以太坊協議升級前景分析：The Surge

自2022年10月以來，以太坊聯合創始人發布了一系列關於以太坊協議未來發展的文章，涵蓋了六個主要階段。本文將重點解析第二階段The Surge，探討以太坊在可擴展性和長期發展方面的規劃。

以太坊的核心願景

以太坊旨在成爲去中心化互聯網的基礎設施。通過智能合約，它支持各種復雜的去中心化應用，如DeFi和NFT等。然而，以太坊面臨可擴展性的挑戰，每秒僅能處理15-30筆交易，遠低於傳統支付網絡的處理能力。這導致網路擁堵時gas費用高昂，限制了其成爲全球基礎設施的潛力。

The Surge的主要目標包括:

• 實現以太坊L1+L2每秒10萬+筆交易處理能力
• 保持L1的去中心化和穩健性
• 確保部分L2完全繼承以太坊的核心特性
• 最大化L2間的互操作性，打造統一生態系統

以rollup爲核心的擴展方案

The Surge主要通過L2解決方案提升可擴展性，其中rollup是關鍵。這一策略將以太坊L1定位爲強大且去中心化的基礎層，而由L2承擔擴展任務。

Rollup在鏈下打包交易後提交到主網，大幅提高吞吐量的同時保持安全性和去中心化。據估計，rollup可將以太坊交易處理能力提升至每秒10萬筆以上，這將使以太坊能夠支持全球規模的應用。

近期，以rollup爲中心的路線圖取得重要進展:EIP-4844 blobs的推出大幅提升了L1的數據帶寬，多個EVM rollup已進入初始階段。每個L2作爲獨立分片運行，分片實現的多樣化已成爲現實。

數據可用性採樣技術進展

數據可用性採樣(DAS)是The Surge的另一關鍵技術，旨在解決數據可用性問題。DAS允許節點在不訪問完整數據的情況下驗證數據，從而提高可擴展性和效率。

目前有兩種主要形式的DAS:PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增強rollup的安全性。2D DAS不僅在blob內部隨機採樣,還在blob之間進行採樣,利用KZG承諾的線性特性擴展區塊中的blob集。

DAS技術使以太坊能處理更大量的數據,實現更快速、低成本的rollup,同時不損害去中心化。未來還需進一步完善2D DAS,證明其安全屬性。

Plasma與其他擴展方案

除rollup外,Plasma也是一種重要的L2擴展方案。Plasma創建獨立於主鏈處理交易的子鏈,定期向主網提交摘要。即使數據可用性出現問題,用戶仍可通過提取可用的最新狀態來恢復資產。

雖然Plasma的開發進度落後於rollup,但仍被視爲以太坊可擴展性工具包的組成部分。早期Plasma版本僅支持支付功能,但如果每個根都用SNARK驗證,Plasma的功能將大大增強。

此外,改進數據壓縮技術和加密證明也有助於提高rollup和其他L2方案的效率。這些技術改進對實現以太坊更高吞吐量至關重要。

跨L2互操作性改進

當前L2生態系統面臨的主要挑戰之一是跨L2互操作性較弱。爲改善用戶體驗,需要在以下方面取得進展:

• 特定鏈的地址:地址中應包含鏈信息,簡化跨L2發送流程
• 特定鏈的支付請求:標準化創建跨鏈支付請求的方式
• 跨鏈兌換和Gas支付:建立標準化的開放協議表達跨鏈操作
• 輕客戶端:使用戶能夠驗證交互的鏈,而非僅依賴RPC提供商
• 共享代幣橋:創建共享的極簡Rollup,實現低成本的跨L2轉帳
• 同步組合性:允許L2與L1之間或多個L2之間進行同步調用

這些改進不僅涉及技術問題,還需要L2、錢包和L1的協作。在標準化時機和範圍方面需要謹慎權衡。

繼續擴展以太坊L1

擴展L1本身對於容納更多用例具有重要價值。L1擴展策略主要包括:

1. 改進技術以簡化L1驗證,提高Gas限制
2. 降低特定操作成本,在不增加風險的前提下提升平均容量
3. 實施原生Rollups,創建多個並行的EVM副本

這些策略各有利弊,需要在組合性、去中心化和復雜性等方面進行權衡。

去中心化與安全性的平衡

在追求可擴展性的同時,以太坊堅持保持去中心化。與某些高性能區塊鏈不同,以太坊的擴展策略確保任何人都能運行節點,真正實現去中心化。

隨着以太坊向以rollup爲中心的未來發展,確保這些系統的無需信任性變得至關重要。雖然rollup的加密證明已被證實有效,但仍存在風險,需要嚴格測試和迭代。

The Surge的前景展望

The Surge完成後,以太坊有望實現高度可擴展性,同時保持去中心化、安全和可持續性。這一願景不僅包括通過rollup和DAS擴展L1,還包括改進共識算法、開發工具,以及培育繁榮的dApp生態系統。

盡管面臨諸多挑戰,如大規模實施rollup、確保L2安全性等,但如果成功克服這些障礙,以太坊將鞏固其作爲Web3核心的地位。The Surge的成功可能在未來幾年再次重塑區塊鏈技術格局,展現以太坊在不犧牲去中心化前提下追求可擴展性的獨特價值主張。