordinated-majority-model

欺詐證明，允許獲悉錯(cuò)誤的個(gè)體節(jié)點(diǎn)將其傳播給其他所有人：

https://bitcoin.stackexchange.com/questions/49647/what-is-a-fraud-proof

托管證明，允許驗(yàn)證者概率性地證明他們單獨(dú)下載并驗(yàn)證了一些數(shù)據(jù)：

https://ethresear.ch/t/1-bit-aggregation-friendly-custody-bonds/2236

數(shù)據(jù)可用性證明，允許客戶檢測(cè)其區(qū)塊頭所在的區(qū)塊主體何時(shí)不可用。

https://arxiv.org/abs/1809.09044。此外也可參閱新的編碼Merkle tree提案。

還有其他的一些進(jìn)展，例如通過(guò)收據(jù)進(jìn)行的跨分片通信，以及“常數(shù)”增強(qiáng)功能，例如BLS簽名聚合。

也就是說(shuō)，完全分片的區(qū)塊鏈還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)上線運(yùn)行，部分分片的Zilliqa最近已經(jīng)開始運(yùn)行。從理論上，還存在關(guān)于剩余細(xì)節(jié)的爭(zhēng)議，同時(shí)也涉及一些挑戰(zhàn)：分片網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、開發(fā)者經(jīng)驗(yàn)以及減輕中心化的風(fēng)險(xiǎn)。

基本的技術(shù)可能性方面似乎不再有什么可懷疑的。但是，挑戰(zhàn)終歸是挑戰(zhàn)，如果只是思考它們，是無(wú)法解決的。唯有開發(fā)系統(tǒng)和觀察以太坊2.0或其他類似鏈的線上運(yùn)行才能解決挑戰(zhàn)。

2.時(shí)間戳

問(wèn)題：創(chuàng)建分布式的激勵(lì)兼容系統(tǒng)，不管它是區(qū)塊頂層的疊層，或者是其自身區(qū)塊鏈，都使當(dāng)前時(shí)間保持較高的準(zhǔn)確性。所有合法用戶都有正態(tài)分布的時(shí)鐘，圍繞某個(gè)“真實(shí)”時(shí)間分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差為20秒。沒(méi)有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間偏差允許超過(guò)20秒，以依賴于現(xiàn)有的“N個(gè)節(jié)點(diǎn)”的概念。實(shí)際上，這可以通過(guò)PoS或非女巫代幣（non-sybil tokens）強(qiáng)制執(zhí)行。

系統(tǒng)應(yīng)持續(xù)提供大于99%誠(chéng)實(shí)參與節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部時(shí)鐘的120秒（如可能更短時(shí)間）內(nèi)的時(shí)間。外部系統(tǒng)可能最終依賴于此系統(tǒng)；因此，無(wú)論動(dòng)機(jī)如何，它應(yīng)保持安全，以防攻擊者控制不超過(guò)25%的節(jié)點(diǎn)。

現(xiàn)狀：有些進(jìn)展

以太坊實(shí)際上在13秒的區(qū)塊時(shí)間內(nèi)存活下來(lái)，還沒(méi)有特別先進(jìn)的時(shí)間戳技術(shù)；它使用一種非常簡(jiǎn)單的方法，其中客戶端不會(huì)接收這樣的區(qū)塊：其聲明的時(shí)間戳早于客戶端本地時(shí)間的區(qū)塊。也就是說(shuō)，它還沒(méi)有在嚴(yán)重攻擊下經(jīng)受考驗(yàn)。

最近的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后的時(shí)間戳提案試圖在客戶端沒(méi)有從本地獲悉高精確時(shí)間的情況下允許客戶端確定共識(shí)，以此來(lái)改善現(xiàn)狀。這還沒(méi)有得到驗(yàn)證。但，從總體來(lái)說(shuō)，時(shí)間戳并不是當(dāng)前研究挑戰(zhàn)的前沿?；蛟S一旦有更多的PoS鏈上線運(yùn)行后，這會(huì)發(fā)生改變，我們會(huì)看到問(wèn)題所在。

3.任意計(jì)算證明（Arbitrary Proof of Computation）

問(wèn)題：創(chuàng)建程序POC_PROVE（P，I） -》 （O，Q） 和POC_VERIFY（P，O，Q） -》 { 0， 1 } ，以便POC_PROVE在輸入I上運(yùn)行程序P，并返回程序輸出O以及計(jì)算證明Q，以及POC_VERIFY取P，O以及Q和輸出，無(wú)論Q和O是否由POC_PROVE 算法使用P合法生成。

現(xiàn)狀：理論和實(shí)踐上都取得巨大進(jìn)展

這基本上是說(shuō)，構(gòu)建一個(gè)SNARK（STARK，或SHARK.。。.。。）。我們已經(jīng)搞定了。有越來(lái)越多的人理解SNARK，且如今正在被多個(gè)區(qū)塊鏈所采用，其中也包括以太坊上的tornado.cash。

SNARK作為隱私技術(shù)（可參閱Zcash和tornado.cash）和可擴(kuò)展性技術(shù)（可參閱ZK Rollup，STARKDEX以及STARKing 糾刪碼的數(shù)據(jù)根），都非常有用。

效率方面依然存在挑戰(zhàn)；實(shí)現(xiàn)算術(shù)友好的哈希函數(shù)是個(gè)大問(wèn)題，而高效的證明隨機(jī)內(nèi)存訪問(wèn)是另外一個(gè)問(wèn)題。此外，還存在一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，即證明時(shí)間的O（n * log（n））增大是否是基本的限制，或者是否有方法僅用線性開銷實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔證明，如bulletproof一樣（遺憾的是bulletproof需要花費(fèi)線性時(shí)間來(lái)驗(yàn)證）。

還存在現(xiàn)有方案有漏洞的風(fēng)險(xiǎn)。通常，這些問(wèn)題在于細(xì)節(jié)問(wèn)題，而不是根本問(wèn)題。

4.代碼混淆（code obfuscation）

創(chuàng)建混淆函數(shù)O是圣杯，這樣，給定任何程序P，混淆函數(shù)都可以產(chǎn)生第二個(gè)程序O（P） = Q ，從而如果給定相同的輸入，則P和Q返回相同的輸出，并且重要的是，Q并沒(méi)有泄漏任何關(guān)于P內(nèi)部的信息。人們可以在Q內(nèi)部隱藏密碼、秘密加密的密鑰、或者可以簡(jiǎn)單地使用Q來(lái)隱藏算法自身的專利工作。

現(xiàn)狀：進(jìn)展緩慢

用大白話來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題是在說(shuō)我們想要找出一種方法來(lái)“加密”程序，這樣被加密的程序仍然能夠?yàn)橄嗤斎胩峁┫嗤妮敵觯摮绦虻摹皟?nèi)部信息”會(huì)被隱藏。“混淆”用例的一個(gè)例子是包含私鑰的程序，其中該程序僅允許用私鑰來(lái)對(duì)某些消息進(jìn)行簽名。

代碼混淆的解決方案對(duì)區(qū)塊鏈協(xié)議來(lái)說(shuō)非常有用。其用例是微妙的，因?yàn)楸仨毺幚磉@種可能性：在鏈上混淆的程序?qū)⒈粡?fù)制且運(yùn)行在不同于鏈本身的環(huán)境中，但有很多可能性。

一個(gè)讓我個(gè)人感興趣的功能是：從抗合謀的小工具中移除中心化的操作者，其方式是用包含一些工作量證明的混淆程序來(lái)取代操作者，因此，要嘗試確定各個(gè)參與者的行為，使用不同的輸入多次運(yùn)行會(huì)非常昂貴。

遺憾的是，這依然是個(gè)難題。在解決這個(gè)問(wèn)題方面，正在持續(xù)進(jìn)行工作，一方面，正在進(jìn)行構(gòu)建，以減少對(duì)我們實(shí)際上不知道的數(shù)學(xué)對(duì)象（例如通用加密多線性映射）上的假設(shè)數(shù)量，另一方面，嘗試對(duì)所需的數(shù)學(xué)對(duì)象進(jìn)行實(shí)際執(zhí)行。

然而，所有這些路徑都離創(chuàng)建可行和已知的安全性還很遙遠(yuǎn)。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，可參閱https://eprint.iacr.org/2019/463.pdf 以獲得更一般的概述。

5.基于哈希的加密學(xué)

問(wèn)題：創(chuàng)建一種安全算法，它不依賴于安全假設(shè)而是依賴于哈希值的隨機(jī)預(yù)言機(jī)屬性，該屬性可以保持具有最佳大小和其他屬性的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)等同的160位比特的安全性（由于Grover的算法，相對(duì)于量子計(jì)算機(jī)為80位比特）。

現(xiàn)狀：有些進(jìn)展

從2014年以來(lái)，這方面取得了兩大進(jìn)展。SPHINCS是一種“無(wú)狀態(tài)”（意味著可以使用多次，而不需要記住像nonce一樣的信息）簽名方案，它在這些“難題”列表提出后不久發(fā)布了，并提供大小約為41kb的純基于哈希的簽名方案。

此外，也已經(jīng)開發(fā)了STARK，并且可以基于它們創(chuàng)建類似大小的簽名。不僅是簽名，同時(shí)通用目的的零知識(shí)證明也是可以僅通過(guò)哈希值就有可能實(shí)現(xiàn)，這是我在五年前沒(méi)有預(yù)料到的；對(duì)于這種情況，我感到非常高興。就是說(shuō)，大小仍然是個(gè)問(wèn)題，且不斷的進(jìn)步（參閱最近的DEEP FRI）在繼續(xù)減少證明的大小，盡管看上去未來(lái)的進(jìn)展會(huì)是逐步的。

基于哈希的加密學(xué)尚未解決的主要問(wèn)題是聚合簽名，類似于BLS聚合使其成為可能。眾說(shuō)周知，我們可以對(duì)許多Lamport簽名進(jìn)行STARK，但這效率低下；更高效的方案會(huì)是受歡迎的。（如果你想了解是否可以用基于哈希的公鑰加密，答案是不，超過(guò)二次攻擊的代價(jià)會(huì)讓你無(wú)法做任何事）

二、共識(shí)理論問(wèn)題

6.抗ASIC的PoW

解決該問(wèn)題的一種方法是基于一種很難專門化的計(jì)算類型來(lái)創(chuàng)建工作量證明算法。。.。。.對(duì)有關(guān)抗ASIC硬件的深入討論，可參閱https://blog.ethereum.org/2014/06/19/mining/ （藍(lán)狐筆記之前也有過(guò)此類討論的文章，到底抗ASIC算法是不是真正能達(dá)成目的《抗ASIC的算法是否對(duì)PoW的安全性有利？》）

現(xiàn)狀：已盡力解決

在“難題”列表發(fā)布6個(gè)月之后，以太坊決定采用其抗ASIC的工作量證明算法：Ethash。Ethash被稱為內(nèi)存難解的算法。該理論是說(shuō)，常規(guī)計(jì)算中的隨機(jī)RAM已經(jīng)取得很好優(yōu)化，因此對(duì)專門應(yīng)用來(lái)說(shuō)很難有更大的提升。Ethash旨在通過(guò)將內(nèi)存訪問(wèn)成為運(yùn)行PoW計(jì)算的主導(dǎo)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)抗ASIC。

Ethash并不是第一個(gè)內(nèi)存難解的算法，但它確實(shí)增加了一項(xiàng)創(chuàng)新：它在兩層DAG上使用偽隨機(jī)查找，從而提供兩種評(píng)估函數(shù)的方式。首先，如果一個(gè)人有整個(gè)DAG（~2 GB），則可以快速計(jì)算它；這是內(nèi)存難解的“快速通路”。其次，如果一個(gè)人只有DAG的頂層，那么，計(jì)算它會(huì)慢得多（仍然足夠快，以檢查提供的單個(gè)解）；這用于區(qū)塊驗(yàn)證。

Ethash在抗ASIC方面被證明是非常成功的。在經(jīng)過(guò)三年和數(shù)十億美元的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)之后，ASIC確實(shí)也存在，但其算力和成本效率只比GPU高2-5倍。

ProgPoW被提出來(lái)作為替代方案，但不斷增長(zhǎng)的共識(shí)認(rèn)為，抗ASIC算法將不可避免地存在有限的生命周期，并且抗ASIC也有缺點(diǎn)，因?yàn)樗?1%的攻擊更便宜（例如，可以參看ETC 的51%攻擊）。

我相信，可以創(chuàng)建能達(dá)到中等級(jí)別的抗ASIC的PoW算法，但這種抗ASIC也是有期限的，且ASIC和抗ASIC都有缺點(diǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，區(qū)塊鏈共識(shí)算法的更好選擇是PoS。

7.有用的PoW

使得工作量證明功能同時(shí)有用。（藍(lán)狐筆記：這里的所謂“有用”是指，PoW的算力只用來(lái)尋找一個(gè)謎題的解，并沒(méi)有產(chǎn)生什么實(shí)際的用途，所以是“無(wú)用”，而“有用”是說(shuō)將算力用于解決實(shí)際的問(wèn)題，例如尋找素?cái)?shù)等等，但是更關(guān)鍵的是POW算法需要具有難以計(jì)算易于驗(yàn)證等屬性，這是核心。PoW的本質(zhì)是將能源和算力轉(zhuǎn)為價(jià)值存儲(chǔ)，關(guān)于是否“有用”是存在爭(zhēng)議的）

常見的“有用”候選者是類似于Folding@home這樣的，它是現(xiàn)有的程序，其用戶可以下載軟件到自己的計(jì)算機(jī)上，模擬蛋白質(zhì)折疊并給研究人員提供大量的數(shù)據(jù)，以幫助他們治愈疾病。

現(xiàn)狀：可能不可行，只有一個(gè)例外。

有用的工作量證明所面臨挑戰(zhàn)是，工作量證明算法需要很多屬性：

· 難以計(jì)算

· 易于驗(yàn)證

· 不依賴大量外部數(shù)據(jù)

· 可用小“字節(jié)-大小”的塊進(jìn)行有效計(jì)算

遺憾的是，沒(méi)有多少“有用”的計(jì)算擁有全部這些屬性，并且大多數(shù)有這些屬性的“有用”計(jì)算只是“有用”的時(shí)間太短，無(wú)法基于它們構(gòu)建加密貨幣。

然而，有一個(gè)可能的例外：零知識(shí)證明的生成。區(qū)塊鏈有效性方面的零知識(shí)證明難以計(jì)算但易于驗(yàn)證。

此外，他們很難計(jì)算。如果“高度結(jié)構(gòu)化”計(jì)算的證明變得很容易，則可以簡(jiǎn)單地切換到驗(yàn)證區(qū)塊鏈的整體狀態(tài)轉(zhuǎn)換，由于需要對(duì)虛擬機(jī)建模和隨機(jī)內(nèi)存訪問(wèn)，因此這會(huì)變得非常昂貴。

區(qū)塊鏈有效性的零知識(shí)證明為區(qū)塊鏈用戶提供了巨大的價(jià)值，因?yàn)樗鼈兛梢蕴娲苯域?yàn)證鏈的需求。盡管是簡(jiǎn)化的區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)，而其可驗(yàn)證性進(jìn)行了極大的優(yōu)化，Coda在做這個(gè)事情了。

這些證明可以極大地幫助改善區(qū)塊鏈的安全性和可擴(kuò)展性。也就是說(shuō)，實(shí)際需要完成的計(jì)算總量仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于當(dāng)前PoW礦工當(dāng)前完成的計(jì)算量，因此，其充其量不過(guò)是PoS區(qū)塊鏈的附加項(xiàng)，而不是完整的共識(shí)算法。

8.PoS

解決挖礦集中化問(wèn)題的另外一個(gè)方法是完全取消挖礦，并轉(zhuǎn)向其他機(jī)制來(lái)計(jì)算共識(shí)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重。迄今為止，討論中最流行的替代方法是PoS，也就是說(shuō)，不是將共識(shí)模型視為“一CPU算力一票”，而是變成“一幣一票”。

現(xiàn)狀：理論上取得巨大進(jìn)展，現(xiàn)實(shí)落地有待更多評(píng)估

在2014年底之前，對(duì)PoS社區(qū)來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)越來(lái)越清晰：某種形式的“弱主觀性”是不可避免的。為了維持經(jīng)濟(jì)安全，節(jié)點(diǎn)在首次同步時(shí)需要獲取最近的檢查點(diǎn)協(xié)議，如果節(jié)點(diǎn)離線超過(guò)幾個(gè)月則需要再次獲取。

這是難以下咽的藥。許多PoW擁護(hù)者仍然堅(jiān)持PoW，因?yàn)樵赑oW鏈中，可以發(fā)現(xiàn)鏈的“頭部”，作為可信來(lái)源的唯一數(shù)據(jù)（也就是區(qū)塊鏈客戶端本身）。

然而，PoS的擁護(hù)者愿意吞下這個(gè)藥丸，因?yàn)樵黾拥男湃我蟛⒉淮?。從那里開始，通過(guò)長(zhǎng)期安全抵押資產(chǎn)通往PoS的路徑變得明晰。

如今，最讓人感興趣的共識(shí)算法從根本上類似于PBFT，但它用動(dòng)態(tài)列表替換了固定的驗(yàn)證者集，任何人都可以通過(guò)發(fā)送代幣到具有時(shí)間鎖定的系統(tǒng)級(jí)智能合約中來(lái)參與驗(yàn)證（提取代幣在某些情況下可能長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月）。

在很多情況下，也包括以太坊2.0，這些算法通過(guò)懲罰那些在某些方面違法協(xié)議的惡意驗(yàn)證者來(lái)實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)最終性”。（關(guān)于PoS的哲學(xué)觀點(diǎn)，可查閱藍(lán)狐筆記之前發(fā)布的文章《以太坊創(chuàng)始人V神眼中的PoS設(shè)計(jì)哲學(xué)》）

直到今天，我們有很多算法，其中包括：

· Casper FFG

https://arxiv.org/abs/1710.09437

· Tendermint

https://tendermint.com/docs/spec/consensus/consensus.html

· HotStuff

https://arxiv.org/abs/1803.05069

· CasperCBC

https://vitalik.ca/general/2018/12/05/cbc_casper.html

以太坊2.0的Phase 0階段，以太坊鏈會(huì)實(shí)施FFG，目前正在實(shí)施中，并已經(jīng)取得巨大的進(jìn)展。

此外，Tendermint以Cosmos鏈的形式已經(jīng)運(yùn)行了好幾個(gè)月。在我看來(lái)，關(guān)于PoS的剩余爭(zhēng)論與優(yōu)化經(jīng)濟(jì)激勵(lì)和進(jìn)一步規(guī)范應(yīng)對(duì)51%攻擊的策略有關(guān)。此外，Casper CBC規(guī)范仍可以使用具體的效率改進(jìn)。

9.存儲(chǔ)證明（Proof of Storage）

解決這個(gè)問(wèn)題的第三種方法是使用稀缺的計(jì)算資源而不是計(jì)算能力或代幣。在這方面，兩個(gè)主要的替代方案已經(jīng)提出，是存儲(chǔ)和帶寬。

原則上，沒(méi)有辦法提供給定或使用帶寬的事后加密證明，因此，帶寬證明（Proof of bandwidth）應(yīng)最準(zhǔn)確地視為社會(huì)證明的一個(gè)子集，這在后面的問(wèn)題中會(huì)討論。但存儲(chǔ)證明（Proof of Storage）是肯定可以通過(guò)計(jì)算完成的。存儲(chǔ)證明的優(yōu)勢(shì)是它完全是抗ASIC的，我們?cè)谟脖P驅(qū)動(dòng)器中的存儲(chǔ)類型已接近于最優(yōu)。

現(xiàn)狀：理論上取得了很多進(jìn)展，盡管還有很多工作要做，同時(shí)也需要更多的落地評(píng)估

有很多計(jì)劃使用存儲(chǔ)證明協(xié)議的區(qū)塊鏈，其中包括Chia和Filecoin。也就是說(shuō)，這些算法還沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。我個(gè)人的主要擔(dān)心是在集中化：這些算法實(shí)際上由使用閑置存儲(chǔ)容量的較小用戶主導(dǎo)？還是由大型礦場(chǎng)主導(dǎo)？（藍(lán)狐筆記注：按目前的趨勢(shì)，礦場(chǎng)主導(dǎo)的可能性更大）

三、經(jīng)濟(jì)學(xué)

10.價(jià)值穩(wěn)定的加密貨幣

比特幣其中的一個(gè)主要問(wèn)題是其價(jià)格的波動(dòng)性。問(wèn)題：構(gòu)建具有穩(wěn)定價(jià)格的加密貨幣。

現(xiàn)狀：有些進(jìn)展

MakerDAO現(xiàn)在已經(jīng)上線，且持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行了近兩年。它在其底層抵押資產(chǎn)（ETH）價(jià)值下跌93%的過(guò)程中存活下來(lái)，現(xiàn)在發(fā)行超過(guò)1億美元的DAI。它已經(jīng)成為以太坊生態(tài)系統(tǒng)的支柱，很多以太坊項(xiàng)目已經(jīng)集成了它或者正在集成它。其他合成代幣的項(xiàng)目，例如UMA，也正在快速發(fā)展。

然而，盡管MakerDAO系統(tǒng)從2019年艱難的經(jīng)濟(jì)條件下存活下來(lái)，但這絕不是可能發(fā)生的最困難情況。過(guò)去，比特幣曾在2天內(nèi)下跌過(guò)75%。未來(lái)，這有可能會(huì)發(fā)生在任何其他抵押資產(chǎn)上，其中ether也不例外。

對(duì)底層區(qū)塊鏈的攻擊是更大的未經(jīng)檢驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是如果同時(shí)價(jià)格下跌又加劇了這種風(fēng)險(xiǎn)。另外一個(gè)主要的挑戰(zhàn)，可能是更大的挑戰(zhàn)，是類似于MakerDAO這樣的系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于某些底層的預(yù)言機(jī)機(jī)制。（藍(lán)狐筆記：具體可以參看《Maker中的預(yù)言機(jī)治理攻擊》）

確實(shí)存在針對(duì)預(yù)言機(jī)系統(tǒng)的不同嘗試，但關(guān)于在大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)壓力下它們能否承受得住的問(wèn)題，依然沒(méi)有定論。迄今為止，MakerDAO控制的抵押資產(chǎn)已經(jīng)低于MKR代幣的價(jià)值；如果這種關(guān)系發(fā)生逆轉(zhuǎn)，MKR持有人可能會(huì)有集體動(dòng)機(jī)來(lái)試圖“掠奪”MakerDAO系統(tǒng)。有多種方法可以防止此類攻擊，但它們尚未在實(shí)踐中經(jīng)受檢驗(yàn)。

11.去中心化的公共物品激勵(lì)

通常在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)之一是“公共物品”問(wèn)題。例如，假設(shè)有一個(gè)需要花費(fèi)100萬(wàn)美元完成的科學(xué)研究項(xiàng)目，假設(shè)大家都知道，如果它完成了，那么研究結(jié)果將會(huì)為100萬(wàn)人每人節(jié)省5美元。總體來(lái)衡量，社會(huì)效益是很清楚的。但是，從做貢獻(xiàn)人員的視角看，這是沒(méi)有意義的。

迄今為止，大多數(shù)公共物品的問(wèn)題都涉及集中化附加假設(shè)和要求：存在完全可信的預(yù)言機(jī)，它可以確定特定公共物品任務(wù)是否已經(jīng)完成（實(shí)際上可能是錯(cuò)的，但這是另外一個(gè)問(wèn)題了）

現(xiàn)狀：取得一些進(jìn)展

一般認(rèn)為，資助公共物品的問(wèn)題分為兩個(gè)問(wèn)題：資金問(wèn)題（從哪里給公共物品提供資金）、偏好匯總問(wèn)題（如何確定什么是真正的公共物品，而不是一些個(gè)人喜好的項(xiàng)目）。本文假設(shè)后者已經(jīng)解決，主要聚焦于前者問(wèn)題。

總體來(lái)說(shuō)，這里還沒(méi)有取得新的重大突破。解決方案分為兩大類。首先，我們可以嘗試引導(dǎo)出個(gè)人的貢獻(xiàn)，為作出貢獻(xiàn)的人給予社會(huì)回報(bào)。我個(gè)人的建議是通過(guò)邊際價(jià)格歧視進(jìn)行的慈善就是其中的一個(gè)例子。另外一個(gè)是Peepeth上的抗瘧疾捐款徽章。其次，我們可以從具有網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)的應(yīng)用中籌集資金。在區(qū)塊鏈領(lǐng)域，有幾種選擇可以做：

· 發(fā)行代幣

· 在協(xié)議層面收取一部分交易費(fèi)用（例如，通過(guò)EIP1559）

· 從一些layer-2應(yīng)用收取一部分交易費(fèi)用（例如Uniswap，或其他擴(kuò)展性解決方案，或甚至在ETH2.0的執(zhí)行環(huán)境中的狀態(tài)租金）

· 收取其他類型的費(fèi)用（例如ENS注冊(cè)）

在區(qū)塊鏈行業(yè)之外，這是一個(gè)古老的問(wèn)題：如果你是政府該如何收稅，或如果你是公司或其他組織該如何收費(fèi)。

12.聲望系統(tǒng)

問(wèn)題：設(shè)計(jì)正式的聲望系統(tǒng)，包括分?jǐn)?shù)rep（A，B） -》 V，其中V是從A角度對(duì)B評(píng)價(jià)的聲望，一種確定一方可以被另一方相信的的概率機(jī)制，以及提供特定公開或最終互動(dòng)記錄的聲望更新機(jī)制。

現(xiàn)狀：進(jìn)展緩慢

從2014年到現(xiàn)在聲望系統(tǒng)并沒(méi)有太多工作進(jìn)展?；蛟S最好的辦法是使用代幣管理注冊(cè)表（token curated registry，也稱代幣精選注冊(cè)表）來(lái)創(chuàng)建可信實(shí)體/對(duì)象的管理列表。Kleros ERC20 TRC（是的，這是合法ERC20代幣的代幣管理注冊(cè)表）是一個(gè)案例，甚至Uniswap有可替代的界面接口，使用它作為后端來(lái)獲取列表的代幣和標(biāo)記及徽標(biāo)。

具有主觀多樣性的聲望系統(tǒng)還沒(méi)有被真正嘗試過(guò)，這可能是因?yàn)闆](méi)有足夠的以某種形式發(fā)布到鏈上的人們相互連接的“社會(huì)關(guān)聯(lián)圖”信息。如果此類信息因?yàn)槟撤N原因而開始存在，那么，主觀聲望系統(tǒng)可能會(huì)變得更加流行。

13.卓越證明（Proof of excellence）

一種有趣且很大程度上未開發(fā)的專門解決分配問(wèn)題的解決方案是使用對(duì)社會(huì)有用的任務(wù)，但需要原始的人類驅(qū)動(dòng)創(chuàng)造力和才能。例如，一個(gè)人可以想出“對(duì)證明的證明”代幣來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)給出特定定理的數(shù)學(xué)證明的玩家。

現(xiàn)狀：沒(méi)有進(jìn)展，很大程度上被遺忘。

代幣分配的主要替代方法是空投；通常，代幣在發(fā)布時(shí)進(jìn)行分配要么是根據(jù)現(xiàn)有的某些代幣的持有比例進(jìn)行分配，要么是基于其他的一些指標(biāo)（例如在Handshake的空投中）。

還沒(méi)有真正嘗試如何去直接驗(yàn)證人類的創(chuàng)造力，并且隨著AI最新的發(fā)展，創(chuàng)造只有人類能解決但計(jì)算機(jī)可以驗(yàn)證的任務(wù)可能會(huì)非常困難。

14.抗女巫攻擊系統(tǒng)

這是一個(gè)與“聲望系統(tǒng)”問(wèn)題有一些相關(guān)的問(wèn)題，它是創(chuàng)建“唯一身份系統(tǒng)”的挑戰(zhàn)，它是一個(gè)生成代幣的系統(tǒng)，可以證明某個(gè)身份不是女巫攻擊一部分。然而，我們想要有一個(gè)更好更平等功能的系統(tǒng)，而不是“一美元一票”的系統(tǒng)；可以說(shuō)，一人一票是理想的選擇。

狀態(tài)：有些進(jìn)展

已經(jīng)有許多嘗試在解決人類唯一身份的問(wèn)題。其中想到的嘗試包括（非完整列表！）：

· HumanityDAO

https://www.humanitydao.org/

· Pseudonym parties

https://bford.info/pub/net/sybil.pdf

· POAP （proof of attendance protocol）

https://www.poap.xyz/

· BrightID

https://www.brightid.org/

隨著人們對(duì)一些諸如二次投票（quadratic votoing）和二次融資（quadratic funding）之類的技術(shù)越來(lái)越感興趣，對(duì)某種基于人的抗女巫系統(tǒng)的需求也在不斷增長(zhǎng)。希望這些技術(shù)的持續(xù)開發(fā)和新的方案能夠滿足它的需求。

15.去中心化的貢獻(xiàn)指標(biāo)

遺憾的是，激勵(lì)公共物品的生產(chǎn)并不是中心化解決的唯一問(wèn)題。另外一個(gè)問(wèn)題是首先要確定哪些公共物品值得生產(chǎn)，其次是確定某種特定努力實(shí)際上在多大程度上完成公共物品的生產(chǎn)（衡量貢獻(xiàn)）。這一挑戰(zhàn)涉及后一個(gè)問(wèn)題。

現(xiàn)狀：有些進(jìn)展，在重點(diǎn)方面有些改變。

關(guān)于確定公共物品貢獻(xiàn)價(jià)值的最新工作并沒(méi)有試圖將確定任務(wù)和確定完成質(zhì)量分開；原因是兩者在實(shí)踐中很難分開。特定團(tuán)隊(duì)完成的工作往往是不可替換且很主觀的，因此最合理的方法是將任務(wù)和完成質(zhì)量的相關(guān)性視為一個(gè)整體，并使用相同的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。

幸運(yùn)的是，在這個(gè)方面取得了巨大的進(jìn)步。尤其是發(fā)現(xiàn)了二次融資（quadratic funding）。二次融資是個(gè)人可以給項(xiàng)目提供捐贈(zèng)的機(jī)制，然后基于捐贈(zèng)人數(shù)和捐贈(zèng)數(shù)額，如果彼此完美協(xié)調(diào)，可以使用公式計(jì)算他們要捐贈(zèng)多少（即，考慮了彼此的利益，但并沒(méi)有成為公地悲劇的犧牲品）

對(duì)任何特定項(xiàng)目而言，想要捐贈(zèng)多少和實(shí)際捐贈(zèng)多少之間的差額將從某個(gè)中央資金池中獲得補(bǔ)貼。請(qǐng)注意，這種機(jī)制側(cè)重于滿足一些社區(qū)的價(jià)值，而不是滿足某些特定目標(biāo)，而不管是否有人在乎它。由于價(jià)值問(wèn)題的復(fù)雜性，這種方法對(duì)于未知的未知數(shù)來(lái)說(shuō)可能更加強(qiáng)健。

二次融資在實(shí)踐中已經(jīng)被嘗試，在最近的gitcoin二次融資輪中取得了相當(dāng)大的成功。在改善二次融資和類似機(jī)制上取得一些遞增的進(jìn)展；尤其是，成對(duì)的二次融資以減輕合謀現(xiàn)象。

也有關(guān)于反賄賂投票技術(shù)的規(guī)范和實(shí)施工作，防止用戶向其投票的第三方進(jìn)行證明；這可以防止多種合謀和賄賂攻擊。

16.去中心化的成功指標(biāo)

問(wèn)題：拿出并實(shí)施衡量現(xiàn)實(shí)世界數(shù)值變量的去中心化方法。該系統(tǒng)能夠衡量人類當(dāng)前可以達(dá)成大致共識(shí)的任何東西。（例如，資產(chǎn)價(jià)格、溫度、全球二氧化碳濃度）

狀態(tài)：有些進(jìn)展

現(xiàn)在通常將這個(gè)問(wèn)題被稱為“預(yù)言機(jī)”問(wèn)題。去中心化預(yù)言機(jī)運(yùn)行的最大已知實(shí)例是Augur，它已經(jīng)處理了數(shù)百萬(wàn)美元的下注結(jié)果。如Kleros TRC這樣的代幣管理注冊(cè)是另外一個(gè)案例。

然而，這些系統(tǒng)依然未經(jīng)受現(xiàn)實(shí)世界分叉機(jī)制的考驗(yàn)，因?yàn)橐从捎诟叨葼?zhēng)議問(wèn)題，要么因?yàn)?1%的攻擊。

還有關(guān)于對(duì)預(yù)言機(jī)問(wèn)題的研究，這些問(wèn)題以“同行預(yù)測(cè)”文獻(xiàn)形式發(fā)生在區(qū)塊鏈領(lǐng)域之外。

另一個(gè)迫在眉睫的挑戰(zhàn)是，人們?cè)噲D依賴于這些系統(tǒng)來(lái)轉(zhuǎn)移大于其系統(tǒng)原生代幣價(jià)值總量的資產(chǎn)。代幣持有人理論上有動(dòng)機(jī)合謀給出錯(cuò)誤答案以偷取資金。在這種情況下，系統(tǒng)會(huì)分叉，而原生系統(tǒng)代幣將會(huì)變得毫無(wú)價(jià)值，但原生系統(tǒng)代幣持有人將會(huì)獲得他們錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移的任何資產(chǎn)所帶來(lái)的回報(bào)。

穩(wěn)定幣是一個(gè)尤其糟糕的例子。解決該問(wèn)題的一種方法是，系統(tǒng)假定確實(shí)存在有利他的誠(chéng)實(shí)數(shù)據(jù)提供者，并創(chuàng)建一種機(jī)制來(lái)識(shí)別他們，并且只允許他們緩慢行動(dòng)，以便如果惡意行為者開始在系統(tǒng)的用戶中開始投票，而依賴于預(yù)言機(jī)的這個(gè)系統(tǒng)可以首先完成有序退出。無(wú)論如此，預(yù)言機(jī)技術(shù)的更多發(fā)展是非常重要的問(wèn)題。

新問(wèn)題

如果我要在2019年再次列出難題，一些是上述問(wèn)題的延續(xù)，但重點(diǎn)會(huì)發(fā)生很大變化，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)新的重大問(wèn)題。以下是選擇的列表：

· 加密混淆

與上面第4個(gè)問(wèn)題相同

· 正在進(jìn)行的后量子加密工作

同時(shí)基于哈希和基于后量子安全的“結(jié)構(gòu)化的”數(shù)學(xué)對(duì)象。即橢圓曲線等值線，格密碼。。.。。.

· 反合謀基礎(chǔ)設(shè)施

正在進(jìn)行的工作和完善https://ethresear.ch/t/minimal-anti-collusion-infrastructure/5413， 也包括增加針對(duì)操作者的隱私，以最大程度的實(shí)際方式增加多方計(jì)算等。

· 預(yù)言機(jī)

跟第16個(gè)問(wèn)題相同，但不再?gòu)?qiáng)調(diào)“成功指標(biāo)”，更側(cè)重于通用的“獲取現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)”問(wèn)題。

· 唯一人類身份，或者更現(xiàn)實(shí)地是半唯一人類身份

跟第14個(gè)問(wèn)題相同，但更強(qiáng)調(diào)更少的“絕對(duì)”解決方案：相比于獲得一個(gè)身份，獲得兩個(gè)身份要難得多，但即使我們成功了，這也讓獲得多個(gè)身份是既不可能也可能是有害的。

· 同態(tài)加密和多方計(jì)算

實(shí)用性仍需要持續(xù)改進(jìn)

· 去中心化的治理機(jī)制

DAO很酷，但當(dāng)前的DAO仍然很原始，我們可以做得更好。

· 全面規(guī)范對(duì)PoS51%攻擊的回應(yīng)

正在進(jìn)行的工作和完善https://ethresear.ch/t/responding-to-51-attacks-in-casper-ffg/6363

· 更多公共物品融資的來(lái)源

理想的做法是對(duì)具有網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)的擁堵資源進(jìn)行收費(fèi)（例如交易費(fèi)用），但在分布式系統(tǒng)中這樣做需要公共合法性；因此，這是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，也是尋找可能來(lái)源的技術(shù)問(wèn)題。

· 聲望系統(tǒng)

與上述的第12個(gè)問(wèn)題相同。

通常來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)層問(wèn)題進(jìn)展緩慢但肯定會(huì)減少，而應(yīng)用層問(wèn)題才剛剛開始。

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