以太坊路線圖:合併之後 Rollup + 分片是擴容關鍵

以太坊路線圖:合併之後 Rollup + 分片是擴容關鍵

由於數據可用性層面,合併不會帶去任何改變。即以太坊不會擴容、Layer1的使用體驗依舊。這時候Rollup+分片在執行和數據可用性方面做出了改變,使得以太坊擴容得以實現。

以太坊終於完成了POW轉為POS的共識叠代。合併只是以太坊路線圖中的一環,那麼,之後以太坊路線圖到底是怎麼樣的呢?首先,以太坊路線圖分為三個階段:信標鏈、合併以及分片。
 
它們的時間節點分別是:
信標鏈:2020年12月1號
(Rollup: Arbitrum 2021年9月份上線,Arbitrum升級版Nova於近日上線。Optimistic於2022年3月份上線。ZK-rollup目前仍在開發階段。)
合併:2022年9月15日
分片:2023年 分片方案叫做Danksharding,初級階段為Proto-Danksharding。
 
關於共識、執行和數據可用性
當我們回顧以太坊這台世界計算機的運行機制時,我們需要明白三個名詞:共識、執行以及數據可用性。
  • 共識:共識確認了存儲在區塊鏈上權威的數據真實性。無論是POS還是POW,參與者對區塊的真實性達成了統一。
  • 執行:執行則是礦工(驗證者)獲取N的狀態,再從內存池中抓取交易來更改這一狀態。這一步驟涉及到計算。
  • 數據可用性:指托管在區塊鏈節點上的數據,這些需要永久保留再鏈上的數據需要相當的區塊空間。這使得區塊空間變得稀缺(區塊空間最大為1.85MB)。

以太坊路線圖中,信標鏈&合併在共識上做出了改變;而Rollup和分片則針對的是執行和數據可用性上這兩點進行降本增效。

 

信標鏈&合併

信標鏈是作為共識層存在的(以區別於主網的執行層),它的作用是用來協調和管理質押者網絡。而以太坊合併則更像是以太坊主網銜接到信標鏈新引擎的過程。共識層面從POW轉為POS使整個系統更加節能高效,也收緊了整個以太坊網絡對驗證節點的控制(因為存在懲罰機制)。未來,POW礦工會分為Builder和Proposer這兩種角色(這種分工又稱PBS)。

Builder負責打包區塊,而Proposer則負責區塊競價(在不知道區塊內容的情況下)。未來PBS這種新的分工機制對於整個POS經濟以及MEV將有較大的影響,具體影響請查閱這一篇。

《詳解以太坊合併後帶來的MEV新問題

在9月15日的合併之後,近期最值得外界關注的是Shanghai Upgrade。其中,以太坊核心開發者所需要開發的功能之一是幫助質押者提取存於信標鏈上的以太坊(這部分金額值210億美金。)第二, 對於EVM進行升級。在過去兩年中,EVM沒有進行任何升級,部分原因是把這部分升級納入Merge中將加大開發難度。第三,ProtoDanksharding的開發,它是Danksharding的初級版本。

Shanghai Upgrade的日期目前仍尚未確定,且以太坊內部針對於此次Shanghai Upgrade所要開發的功能也有所分歧。上海所包含的功能集合越複雜,升級就越複雜,升級延遲的可能性越大。

 

Rollup+分片

由於數據可用性層面,合併不會帶去任何改變。即以太坊不會擴容、Layer1的使用體驗依舊。這時候Rollup+分片在執行和數據可用性方面做出了改變,使得以太坊擴容得以實現。執行層面,Rollup計算被轉至鏈下處理和執行,而交易數據仍保留在主鏈上。

然而,Rollup對於數據可用性並沒有改進,這意味着Rollup上的Gas費用仍因為主網擁堵而高企。為此,分片在數據可用性上的提升主要來源於對數據的精細化分類。新的分片模式Danksharding奠定了主要為Rollup服務的基調,開啓了以Rollup為主的(rollup-centric)路線。

Danksharding是2020年後更新的以太坊分片提案,淘汰了之前按的狀態通道、Plasma等擴容方案。Proto-Danksharding(Danksharding的初階段),Layer1向Layerer2提供了一種新的數據類型,引出了所謂的Blob數據。Blob數據可以理解為不敏感、大量瑣碎數據,與Calldata這種可調用交易數據是截然不同的數據類型。Blob數據從Calldata(可調用交易數據)中分離出來,EVM的執行無需訪問Blob,EVM只需查看對Blob的承諾。

因為在Rollup上壓縮的文件包有些可以直接解壓成可讀模式或者下載至鏈下,無需EVM訪問。由此,Blob數據處理的成本比可調用交易數據Calldata更加便宜。且存於共識層的Blobdata會在一個月之後删除,以減少對區塊空間大小的壓力Proto-Danksharding通過細分數據類型,將數據處理精細化,由此大大減少了系統工作量。

Proto-Danksharding順帶做出了Gas費用經濟模型的改進(這裏稱EIP4484);即處理blob data和calldata採用不同的收費模型。比如說,你正在二層上進行某些操作時,恰好趕上了某個爆款NFT在銷售中。而你所需支付的Gas費用並不會受火爆的NFT售賣所影響。

不過Proto-Danksharding也帶來了不少挑戰,即Gas費用的計算模型更加複雜。則Builder (區塊打包者)尋求最優出價者時碰到了問題,即無法一下子識別而是需要數學公式計算來尋找最優出價者。導致這一問題的原因是Calldata和Blob都需要收取Gas,同時不能觸碰到EIP1559所規定的gas limit。這對本就趨於專業的Builder更進一步提高了要求。 

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Proto-Danksharding是邁向Full Sharding的重要一步。一旦Proto-Danksharding落地,客戶端執行層、Rollup開發者和用戶可以一勞永逸;因為未來Full Sharding主要發生在共識層。可以說Proto-Danksharding在邏輯層面為Full Sharding打好了基礎。

從以太坊路線圖中,可以發現這幾個規律:

1. 信標鏈+合併,是以太坊共識+執行方面的調整。這兩步分離出了信標鏈(共識層)、主鏈(執行層)的架構,同時礦工的工作由以PBS方式進行重新分配。區塊生產者趨於專業(對於機器和帶寬也有着嚴苛要求),而區塊提議者則制約區塊生產者,從而達到一種平衡。

2. 合併只是以太坊路線圖的序曲,分片+Rollup才是以太坊成為世界計算機的主章。分片為Rollup服務,Rollup承載以太坊更多叙事。尤其,分片Danksharding在數據可用性方面進行了調整,涉及到了數據的分揀處理以及Gas費用的梯度處理。

3. 與Cosmos和波卡一樣,以太坊也走上了模塊化路線。信標鏈成為了共識/信仰所在(也承擔了國庫的作用),而主鏈則類似於實時公告板(對Rollup的驗證以及區塊處理的實時更新),而Rollup則是上方不斷運轉的機器(承載所有Dapp功能)。

4. 就離最近的Shanghai Upgrade而言,它是銜接合併和分片的重要步驟。然就開發哪些功能而言,目前以太坊核心開發小組還沒有達成共識。Shanghai Upgrade的日期現在也還未確定。

 

相關參考

https://ethereum.org/en/upgrades/sharding/

https://decrypt.co/109766/the-ethereum-merge-is-here-what-next

 

原文連結:https://www.chaincatcher.com/article/2079761   
本文章挑選自鏈捕手 以太坊 2.0 動態與研究

 

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