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以太坊分片(V神分享以太坊分片新方向:什么是EIP-4844)

摘要


1. EIP-4844将有望降低以太坊网络对于储存和内存的性能要求,并可能将所有Roll-up手续费降低到当下水平的百分之一。

2. Vitalik等人提出使用新的Proto-danksharding取代danksharding,作为以太坊全新的分片设计。

3. Blob携带交易是Vitalik此前提出的一种新的交易形式,能够大幅减少调用数据(Calldata)的消耗,降低Roll-up的消耗。

4. 在Danksharding设计下,分片系统得到大大简化,layer1和roll-up之间可以直接同步,分片提供给Roll-up处理用的数据容量将会更大,延迟确认问题也得到了避免。

5. EIP-4844将有如下六大优点:利于Rollup、更低的Gas Fee、向前兼容、存在于信标节点中、减少硬盘使用、缩短Blob数据存在时间。

3月19日,以太坊创始人Vitalik Buterin在推特上分享了他本人关于EIP-4844(即Proto-danksharding)的常见问题回答。在提案中,Vitalik等人提出使用新的Proto-danksharding取代danksharding,作为以太坊全新的分片设计。该提案有望降低以太坊网络对于储存和内存的性能要求,并可能将所有Roll-up手续费降低到当下水平的百分之一。



图:Twitter@Vitalik.eth




以太坊升级:信标链+分片+Layer 2


我们知道,自其生态急剧增长导致系统性能不足以来,以太坊升级就成为了加密货币领域最重要的事件之一。为了提高系统交易速度,降低手续费,目前,以太坊已经规划了以分片和Rollup技术为中心的扩容方案。在这一方案中,分片与信标链同步上线,共同构成新一代以太坊的基本架构,“信标链+分片链+Layer 2”将由内向外地共同构成将来的以太坊系统。

在这一未来的系统中,信标链位于核心地位,除了给整个以太坊提供权益证明(PoS),形成共识层外,还起到与其他分片链交联(Crosslink)进行同步的作用。信标料如同心脏一般,通过持续12秒的时隙(Slot)和由32个时隙组成的时段(Epoch)协调整个网络。此外,信标链还通过产生随机数给分片链分配验证者,为各大分片链提供了统一的安全保障。每一个时隙,信标链都会从验证者中随机选择一个节点,使之成为区块提议者(Block Proposers)。对于分片链来说,每个时隙也会产生一个区块提议者。每一个时段,信标链还会将验证者均匀分配到各个时隙中,再从各时隙验证者中随机选出每组至少128个节点,成为验证委员会(Committees)见证区块,判断信标链区块和分片区块的有效性。




目前的分片技术主要是数据分片(data sharding),以太坊信标链连接有64条分片链,这也意味着初代高达以太坊64倍的处理能力。各大分片链相对独立,以太坊地址将根据其开头的几个字母分为多类,每一分片处理来自同一类地址的交易。每个节点只需要储存以太坊网络上所有交易的一部分,并且只验证自己负责的这部分。而节点如果需要用到存放在其他节点上的数据,则可以通过信标链进行沟通协调。由于分片为提供数据容量,交易的具体处理和只能合约运行的任务则主要由生态内的Layer-2层,尤其是Roll-up项目负责。



EIP-4844和DankSharding


EIP-4844的主要目的,在于解决目前以太坊虚拟机(EVM)无法执行所谓“blob携带交易“(blob-carrying transaction)的问题,使用新的Proto-danksharding取代danksharding。因此EIP-4844也被称作Shard Blob Transactions。




Blob携带交易是Vitalik此前提出的一种新的交易形式,能够大幅减少调用数据(Calldata)的消耗,降低Roll-up的消耗。对于Blob携带交易来说,将会附带一个Blob额外数据块,这一数据块大小可达125kB。但Blob携带交易此前无法被EVM执行层访问,而只能被检视。

Danksharding则是此前以太坊开发组所推崇的扩容解决方案,以开发组成员Dankrad Feist的名字命名,旨在兼顾去中心化与安全性的条件下完成扩容。Vitalik还在今年2月14日开展了关于Danksharding的Workshop。在我们先前的博客文章
《终局之战:揭秘V神的区块链扩容最优解》中曾提及,Vitalik等人认为未来没有如果某个单一Rollup技术能够占据全部市场,出现各种Rollup并存的局面,那么由于跨域MEV(cross-domain miner extractable value opportunity)的存在,多个Rollup存在复杂的交易与套利机会,最终也会形成少部分人为谋取MEV控制整个区块链系统产块的状况。

由于中心化的区块产出是难以避免的,破局思路只能是将区块构建者与提议者的角色分离开,即提议者-构建者分离(PBS)。区块构建者为了获得最大利润,在交易池中按gas fee由高到低排序并构建区块内容,继而向提议者(即验证者)出价,提议者则只能选择出价最高的人创建区块。但在此前的分片设计中,各大分片和信标链都是独立进行验证的,这成为落实PBS的阻碍。

Danksharding正是据此,围绕跨域MEV阻力的问题进行重新设计,以对抗MEV导致的中心化趋势。在全新的Danksharding分片中,信标链将会包含所有区块,数据将由委员会统一认证。在这种新的设计下,分片系统得到大大简化,layer1和roll-up之间可以直接同步,分片提供给Roll-up处理用的数据容量将会更大,延迟确认问题也得到了避免。预期与今年年底,danksharding将在上海硬分叉升级后正式部署到以太坊系统中。升级完成后,Arbitrum、Optimism等Layer2项目有望受益。






结语





据网站eip4844.com,EIP-4844将有如下六大优点:利于Rollup、更低的Gas Fee、向前兼容、存在于信标节点中、减少硬盘使用、缩短Blob数据存在时间。EIP-4844可能成为以太坊发展历史上的又一大重要节点。

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