浙江网站优化|以太坊新路线图解析

作者：陈有朋，伏特资本

编译：Anderson Li，Cointelegraph

资料来源：@milesdeutscher 前言 以太坊“合并”到权益证明网络 (The Merge) 计划于 9 月底在主网上线。 它的目标是大规模解锁区块链可访问性。 合并的核心是将以太坊从比特币式的工作量证明共识机制转变为权益证明系统。 以太坊从实施分片到以 Rollup 为中心的路线图是为下一个十亿用户扩展区块链的关键一步。 “模块化”架构中的数据可用性和分片允许区块链在不牺牲去中心化的情况下扩展吞吐量。 本文将深入探讨合并的技术细节（以太坊的新路线图），以及这种变化对用户和开发人员意味着什么。 资料来源：@ptrwtts

以 Rollup 为中心的路线图 最初，以太坊 2.0（该术语现已弃用）的计划是通过将主网划分为 64 个分片来实现可扩展性，每个分片都有单独的矿工/验证器。 然后，基于拥塞、利用率和吞吐量以太坊分析网站，用户将发送路由到特定分片的交易。 由于 Rollup 的兴起和采用，以及执行分片实现的复杂性，最初以执行分片为中心的可扩展性路线图已被放弃，转而支持数据分片。 以太坊团队现在认为，Rollup 将扩展以太坊以满足世界的需求，合并后的以太坊计划将成为一个强大的结算和数据可用性层，Rollup 从中获得其安全性。 资料来源：ETH2 Book Beacon Chain (The Merge) 与流行的看法相反，合并的目的不是降低交易成本，而是将以太坊转变为强大的 Rollups 底层基础设施层。 实现这一目标的第一个核心步骤是信标链。 这将以太坊从之前的工作量证明系统转变为权益证明系统，在该系统中，利益相关者必须提交抵押品才能生产区块，不诚实的参与者的抵押品将被没收。 将共识系统转移到权益证明引入了验证委员会作为基础，这反过来加强了网络共识并为协议中的高效数据可用性层铺平了道路。

信标链引导和协调利益相关者网络，而不是像今天的以太坊那样处理或执行交易。 更具体地说，合并所做的是将旧的以太坊执行层与信标链提供的新共识引擎合并，这将利用当前的工作量证明矿工算法来换取协调的权益证明网络验证器。 切换共识算法也为分片奠定了基础：以前，在工作量证明挖矿中，没有矿工注册，矿工可以任意停止他们的职责并离开网络。 在股权证明下，信标链现在拥有所有已批准区块生产者的注册表，并且可以协调和并行化验证者投票。 资料来源：ETH2 Book 验证者委员会是信标链提供的一项关键创新。 信标链随机分配委员会对区块进行投票，形成共识。 委员会的联合投票被称为“证明”，通过检查委员会的投票，可以轻松验证信标链的状态以太坊分析网站，与单个验证者的验证相比，可以最大限度地减少区块大小和数据增长。 认证委员会也加强了共识，因为在这个模型中需要相对大量的验证者来共同创建分叉。 此外，验证者集合周期性变化，使得恶意验证者很难及时串通进行攻击。 来源：Flashbots Consensus & MEV (The Splurge) 合并后，以太坊将对共识层实施提议者-构建者分离（PBS）。 Vitalik 认为，所有区块链的最终目标都是中心化的区块生产和去中心化的区块验证。

由于碎片化的以太坊区块数据非常密集，因此对数据可用性的要求很高，所以出块的中心化是很有必要的。 同时，必须有一种方法来维护一组去中心化的验证器来验证块并执行数据可用性采样。 新的构建者角色使用用户交易构建以太坊执行有效负载的区块，并使用提议者（随机选择的验证者集的子集）的出价提交它们。 一旦提议者接受有效载荷，他们就会签署该块并通过网络传播它。 这种结构消除了验证者提前运行交易的可能性，因为发送给提议者的有效载荷被剥离了交易内容。 在一个有效的市场中，区块空间市场的引入也会激励建设者出价达到提取的 MEV 的全部价值（最大可提取价值，以前称为矿工可提取价值），从而允许一组去中心化的验证者捕获大部分 MEV 奖励。 与模拟以太坊相比，此设置可防止矿工之间潜在的不稳定共识并减轻有害的 MEV。 Danksharding (The Surge) 虽然提案-构建者分离旨在抵消 MEV 的有害外部性和中心化力量，但以太坊核心团队意识到它也可以服务于数据分片的目的。 Danksharding 以核心贡献者 Dankrad Feist 的名字命名，其主要创新是一个合并的费用市场——而不是固定数量的具有不同区块和提议者的分片，提议者选择所有交易和数据的每个特定插槽（Slot）。

提议者是随机选择的验证者委员会，他们随后对区块链数据执行数据可用性抽样。 这确保了一种去中心化的方式来维护轻客户端的数据可用性，因为合并的块太大而无法通过单点验证进行验证。 由于共识节点也在进行数据可用性采样，因此该模型统一了结算层、共识层和数据可用性层。 统一结算和数据可用性层利用有效性证明来解锁 Rollups 的一项令人兴奋的功能：ZK Rollups 现在将能够与以太坊上的执行层进行同步调用。 这增强了分布式流动性和分形缩放等新的 L2 原语，为在 ZK Rollup 上构建创新的下一代 dapps 奠定了基础。

Proto-danksharding 虽然 darksharding 对以太坊的未来有很好的影响，但合并后，darksharding 不会立即完全可用。 Proto-dank sharding (EIP-4844) 是计划在完全实施之前发布的 danksharding 的原始版本。 该提案创建了一个名为 carry blob transactions 的原语。 顾名思义，带有 blob 的事务是一种携带称为 blob 的数据负载的事务。 Blob 是分片后以太坊的数据标准：它们与 KZG 多项式承诺捆绑在一起，并且由于与 EVM 执行解耦，比 calldata 格式更高效。 目前，Rollup 使用 calldata 将交易数据发送回以太坊，导致高昂的 gas 成本。 在分片的未来，Rollup 将使用 blob，从而节省用户与 EVM 执行相关的 gas 成本。 Proto-danksharding 的目标是为开发人员提供这种前瞻性的数据格式，同时通过为要分片的数据引入单独的格式和费用市场，暂时缓解 Rollup 昂贵的调用数据成本。 尽管 proto-danksharding 本身并没有真正实现分片，但是引入分片后数据格式的标准化规范是构建高效原生数据可用性层的第一步。

History & State (The Verge & The Purge) 以太坊状态及其存储也是一个考虑因素。 不断增加的状态可能会影响去中心化，因为验证者必须能够在消费者硬件上执行他们的任务。 Proto-danksharding blob 从 EVM 执行层分离，并在大约一个月后被删除。 此外，EIP-4444 允许客户端在大约一年后删除并停止在对等层上提供历史数据。 无论如何，在协议级别强制执行某种类型的强制历史过期是必要的，因为分片每年会增加大约 40 TB 的历史 blob 数据。 区块链状态需要存储在 RAM 或 SSD 上。 但是，历史存储，以太坊已经达成共识的数据，可以存储在便宜的硬盘上。 由于历史存储在诚实的少数 (1/N) 信任模型上运行，因此无需将历史数据存储在执行实时共识的节点上。 Danksharding 规范确保验证者存储并保证他们在几个月内达成共识的数据的可用性。 这些修剪过的历史随后由第三方存储，例如特定于应用程序的协议、BitTorrent、门户网络、区块浏览器、个人业余爱好者或索引协议。 资料来源：Consensys 无状态以太坊是路线图上的另一个目标。 构建区块的区块生产者将使用见证，这是由执行区块中包含的交易所需的相关数据组成的证据。

因此，客户端使用这个见证来验证执行一个块产生的状态根，只需要执行受影响状态的一部分，而不是整个状态。 这种设计的两个主要障碍是见证的大小和见证的可用性。 第一个问题可以通过更改以太坊中的状态数据结构来解决，从 Merkle Patricia Tries 到 Verkle Tries，这是以太坊合并后使用的更高效的多项式承诺数据结构。 第二个问题可以通过使区块见证成为协议级规范来解决。 根据 Vitalik 在“Endgame”中的结论，依靠具有专用硬件的中心化区块生产者同时保持去中心化验证是扩展以太坊的关键设计框架。 总结 Danksharding 增强了 Rollup，它继承了以太坊的安全性。 通过将数据可用性与共识层和结算层紧密耦合以升级底层基础设施，允许 Rollups 利用本地数据可用性解决方案，放弃验证和意志的安全假设。 这为 Rollups 等架构铺平了道路，消除了治理和智能合约风险。

使用 SNARK 进行协议内同步调用的 Rollup 成为未来区块链扩展的一个有前途的设计。 协议中的 Rollup 有很多好处：现在消除了智能合约 Rollup 所面临的每个区块的固定 gas 成本。 当计算与共识解耦时，验证者需要重新执行交易来验证一个区块，并且没有状态客户端不再需要下载见证，因为状态差异现在通过有效性证明的属性得到保证。 这些优势包括更低的结算延迟、更好的同步、更高的验证器带宽（以及更高的 EVM 气体限制）以及更安全的跨链桥接。 以太坊基金会目前正致力于将此设计直接实施到以太坊的路线图中，并计划将 EVM 升级为与 SNARK 兼容的 enshrined Rollup。 以太坊路线图的主要目标是最小化信任假设并通过实施本机解决方案提供协议内可扩展性。 以太坊的基础层托管着一个完整的去中心化应用程序生态系统，它有望从根本上改变我们对数字时代身份、存储、搜索、声誉和隐私的看法。 将以太坊升级到基础层也提升了这个应用层，通过提供高度安全、强大的基础设施来在全球范围内扩展这些用例，从而使用户和开发人员受益。 以太坊的愿景是全球范围内的数字化未来。 它坚持可信中立原则，以及以太坊的网络效应、去中心化和安全性，牢固地巩固了它在未来去中心化网络中的作用。 合并是实现以太坊这一愿景的第一步。 特别感谢 Raul Jordan、Sreeram Kannan 和 Coinbase Cloud 团队（Viktor Bunin、Ben Rodriguez）审阅并提供反馈！

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