以太坊擴容的關鍵：優化數據可用性 (DA)

發表於 2023-08-23 09:22 作者： MarsBit

作者：TY，Medium；編譯：Lynn，MarsBit

介紹

隨着以太坊從一項實驗性技術發展成爲一個完全开發的系統，能夠爲普通用戶提供开放、全球和無需許可的體驗，需要進行的一項重要技術轉型涉及將用戶轉移到 L2。

爲了獲得廣泛採用，以太坊必須每秒處理數百萬筆交易。可擴展性三難困境強調了在去中心化、安全性和可擴展性的限制下全面擴展以太坊的挑战。交易成本從 4 美元到 200 美元不等，以太坊對許多用戶來說並沒有吸引力。

來源：Etherscan.io

通過以 Rollup 爲中心的方法應對以太坊的擴容挑战

爲了通過將更多數據和交易裝入一個區塊來提高區塊鏈的容量，需要進行權衡：這可能需要更強大的硬件來運行節點，並可能損害去中心化。另一種選擇是構建以以太坊爲基礎層的更高級別的解決方案，而不是引入可能導致網絡中斷的新區塊鏈功能。

鏈下擴展解決方案提供了一種擴展主區塊鏈層的間接方法。他們將交易計算卸載到以太坊網絡之外，利用主區塊鏈進行信任和仲裁。這種方法稱爲第 2 層擴展，在以太坊之上添加了一個額外的層。狀態通道、側鏈、等離子、樂觀匯總和有效性匯總（通常稱爲 zk-rollups）等不同方法都屬於此類。

Rollup提供了一種多功能且通用的解決方案，甚至允許 EVM（以太坊虛擬機）在其中運行。這意味着現有的以太坊智能合約可以通過最少的代碼更改轉移到匯總，同時還可以受益於以太坊的安全性和數據可用性。數據計算發生在鏈下，並在鏈上存儲足夠的信息，以便任何人都可以根據需要在本地計算完整的內部狀態，並且經常用於欺詐檢測目的。

每個匯總都需要在以太坊上部署特定的合約。Rollup 中的交易在專用鏈上離线執行，然後交易數據在提交到以太坊之前進行批處理和壓縮。這減輕了以太坊計算資源的負載，降低了費用並實現了更具可擴展性的交易處理。雖然匯總可以通過處理更多交易來擴展以太坊，並且可能涉及某種程度上中心化的區塊生產，但只要存在去中心化和去信任的驗證，就仍然存在強大的反審查保護。

資料來源：Vitalik 的《Endgame》

今天的 Rollups 格局

目前，以太坊的匯總環境包括樂觀和零知識解決方案，這些解決方案利用先進的壓縮技術將批量交易數據作爲調用數據打包到以太坊上。然而，由於以太坊交易歷史中永久存儲大量數據，這種方法會帶來巨大的成本。

例如，2023 年 5 月 5 日，由於以太坊 Gas 費用激增，Arbitrum 批量提交給以太坊的交易需要支付大量 Gas（353.93 ETH），盡管以太坊上僅涉及 1369 筆交易，交易量還不到 100 萬筆。 Arbitrum 上的交易。

來源：Etherscan.io — Arbitrum 批量提交者

資料來源：Arbiscan.io

在 6 月 7 日進行 Bedrock 升級之前，Optimism 排序器平均每天有3000 個交易批次發布到以太坊。在基巖升級之後，Optimism 經歷了網絡上交易量的激增，同時向以太坊提交的交易量減少了，這表明現在每批交易都包含更高的交易量。

隨着以太坊 rollups 越來越受歡迎，Linea、Polygon zkEVM 和 zkSync Era 在主網上部署，以及像Celo和Fantom這樣的替代 L1正在考慮採用 rollups，很明顯，每個解決方案最終都將面臨與以太坊 Gas 費用相關的可擴展性瓶頸。

目前，每天有大約 7,000 個交易批次通過zkSync Era、Linea、Arbitrum、Base和Optimism等匯總提交到以太坊。隨着以太坊 L2 的發展越來越受關注並且對开發者更加友好，這個數字預計將進一步增長。

許多項目已經使用 OP 鏈在以太坊上構建，包括 Coinbase、Debank、Mantle、Celo、Worldcoin、Zora Network 和 Public Goods Network。此外，許多匯總項目正在加緊發布自己的堆棧，以方便 L2（和 L3）开發。

使用 EIP-4844 提高匯總效率

在以太坊以匯總爲中心的生態系統不斷發展的領域中，越來越需要提高以太坊上匯總的可擴展性，同時保持數據的安全可用性。這個目標圍繞着一個聰明的方法：無需在以太坊上永久存儲大量數據塊，同時仍然允許用戶在需要時計算內部狀態。

EIP-4844引入了一種稱爲二進制大對象 ( blob )的新事務類型，並爲每個塊額外分配6 個 blob（每個大小爲 128kb）數據空間，專門用於匯總。考慮到以太坊每日平均 7,100 個區塊，平均每個區塊 3 個 blob，這相當於每天處理 21,300 個 blob。

通過此次升級，排序器將把批量交易數據格式化爲 blob，並將它們存儲在以太坊的內存池中。然後，驗證者會將這些 Blob 交易合並到區塊中，而 Blob 將在以太坊共識層中暫時駐留長達三周。這顯着降低了匯總在以太坊上發布數據的成本，因爲它不會將數據存儲爲調用數據。然而，這也意味着blob數據無法通過以太坊的執行層直接檢索。

來源：原始 Danksharding 常見問題解答

此外，此升級爲 blob 交易引入了獨特的費用市場，與EIP-1559的費用市場設計相似。想象一下，一家繁忙的漢堡店爲其受歡迎的軟冰淇淋設立了一條單獨的生產线。同樣，blob 將在自己指定的費用市場中進行交易，從而有效地將它們與常規交易脫鉤。因此，對於使用超過一半 Blob 空間（最小 384kb）的每個塊，Blob 交易成本將增加 12.5%，反之亦然。

KZG 承諾在 EIP-4844 中發揮着關鍵作用。這些承諾充當零知識證明的一種形式，促進對 blob 等大型數據對象的有效操作和驗證。該過程涉及將 blob 表示爲多項式，使計算機能夠評估 blob 屬性，而無需讀取整個 blob 事務。

KZG 儀式於2023 年 1 月啓動，截至撰寫本文時已有超過 13 萬個貢獻，涉及一次性可信設置，該設置結合了多個貢獻的熵，以生成獨特且不可復制的值。這一流程確保了 KZG 承諾的最大安全性和完整性。

重要的是，值得注意的是，雖然這次升級並沒有直接增加以太坊的交易能力，但它顯着降低了與匯總相關的運營費用。此增強功能使 L2 更加經濟高效，並爲匯總提供安全的數據可用性。

爲全面danksharding奠定必要的基礎

雖然與常規交易相比，EIP-4844 最初預計將爲 blob 交易提供成本節約，但重要的是要考慮隨着以太坊匯總數量的增長潛在的成本增加。EIP-4844 的最終目標是將多達 64 個 blob 合並到以太坊中，而不會在塊驗證期間給節點帶來過多負擔。此舉旨在使以太坊成爲優化的數據可用性（DA）層，從長遠來看逐漸將最終用戶轉變爲在匯總而不是以太坊上進行交易。

實現完整的 danksharding 需要實施數據可用性採樣 (DAS) 和擦除編碼。DAS旨在通過隨機選擇全節點來驗證數據可用性來確保排序數據已發布到鏈上。數據採樣越多，完整數據可用性的置信度就越高。當惡意排序器保留一部分 blob 數據時，擦除編碼就會發揮作用。通過基於已知片段重建丟失的數據，擦除編碼引入了冗余，從而阻止了數據扣留嘗試。

Rollups 生態系統值得探索的方面

隨着匯總領域的擴大，建立去中心化的欺詐證明和共享排序器變得至關重要。目前的匯總通常在孤島中運行，專注於吸引特定的用戶群體，並且它們可能會忽視 L2 之間互操作性的重要性。在 L2 之間建立跨鏈通信協議將在更廣泛的以太坊生態系統中爲用戶提供無縫交易體驗方面發揮至關重要的作用。觀察這些 Rollup 开發帶來的跨鏈 MEV 的出現也很有趣。

雖然以太坊的目標是成爲去中心化和安全數據可用性 (DA) 層的頂峰，但現有的去中心化 DA 服務（如 Eigenlayer 和 Celestia）滿足了匯總的 DA 要求。看看 DA 格局將如何繼續發展以使以太坊生態系統更加高效將會很有趣。而完整的丹麥分片仍需要數年時間才能完成。

結論性想法

爲了通過匯總促進以太坊的進一步擴展，以太坊必須轉變爲優化的數據可用性層，以確保安全性並吸引新匯總的建立和最終確定。這必須在不要求以太坊存儲匯總數據的情況下實現，因爲匯總景觀的快速擴張可能會給以太坊節點帶來壓力並導致潛在的中心化效應。爲了使以太坊能夠有效地擴展以應對即將到來的採用浪潮，必須採用先進的數據操作和驗證技術來滿足不斷增長的需求。

鑑於以太坊匯總的容量和功能不斷發展，EIP-4844 對降低 L2 成本的影響仍有待觀察。此外，觀察這種升級如何有助於刺激增加匯總活動並釋放相關技術的潛力是很有趣的。

標題：以太坊擴容的關鍵：優化數據可用性 (DA)

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