以太坊協議發展路線圖解析：The Surge 階段

以太坊聯合創始人維塔利克·布特林近期發布了一系列關於以太坊未來發展的文章,涵蓋了路線圖的六個主要階段。本文將重點解讀第二個階段"The Surge",該階段主要聚焦於提升以太坊的可擴展性和長期發展。

以太坊的核心願景

以太坊的根本目標是成爲去中心化互聯網的基礎設施。通過智能合約,以太坊支持各種復雜的去中心化應用,成爲開發者構建DeFi、NFT等應用的首選平台。

然而,以太坊在可擴展性方面存在局限。目前以太坊主網每秒只能處理15-30筆交易,與傳統支付網絡相比仍有很大差距。這導致網路擁堵時gas費用高昂,限制了以太坊成爲全球性基礎設施的潛力。The Surge階段就是要重點解決這一問題。

The Surge的主要目標包括:

• 以太坊L1+L2達到10萬+TPS
• 保持L1的去中心化和穩定性
• 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,使以太坊成爲一個統一生態系統

以rollup爲中心的未來

The Surge計劃通過L2解決方案大幅提升可擴展性,其中rollup是關鍵組成部分。rollup在鏈下打包交易,再提交到主網,可以顯著提高吞吐量,同時保持安全性和去中心化。布特林認爲,rollup可以將以太坊的TPS提升到10萬以上,使其能夠處理全球規模的應用。

布特林強調,rollup不僅是臨時方案,也是長期的擴展解決方案。隨着EIP-4844 blobs的推出,以太坊L1的數據帶寬大幅增加,多個以太坊虛擬機rollup已進入第一階段。每個L2作爲具有自身規則和邏輯的分片存在,分片實現的多樣化如今已成爲現實。

數據可用性採樣(DAS)的進一步發展

數據可用性採樣(DAS)是The Surge的另一個關鍵技術,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。

布特林強調了PeerDAS和2D DAS兩種形式。PeerDAS有望增強rollup的安全性。2D DAS不僅在blob內進行隨機抽樣,還在blob之間進行抽樣,利用KZG承諾的線性特性擴展一個區塊中的blob集。

通過DAS,以太坊可以處理更大量的數據,實現更快、更便宜的rollup,而不損害去中心化。未來還需要確定2D DAS的理想版本,並證明其安全屬性。

布特林認爲長期的現實路徑包括:實施理想的2D DAS;堅持使用1D DAS,犧牲採樣效率換取簡單性;或完全放棄DA,接受Plasma作爲主要L2架構。即使決定直接在L1擴展執行,這些選擇也是存在的。

Plasma和其他解決方案

除了rollup,早期提出的Plasma也是另一種L2擴展方案。Plasma創建子鏈獨立處理交易,定期向主網提交摘要。運營商向用戶發送Merkle分支證明資產狀態變化,用戶可通過提供分支提取資產。

雖然Plasma的開發落後於rollup,布特林仍將其視爲以太坊可擴展性工具包的一部分。此外,改進數據壓縮和加密證明技術也可進一步提高rollup等L2解決方案的效率。

早期Plasma版本僅能處理支付用例。但如果每個根都用SNARK驗證,Plasma將變得更強大,過程可大大簡化,同時開闢了用戶快速提取資金的新路徑。

跨L2互操作性改進

當前L2生態系統面臨的主要挑戰是跨L2互操作性較弱。改進跨L2互操作性的幾個關鍵方面包括:

• 在地址中包含鏈信息,實現簡化的跨L2發送流程
• 標準化的跨鏈支付請求
• 跨鏈兌換和gas支付的開放協議
• 輕客戶端,讓用戶驗證交互的鏈
• 共享代幣橋理念,減少跨L2轉帳的L1 gas費用
• 同步組合性,允許L2與L1或多個L2之間的同步調用

這些改進面臨着標準化時機的困境。某些情況下存在短期和長期解決方案,需要L1、L2和錢包等多方合作。

繼續擴展以太坊L1

布特林認爲,擴展以太坊L1本身並使其適應更多用例仍然很有價值。L1擴展有三種策略:

1. 改進技術以提高L1驗證性能,然後提高gas限制
2. 降低特定操作成本,在不增加風險的情況下提高平均容量
3. 原生rollups,創建EVM的多個並行副本

這些策略各有權衡。例如,原生rollups在組合性方面存在與普通rollups相同的局限。提高gas上限可能會削弱其他好處,如增加運行驗證節點的用戶比例。

去中心化和安全性

在擴展過程中保持去中心化是布特林反復強調的主題。與一些犧牲去中心化換取高吞吐量的項目不同,以太坊堅持在擴展的同時保持去中心化承諾。

rollup和DAS被視爲增加容量同時保持去中心化的方法。這確保任何人都可以運行節點,以真正去中心化的方式保護網路,這對以太坊建立全球無需許可的金融系統至關重要。

隨着以太坊走向以rollup爲中心的未來,確保這些系統的無需信任性變得十分關鍵。雖然已被證明有效,但仍需嚴格測試和迭代,特別是在廣泛採用時。

The Surge的前景展望

布特林設想在The Surge之後,以太坊不僅可擴展,還能保持完全去中心化、安全和可持續性。這一願景包括通過rollup和DAS擴展L1,構建更高效的共識算法,改進開發工具,以及培育蓬勃發展的dApp生態系統。

以太坊的路線圖雖然樂觀,但仍面臨諸多挑戰。大規模實施rollup、確保L2安全性、爲量子未來做準備等都是復雜任務。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。

在快速發展的區塊鏈領域,以太坊專注於不犧牲去中心化的可擴展性,這是其獨特之處。The Surge的成功可能在未來幾年再次改變區塊鏈技術格局。