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坎昆升級:以太坊擴容新篇章

2023.06.6 MEXC
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以太坊坎昆升級,也稱為 Cancun-Deneb 或 Dencun。本文將從(1)擴容基礎知識(2)坎昆升級內容(3)坎昆升級影響等角度,為MEXC用戶全方面介紹坎昆升級。


1. 擴容基礎知識


2014年,以太坊創始人Vitalik Buterin發表以太坊白皮書「下一代智能合約和去中心化應用平台」後,區塊鏈進入了「智能合約」的新時代。無數探索者在以太坊區塊鏈上創建去中心化應用,DeFi、NFT、GameFi等新穎概念層出不窮,區塊鏈生態開啟理性繁榮。

但隨着越來越多應用誕生使以太坊性能問題開始暴露,如區塊鏈擁堵、Gas費用過高和TPS過低等。相比於著名中心化金融服務系統VISA每秒能處理50000筆交易,「世界計算機」以太坊每秒僅能處理30-40筆交易,這顯然是不夠的。為滿足用戶日益增長的交互需求,提高交易速度,擴容成為以太坊唯一選擇。

以太坊擴容方案可以分為兩大類:鏈上擴容和鏈下擴容。鏈上擴容指對以太坊區塊鏈本身進行性能提升,包括:(1)擴大區塊規模;(2)實施分片;(3)更改共識機制(註:以太坊2.0已經完成了從POW共識機制向POS共識機制的轉變)。鏈下擴容是指與以太坊一層網絡分開實施,無需改變以太坊協議,常見鏈下擴容包括:(1)側鏈;(2)Layer2。

不同擴容方案採用不同方法去提升以太坊每秒處理交易數量和提升每筆交易處理速度。這裡只介紹和坎昆升級相關概念:分片和Layer2方案Rollup。其他擴容方法介紹請參看MEXC新手學院關於擴容專題文章。

Layer2方案Rollup目前分為兩種類型:Optimistic Rollup和 ZK Rollup(零知識證明 Rollup)。Layer2核心是將以太坊上的交易放到鏈下處理,但並未提升以太坊性能,而分片是在以太坊Layer1層面上實現擴容。坎昆升級可以看做是以太坊分片前置方案(Proto-danksharding)。


2. 坎昆升級是什麼


據以太坊社區ethereum-magicians顯示,本次坎昆升級預計將在 2024 年 3 月 13 日開啟。目前已經確定實施的EIP(以太坊改進提議)包括:EIP-4844、EIP-6780、EIP-1153、EIP-6475。EIP-4844是坎昆升級的主角,也是以太坊分片前置方案。

EIP-4844旨在通過以太坊節點實現鏈下數據臨時儲存和檢索,以滿足區塊鏈應用數據和儲存需求。在坎昆升級之前,Rollup的數據存儲在以太坊的Calldata 之中,但以太坊資源昂貴,這樣的存儲成本極高。EIP-4844為以太坊引入了一種新交易類型—Blob Transcation,類似一個額外外掛數據庫。在坎昆升級之後,Rollup數據可以使用Blod形式上傳至以太坊。Blob 儲存成本極低,可以使得Rollup實現更高TPS和更低資源成本。而且Blod只是一個臨時數據包,每30天固定清除1次,可以極大降低節點負擔。

EIP—1153是本次坎昆升級的第二個重要提案,EIP—1153通過添加瞬態存儲操作碼,可以讓協議進行臨時存儲,從而節省以太坊網絡Gas費。EIP-6780提議修改 SELFDESTRUCT 操作碼功能,為未來應用默克爾樹做準備。後續通過應用默克爾樹,以太坊存儲效率將大大提升。EIP-6475是EIP-4844配套方案,EIP-6475引入SSZ編碼交易類型,提供更佳可讀性和緊湊序列化。

3. 坎昆升級的影響


3.1 開啟以太坊分片


在當前以太坊區塊鏈中,節點存儲所有狀態信息(計算、存儲等),極大限制了以太坊可擴展性。分片基本思路在於將以太坊網絡中節點分成若干個獨立分片,單個分片處理規模較小事務和存儲部分網絡狀態,多個分片並行處理,理論上整個以太坊網絡吞吐量將會指數級上升。

在以太坊線路計劃圖中,分片共分為3步Pro-Danksharding (EIP-4844)、提議者- 構建者分離(PBS)、完整分片(Danksharding)。坎昆升級是以太坊分片之路第一步,其重要性不言而喻。

3.2 利好Rollup賽道


前文提到坎昆升級為以太坊引入了一種新的交易類型—Blob Transcation,Blob 的額外數據量擴充至 16MB~32MB,大大提升了以太坊數據吞吐量,降低了數據存儲成本和增強了數據可用性。而數據吞吐量提升意味着區塊可以承接更多交易,從而提高交易速度和降低網絡Gas費用,利好Optimistic Rollup和ZK Rollup。

此前受限於以太坊較低TPS和昂貴Gas費用,Rollup應用一直未能得到很好發展。未來隨着坎昆升級落地,Rollup賽道的鏈上期貨DEX、期權等應用均將受益。


4. 注釋


4.1 瞬態存儲操作碼


指引入了兩個新操作碼——TSTORE 和 TLOAD,它們提供瞬態存儲並在交易完成時被清除。

4.2 默克爾樹


默克爾樹是一種高效和安全的組織數據的方法,可被用來快速查詢驗證特定交易是否存在。

4.3 零知識證明


允許用戶既不泄露敏感信息,又可向他人證明自己知道關鍵數據或擁有其所有權,如錢包私鑰。

4.4 SSZ編碼交易類型


SSZ是信標鏈上使用的交易序列化方法。


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