EIP-2537:漫长的以太坊预汇编之路

EIP-2537是最新的Pectra分叉升级中确定添加的EVM预汇编指令。该指令为EVM增加了BLS12-381曲线的多种计算功能,如曲线域上的配对计算等。

EIP-2537最初在2020年被提出,直到2025年才被确认加入以太坊升级。本文将介绍EIP-2537的治理历程,探讨为何经过5年才将此提案纳入升级。

提案背景

2017年1月,Vitalik Buterin首次介绍了配对算法和alt_bn128曲线。随后Vitalik和Christian Reitwiessner提出EIP-196和EIP-197,向EVM增加alt_bn128曲线计算支持。

2017年10月的Byzantium升级正式纳入alt_bn128曲线,实现了EVM内部的曲线域配对计算,使ZK-Snarks证明验证可在EVM内完成。

2017年11月,zcash团队提出BLS12-381曲线,相比alt_bn128具有更高安全性和性能。许多区块链协议随后采用BLS12-381曲线。

2018年5月,Justin Drake指出以太坊未来的PoS和分片升级可使用基于BLS12-381的BLS多签算法。事实证明,后来的ETH2升级确实采用了BLS12-381曲线。

随着ETH2开发,将BLS12-381引入ETH执行层的呼声日益高涨。2020年2月,研究人员提出EIP-2537,希望与ETH2测试网一同测试。EIP-2537作者Alex Stokes呼吁在Berlin硬分叉中纳入该提案。

Berlin动荡

在介绍后续内容前,需先了解EIP-1962。该提案由Matter Labs于2019年4月提出,支持BLS12、BN和MNT4/6三种曲线,计划一次性增加10个预汇编指令。但提案过于复杂,遭到许多开发者质疑。

为解决EIP-1962问题,Matter Labs于2020年2月提出多个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(未获EIP编号)

其中EIP-2537最为重要,因为共识层也使用了BLS12-381曲线。这些提案的核心目的是在主网实现共识层BLS签名验证。当时ETH2正在开发存款合约,引入BLS12-381预汇编可在存款合约中实现签名验证,避免用户资金损失风险。

EIP-2537刚提出时,Vitalik就指出了一系列问题,主要集中在EIP文档内容方面。随后作者进行了回复和讨论。

2020年3月6日,以太坊核心开发者会议讨论了EIP-2537。Vitalik认为该提案对递归SNARK证明很有效,长远来看不会损害以太坊。会议确认了EIP-2537的优先地位,所有客户端同意尽快实现并计划在Berlin升级前完成开发。

此后,EIP-2537成为高优先级任务。3月20日的会议确认EIP-2537替代EIP-1962成为核心BLS提案,并列入Berlin升级预选名单。

4月的会议正式将EIP-2537纳入Berlin硬分叉升级,确定了4月实现、5-6月测试的时间线,并将其列为最高优先级事项。

随后EIP-2537进入大量开发和测试阶段,在近20次核心开发者会议中都有讨论。主要内容包括:

• ABI编码问题讨论
• 各客户端实现进度同步
• Geth实现PR存在的问题
• YOLO测试网测试情况
• 与存款合约的关系
• 客户端多样性问题
• gas成本定价问题

然而,由于实现复杂度高,EIP-2537最终在Ethereum Core Devs Meeting #99中被移出YOLO v3测试网和Berlin升级。核心原因是它耗费了太多开发资源,影响了其他EIP的开发。

2021年4月,以太坊完成Berlin升级,但不包含EIP-2537。这导致Berlin升级显得较为单薄。

后续发展

此后几次以太坊升级都未能纳入EIP-2537:

• London升级:因复杂性和gas定价问题被移出
• Shanghai升级:开发者专注于PoS提款功能,推迟EIP-2537
• Cancun升级:重点是EIP-4844,未讨论EIP-2537

直到2024年2月,开发者才在Pectra升级讨论中重新考虑EIP-2537。此时实现已不是问题,仅剩gas消耗定价方面的问题。

2024年12月至2025年1月,开发者最终确定了EIP-2537的定价模型,解决了成本问题。

总结

EIP-2537从2020年2月提出到2025年1月最终确定,历经近5年时间。其间经历了多次升级的讨论与放弃,主要受限于实现复杂性、以太坊升级重点转移等因素影响。这个过程展示了以太坊治理的复杂性,以及技术提案从提出到最终采纳可能需要经历的漫长过程。