EIP-2537:漫長的以太坊預匯編之路

EIP-2537是最新的Pectra分叉升級中確定添加的EVM預匯編指令。該指令爲EVM增加了BLS12-381曲線的多種計算功能,如曲線域上的配對計算等。

EIP-2537最初在2020年被提出,直到2025年才被確認加入以太坊升級。本文將介紹EIP-2537的治理歷程,探討爲何經過5年才將此提案納入升級。

提案背景

2017年1月,Vitalik Buterin首次介紹了配對算法和alt_bn128曲線。隨後Vitalik和Christian Reitwiessner提出EIP-196和EIP-197,向EVM增加alt_bn128曲線計算支持。

2017年10月的Byzantium升級正式納入alt_bn128曲線,實現了EVM內部的曲線域配對計算,使ZK-Snarks證明驗證可在EVM內完成。

2017年11月,zcash團隊提出BLS12-381曲線,相比alt_bn128具有更高安全性和性能。許多區塊鏈協議隨後採用BLS12-381曲線。

2018年5月,Justin Drake指出以太坊未來的PoS和分片升級可使用基於BLS12-381的BLS多籤算法。事實證明,後來的ETH2升級確實採用了BLS12-381曲線。

隨着ETH2開發,將BLS12-381引入ETH執行層的呼聲日益高漲。2020年2月,研究人員提出EIP-2537,希望與ETH2測試網一同測試。EIP-2537作者Alex Stokes呼籲在Berlin硬分叉中納入該提案。

Berlin動蕩

在介紹後續內容前,需先了解EIP-1962。該提案由Matter Labs於2019年4月提出,支持BLS12、BN和MNT4/6三種曲線,計劃一次性增加10個預匯編指令。但提案過於復雜,遭到許多開發者質疑。

爲解決EIP-1962問題,Matter Labs於2020年2月提出多個EIP拆分方案,包括:

• EIP-2537:提供BLS12-381支持
• EIP-2539:提供BLS12-377支持
• PR#2541:提供BLS12-377 (Zexe curve)支持(未獲EIP編號)

其中EIP-2537最爲重要,因爲共識層也使用了BLS12-381曲線。這些提案的核心目的是在主網實現共識層BLS籤名驗證。當時ETH2正在開發存款合約,引入BLS12-381預匯編可在存款合約中實現籤名驗證,避免用戶資金損失風險。

EIP-2537剛提出時,Vitalik就指出了一系列問題,主要集中在EIP文檔內容方面。隨後作者進行了回復和討論。

2020年3月6日,以太坊核心開發者會議討論了EIP-2537。Vitalik認爲該提案對遞歸SNARK證明很有效,長遠來看不會損害以太坊。會議確認了EIP-2537的優先地位,所有客戶端同意盡快實現並計劃在Berlin升級前完成開發。

此後,EIP-2537成爲高優先級任務。3月20日的會議確認EIP-2537替代EIP-1962成爲核心BLS提案,並列入Berlin升級預選名單。

4月的會議正式將EIP-2537納入Berlin硬分叉升級,確定了4月實現、5-6月測試的時間線,並將其列爲最高優先級事項。

隨後EIP-2537進入大量開發和測試階段,在近20次核心開發者會議中都有討論。主要內容包括:

• ABI編碼問題討論
• 各客戶端實現進度同步
• Geth實現PR存在的問題
• YOLO測試網測試情況
• 與存款合約的關係
• 客戶端多樣性問題
• gas成本定價問題

然而,由於實現復雜度高,EIP-2537最終在Ethereum Core Devs Meeting #99中被移出YOLO v3測試網和Berlin升級。核心原因是它耗費了太多開發資源,影響了其他EIP的開發。

2021年4月,以太坊完成Berlin升級,但不包含EIP-2537。這導致Berlin升級顯得較爲單薄。

後續發展

此後幾次以太坊升級都未能納入EIP-2537:

• London升級:因復雜性和gas定價問題被移出
• Shanghai升級:開發者專注於PoS提款功能,推遲EIP-2537
• Cancun升級:重點是EIP-4844,未討論EIP-2537

直到2024年2月,開發者才在Pectra升級討論中重新考慮EIP-2537。此時實現已不是問題,僅剩gas消耗定價方面的問題。

2024年12月至2025年1月,開發者最終確定了EIP-2537的定價模型,解決了成本問題。

總結

EIP-2537從2020年2月提出到2025年1月最終確定,歷經近5年時間。其間經歷了多次升級的討論與放棄,主要受限於實現復雜性、以太坊升級重點轉移等因素影響。這個過程展示了以太坊治理的復雜性,以及技術提案從提出到最終採納可能需要經歷的漫長過程。