探討乙太坊坎昆升級對整個乙太坊生態系統的影響。
作者：Daniel Li
談及區塊鏈和加密貨幣的發展時，乙太坊一直備受關注。 作為最大的智慧合約平臺，它一直在推動去中心化應用的發展。 然而，隨著區塊鏈技術不斷演進和使用者需求增長，乙太坊面臨著擴容等多個挑戰。 為了解決這些問題並使乙太坊更加健壯和可持續發展，乙太坊社區預計將在今年 11 月份進行一場重大升級——乙太坊坎昆升級。
乙太坊坎昆升級被視為乙太坊升級路線的里程碑事件。 該升級將通過引入分片技術（Sharding）與之前已經運用的 Rollup 解決方案形成一種「雙輪驅動」的擴容模式。 坎昆升級不僅能夠解決當前乙太坊網路面臨的性能瓶頸問題，還為未來的深層次升級奠定了基礎。 本文將圍繞乙太坊坎昆升級引入的新技術和協定，探討此次升級對整個乙太坊生態系統的影響？
乙太坊擴容之路
隨著鏈上數據的增加，乙太坊作為全球最大的智慧合約平台，承擔了大部分數據的儲存和結算。 這對乙太坊主網的交易速度和輸送量提出了更高的需求，因此解決乙太坊交易速度和擴容問題一直是乙太坊開發人員和社區工作人員關注的焦點。 為此，他們提出了不同的解決方案。
第一種方案是在第一層（Layer 1）採用 Sharding（分片技術）來實現擴容。 分片技術在乙太坊的升級路線圖中被排在信標鏈的推出和合併之後的第三部分，它是整個乙太坊升級路線中最關鍵和最重要的部分。 該方案的核心思想是將乙太坊主鏈分解為不同的分片，並在這些分片之間隨機輪換驗證者。 每個分片本質上都是自己的迷你區塊鏈，並與信標鏈並行運行。 通過分片技術，乙太坊能夠大幅提高交易輸送量和可擴展性，以滿足日益增長的使用者需求。
然而，實施分片擴容並不是一項簡單的任務，它涉及解決分片之間的通信、共識機制的設計和驗證者的分配等一系列複雜的問題，需要大量的研究和實驗，距離真正實現還需要很長的時間。 在乙太坊的升級路線圖中，分片方案總共分為三個階段：Pro-Danksharding（EIP-4844）、提議者-構建者分離（PBS）、完整分片（Danksharding）。 當前即將進行的坎昆升級核心 EIP-4844 便是乙太坊邁向分片擴容的第一步。
第二种方案是在第二层（Layer 2）实现扩容。其中，主流的 Layer 2 扩容技术是 Rollup。与分片技术不同，Rollup 并未将以太坊主链分解为自己的迷你区块链，而是在以太坊第一层的基础上充当迷你区块链。Rollup 的工作方式是将一批打包的数据放入 Layer 2 进行执行，然后将执行结果和交易数据压缩后发送回 Layer 1。Rollup 的优势在于改善交易费用和交易速度方面表现显著。相比以太坊主网，Layer 2 的交易费用可以降低 3 到 8 倍，交易速度则可以提升上千倍。
目前，主流的 Rollup 解决方案分为 Optimism Rollup 和 ZKRollup。Optimism Rollup 被视为短期的解决方案，而 ZKRollup 则被认为是长期的解决方案。然而，Rollup 方案存在一个致命的缺陷，即 Rollup 的数据回执仍然需要与第一层进行通信。即使使用压缩算法，大规模回执也会增加第一层节点的存储成本。因此，Rollup 的扩容上限受到第一层吞吐量的限制，无法实现无限扩容。
为了充分发挥两种技术路线的优势，以太坊采取了渐进式升级方案。首先，通过第二层的 Rollup 等技术来实现快速扩容，以满足短期和中期市场需求。同时，以太坊的研发团队也在推进分片技术的研究。即将发布的 EIP-4844 是围绕 Rollup 的扩容方案，可以看作是 Rollup 的加速器，同时也是以太坊实现分片扩容的第一步，为未来实现完整分片铺平了道路。通过第二层的优化和第一层的分片技术相结合，以太坊开启了 “双轮驱动” 的扩容模式，这不仅为以太坊实现更大规模的应用普及奠定了基础，还为不断增长的市场需求和行业的可持续发展提供了坚实的技术支撑。
坎昆升级将会带来哪些技术？
坎昆升级（Cancun Upgrade）是以太坊的一个重要升级，它将引入多项技术和协议，以提升以太坊网络的可扩展性和安全性。以下是坎昆升级将带来的一些具体技术和协议，详细介绍如下：
EIP-4844：
EIP-4844 是以太坊的一個改進提案，旨在降低交易費用。 它引入了一種新的交易類型，稱為 Blob 攜帶交易。 這些交易類似於常規交易，但包含了額外的數據集合，稱為 Blob。
Blob 的大小相當大（約 125KB），並且相比當前的 calldata 儲存方式更加經濟。 通過在乙太坊共識層上臨時存儲這些 Blob，EIP-4844 可以顯著降低匯總到乙太坊基礎層的數據成本，從而減少交易費用。 除了引入 Blob 攜帶交易，EIP-4844 還會實現執行層邏輯、驗證規則、多維費用市場等其他系統改變，以滿足未來實現完整的 danks 分片的需求。
需要注意的是，儘管 EIP-4844 包含了完整的 danks 分片邏輯的大部分內容，但它本身並不實現任何實際的分片。 然而，EIP-4844 仍然能夠為乙太坊帶來擴展性和成本節約的好處，使其更接近實現大規模採用所需的成本和輸送量水準。
EIP-1559：
EIP-1559 是以太坊的另一個重要提案，將在坎昆升級中實施。 它旨在改進乙太坊的交易費用模型，提高用戶體驗和網路的可預測性。 EIP-1559 引入了一個基於供需的動態費用市場，其中包括基本費用和可變費用。 基本費用被燃燒，這有助於減少乙太坊的通貨膨脹。 可變費用根據交易量的大小進行調整，以提供更合理的交易費用，並鼓勵用戶進行更高效的交易。
Shard Blob 交易：
在 Proto-DankSharding 的框架下，引入了一種名為 Shard Blob 交易的新交易類型。 這種交易類型允許 Rollup 將數據提交給 Blob 並附加到區塊上。 一個 Shard Blob 交易最多可以包含兩個 Blob，並且每個區塊可以包含 8 到 16 個 Blob，每個 Blob 的大小約為 1MB 至 2MB。 這種新的交易類型降低了數據存儲和傳輸的成本，為乙太坊網路帶來了更高的輸送量和更低的交易成本。
KZG 多項式方案：
在交易過程中，引入了 KZG 多項式方案（由 Kate、Zaverucha 和 Goldberg 命名），用於驗證發佈在 Blob 中的交易數據。 KZG 是一個零知識驗證系統，它可以在不披露 Blob 中全部內容的情況下進行驗證。 這種驗證機制確保了交易數據的完整性和可信性。
除了以上提到的具體技術和協定，坎昆升級還包括其他一些重要的 EIP（乙太坊改進提案），以進一步完善乙太坊的功能和性能。 以下是其中幾個值得注意的 EIP：
- EIP-1159：該提案旨在改進乙太坊的交易結構，引入基本費用和可選的擴展數據，提高交易的效率和可預測性。
- EIP-3198：該提案提出了一種新的交易類型，稱為 “Fat” 交易，可以在一筆交易中包含多個操作，從而減少交易的數量和成本。
- EIP-3541：該提案引入了一種新的合約類型，稱為 “Access Lists”，通過優化合約的訪問許可權管理，減少了合約交互的成本。
- EIP-3529：該提案提出了一種新的合約創建和初始化機制，稱為 “Reduced Gas Cost for Empty Accounts”，減少了創建和初始化合約的成本。
- EIP-2930：該提案引入了一個新的交易類型，稱為 “Repricing for state access opcodes”，通過對狀態訪問操作碼進行重新定價，降低了交易的成本。
坎昆升級將會帶來哪些影響？
坎昆升級是以太坊網路的一次重要升級，將帶來廣泛的影響。 該升級的目標是為完整數據分片網路做準備，並對 Rollup 技術進行擴展。 這將產生多方面的影響，包括對乙太坊網路和 Layer 2 網路的影響。
坎昆升級：乙太坊網路性能將獲得極大提升
乙太坊網路將因坎昆升級而獲得多項重要改進。 首先，引入了 Proto-Danksharding，這將大大提高乙太坊網路的可擴充性。 目前，乙太坊主網每秒只能處理有限數量的交易，導致擁堵和高昂的燃氣費用。 通過引入分片技術，坎昆升級將允許乙太坊網路同時處理多個分片，從而顯著增加交易輸送量。 這將使乙太坊網路能夠滿足日益增長的使用者需求，並支援更多的去中心化應用程式和交易。
其次，坎昆升級還將降低乙太坊網路上的交易費用。 在當前的乙太坊網路中，使用者需要支付高昂的燃氣費用來執行智慧合約和進行交易。 這對於小額交易和普通用戶來說不夠友好。 然而，坎昆升級將通過引入數據 “blobs” 和實施 EIP-4844 來降低交易的燃氣費用。 這將使得乙太坊網路更加經濟實惠，吸引更多用戶參與，並促進更廣泛的採用。
坎昆升級還將增強乙太坊網路的安全性。 通過採取措施如 EIP-6780，升級將加強網路的安全基礎設施。 這將有助於保護使用者的資金和數據，並減少網路上的潛在攻擊風險。 安全性是區塊鏈網路的關鍵要素之一，坎昆升級的安全增強舉措將為乙太坊網路的可靠性樹立更高的標準。
坎昆升級：Layer2 迎來新的發展機遇
隨著乙太坊的坎昆升級即將到來，Layer2 將迎來新的發展機遇。 坎昆升級后，乙太坊 Layer2 的速度將提高 10~100 倍，交易成本也將降低。 這將使 Layer2 更好地融入乙太坊生態系統，為使用者提供更快速、低成本的交易體驗。 不論是 Optimistic Rollup 還是 ZK Rollup，它們都將受益於這次升級所帶來的改進。
首先，坎昆升級提高了乙太坊 Layer2 網路的交易速度，降低了交易成本，為 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 等 Layer2 解決方案帶來了機遇。 對於 Optimistic Rollup 來說，交易備份將更快完成，提高整體網路的輸送量，加速了其生態項目的發展。 對於 ZK Rollup 來說，儘管技術上面臨一些挑戰，但坎昆升級為其提供了更大的機會。 ZK Rollup 具備更高的隱私性和安全性，使得使用者可以以更低的交易費用進行交易，而不犧牲安全性。 隨著坎昆升級的實施，ZK Rollup 的優勢將更加顯著，有望在 Layer2 網路中扮演更重要的角色，為使用者提供更多的選擇。
其次，Layer2 的總鎖倉量（TVL）從去年 10 月份的 50 億美元，目前已經突破到了 107.9 億美元。 這表明市場和投資者對 Layer2 的未來發展持有積極態度。 隨著坎昆升級的實施，預計這一數據將實現更大的突破。 同時，一些即將推出的主網上線的新型 Layer2 專案，如 Scroll 和 Taiko 也都將獲得一個不錯的發展機遇。
第三，Layer2 網路速度和成本的提升將極大改善用戶體驗，從而吸引更多使用者。 這對去中心化應用（DApps）的發展具有重大影響。 例如，基於 Layer2 的 DeFi 產品將能夠處理更多交易，提供更流暢的體驗。 同時，遊戲、社交媒體等行業也非常看重流量和交易體驗，它們也將獲得更好的發展機會。
第四，由於 Blob 數據只能保存很短的時間，歷史數據的調用存在問題。 由此就會產生對去中心化存儲的需求，同時 Layer 2 擴容方案也需要使用數據可用性層。 因此坎昆升級也將對 L1 儲存擴展網路（如 Eth storage、Arweave、Filecoin 乙太坊 DA 層專案）產生利好影響，從而進一步推動乙太坊生態系統中的去中心化應用項目的發展。
總體而言，坎昆升級是以太坊擴容路線圖的第一步，將通過技術的提升及其引發的效應，極大地促進 Layer2 網路的發展。 可以預見，未來 Layer2 網路將成為乙太坊生態系統的主力軍，為使用者提供更好的服務。 然而，技術的提升只是 Layer2 網路成功的必要條件，關鍵還在於開發成熟優質的應用，真正解決使用者的痛點。 只有這樣，Layer2 才能最大化發揮其價值。
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