模塊化區塊鏈:以太坊成為“世界計算機”的工程化方案
IOBC Capital
2022-09-25 12:12
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如果說當下的以太坊還只是理論性“世界計算機”,那麼模塊化區塊鏈則是以太坊成為“世界計算機”的工程化方案。

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實際上模塊化區塊鏈本質上是一種混合擴容的方案。在第六屆區塊鏈全球峰會上,Vitalik的演講主題是《以太坊第二層協議生態的崛起》,會上Vitalik認為以太坊生態系統中不單純是Layer1擴容或者Layer2擴容,採取的是混合擴容的方式。而模塊化區塊鏈的本質就類似layer1和layer2混合擴容。

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以太坊的模塊化架構設計主要分為四層:執行層、結算層、共識層、數據可用性層。目前很多情況下,行業內也會把執行層和結算層統一稱執行層,共識層和數據可用性層統一稱為共識層。

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圖片執行層(Execution Layer):

負責處理鏈上交易、執行鏈上訂單並驗證轉賬和智能合約的執行,主要將以Rollup為主。模塊化區塊鏈發展到一定階段後,用戶通常是基於執行層與區塊鏈進行交互,包括簽名交易、部署智能合約以及轉移資產等。執行層解決了區塊鏈的可擴展性。結算層(Settlement Layer):

結算層用於驗證Rollup等執行層的執行結果以及解決爭議,並結算出狀態承諾。如果說當下的以太坊還只是理論性“世界計算機”,那麼模塊化區塊鏈則是以太坊成為“世界計算機”的工程化方案。

如果說當下的以太坊還只是理論性“世界計算機”,那麼模塊化區塊鏈則是以太坊成為“世界計算機”的工程化方案。

如果說當下的以太坊還只是理論性“世界計算機”,那麼模塊化區塊鏈則是以太坊成為“世界計算機”的工程化方案。

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眾所周知,The Merge是關於從PoW轉換為PoS,Beacon Chain和原以太坊主鏈合併。 The Merge之外,以太坊其實還同時並行推進著The Surge、The Verge、The Purge、The Splurge。這些升級的推出順序尚不確定,因為它們是相互獨立、平行進行的。

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The Surge是關於引入分片,屆時將允許以太坊網絡通過分片來實現大規模擴展。

The Verge是關於Verkle Trees,以幫助優化以太坊上的存儲並幫助減少節點大小。這次升級將致力於通過Verkle Trees優化存儲,這是一種數學證明,是Merkle Trees的升級。通過減少驗證者需要在其電腦上存儲的數據量來運行操作,節點規模將縮小,並允許更多用戶成為驗證者。這將進一步使網絡去中心化,提高安全性。

The Purge將減少驗證者所需的硬盤空間,因為消除了歷史數據和技術債務。這意味著存儲簡化,從而減少網絡擁堵。

1、Proto-danksharding(EIP-4844)

The Splurge是對以太坊網絡的一系列微調,包含各種較小的升級,讓以太坊網絡更絲滑。

Vitalik表示,以太坊在完成以上5個關鍵階段後可以實現10萬TPS,真正成為他當初設想的“世界計算機”。

以上五個並行的關鍵階段的命名雖然押韻,但可能還是挺難理解以太坊在未來三四年的具體規劃。如果把其中的更關鍵更具體的升級事件拎出來講,也許更能看清以太坊的模塊化趨勢:

Proto-danksharding是一個提議,用於實現構成完整Danksharding規範的大部分邏輯和基礎規則(例如:交易格式、驗證規則等),但這個階段尚未實現任何分片。在Proto-danksharding階段,所有驗證者和用戶仍然必須直接驗證完整數據的可用性。

Proto-danksharding引入的主要特徵是新的交易類型,稱為“攜帶blob的交易”。攜帶blob的事務類似於常規事務,主要區別是它還攜帶一個稱為blob的額外數據。 Blob大概128kb,比類似大小的Calldata便宜很多。但是EVM執行無法訪問blob數據,EVM只能查看對blob的承諾。

2、Danksharding

目前以太坊的區塊大小是由Gas容量決定,在EIP-4844實施後Blob的數量將會成為決定區塊大小的另一個維度。 Blob是一種二元數據結構,大小約為128kb,以太坊區塊對每個區塊中可以容納的Blob做了限制,目標Blob數量是8個,最大可以為16個,因此每個區塊將額外增加1-2MB(128*8-128*16)的存儲空間。

Blob主要用於存儲Layer2的數據,在此之前Layer2數據的存儲是通過Calldata實現的。在引入Blob後,區塊內可用於存儲的空間將得到大幅增加。但由於Blob數據較大,如果每個區塊額外增加1MB的Blob數據,那麼以太坊區塊鏈一個月就會多出數TB的數據,為了解決數據量快速增加的問題,這些Blob數據將會採取離線存儲的方式,而且30天后會自動刪除。

由於Blob的數據沒有與現有以太坊交易的Gas使用量競爭,因此仍然可以獲得很顯著的擴容效果。如果要比較簡單地理解Proto-Danksharding的這個EIP-4844提議,可以理解為——以太坊layer1在保持1MB的區塊大小的基礎上,通過採取30天短期、離線存儲的方式以Blob這種形式來存儲Layer2的數據,以此實現擴容效果。

Danksharding是為以太坊提出的新分片設計。以前計劃的分片是狀態分片(State Sharding),後來決定以Rollups為中心的路線圖,實施layer1(data sharding)+layer2(rollups)模塊化混合擴容方案後,實施的是數據分片(Data Sharding)。數據分片本質上是模塊化區塊鏈的思路,將以太坊分成多個數據分片,每個數據分片連接一個或多個Rollup,Rollup作為執行層,以太坊作為共識層和數據可用性層。

最終,Danksharding能夠通過PBS實現以太坊的中心化出塊,通過DAS實現去中心化驗證,並且具備一定程度的抗審查性,從而確保以太坊成為可擴展的共識層和數據可用性層,並且能夠承接住執行層的更多Rollups。 (PS:中心化出塊、去中心化驗證也是Vitalik在Endgame中提出的對以太坊未來發展的構想。)

總結

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總結

在以太坊歷次升級中,有三個升級讓我印象深刻,分別是:437萬區塊高度的拜占庭硬分叉、728萬區塊高度的君士坦丁堡硬分叉、906.9萬區塊高度的伊斯坦布爾網絡升級。

參考文章:

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/proto_danksharding_faq

https://vitalik.ca/general/2021/12/06/endgame.html

https://www.blocktempo.com/vitalik-say-merge-surge-verge-purge-splurge-are-all-happening-in-parallel/

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