以太坊协议发展路线图解析：The Surge 阶段

以太坊联合创始人维塔利克·布特林近期发布了一系列关于以太坊未来发展的文章,涵盖了路线图的六个主要阶段。本文将重点解读第二个阶段"The Surge",该阶段主要聚焦于提升以太坊的可扩展性和长期发展。

以太坊的核心愿景

以太坊的根本目标是成为去中心化互联网的基础设施。通过智能合约,以太坊支持各种复杂的去中心化应用,成为开发者构建DeFi、NFT等应用的首选平台。

然而,以太坊在可扩展性方面存在局限。目前以太坊主网每秒只能处理15-30笔交易,与传统支付网络相比仍有很大差距。这导致网络拥堵时gas费用高昂,限制了以太坊成为全球性基础设施的潜力。The Surge阶段就是要重点解决这一问题。

The Surge的主要目标包括:

• 以太坊L1+L2达到10万+TPS
• 保持L1的去中心化和稳定性
• 确保部分L2完全继承以太坊的核心特性
• 最大化L2间的互操作性,使以太坊成为一个统一生态系统

以rollup为中心的未来

The Surge计划通过L2解决方案大幅提升可扩展性,其中rollup是关键组成部分。rollup在链下打包交易,再提交到主网,可以显著提高吞吐量,同时保持安全性和去中心化。布特林认为,rollup可以将以太坊的TPS提升到10万以上,使其能够处理全球规模的应用。

布特林强调,rollup不仅是临时方案,也是长期的扩展解决方案。随着EIP-4844 blobs的推出,以太坊L1的数据带宽大幅增加,多个以太坊虚拟机rollup已进入第一阶段。每个L2作为具有自身规则和逻辑的分片存在,分片实现的多样化如今已成为现实。

数据可用性采样(DAS)的进一步发展

数据可用性采样(DAS)是The Surge的另一个关键技术,旨在解决数据可用性问题。DAS允许节点在不访问完整数据的情况下验证数据,从而提高可扩展性和效率。

布特林强调了PeerDAS和2D DAS两种形式。PeerDAS有望增强rollup的安全性。2D DAS不仅在blob内进行随机抽样,还在blob之间进行抽样,利用KZG承诺的线性特性扩展一个区块中的blob集。

通过DAS,以太坊可以处理更大量的数据,实现更快、更便宜的rollup,而不损害去中心化。未来还需要确定2D DAS的理想版本,并证明其安全属性。

布特林认为长期的现实路径包括:实施理想的2D DAS;坚持使用1D DAS,牺牲采样效率换取简单性;或完全放弃DA,接受Plasma作为主要L2架构。即使决定直接在L1扩展执行,这些选择也是存在的。

Plasma和其他解决方案

除了rollup,早期提出的Plasma也是另一种L2扩展方案。Plasma创建子链独立处理交易,定期向主网提交摘要。运营商向用户发送Merkle分支证明资产状态变化,用户可通过提供分支提取资产。

虽然Plasma的开发落后于rollup,布特林仍将其视为以太坊可扩展性工具包的一部分。此外,改进数据压缩和加密证明技术也可进一步提高rollup等L2解决方案的效率。

早期Plasma版本仅能处理支付用例。但如果每个根都用SNARK验证,Plasma将变得更强大,过程可大大简化,同时开辟了用户快速提取资金的新路径。

跨L2互操作性改进

当前L2生态系统面临的主要挑战是跨L2互操作性较弱。改进跨L2互操作性的几个关键方面包括:

• 在地址中包含链信息,实现简化的跨L2发送流程
• 标准化的跨链支付请求
• 跨链兑换和gas支付的开放协议
• 轻客户端,让用户验证交互的链
• 共享代币桥理念,减少跨L2转账的L1 gas费用
• 同步组合性,允许L2与L1或多个L2之间的同步调用

这些改进面临着标准化时机的困境。某些情况下存在短期和长期解决方案,需要L1、L2和钱包等多方合作。

继续扩展以太坊L1

布特林认为,扩展以太坊L1本身并使其适应更多用例仍然很有价值。L1扩展有三种策略:

1. 改进技术以提高L1验证性能,然后提高gas限制
2. 降低特定操作成本,在不增加风险的情况下提高平均容量
3. 原生rollups,创建EVM的多个并行副本

这些策略各有权衡。例如,原生rollups在组合性方面存在与普通rollups相同的局限。提高gas上限可能会削弱其他好处,如增加运行验证节点的用户比例。

去中心化和安全性

在扩展过程中保持去中心化是布特林反复强调的主题。与一些牺牲去中心化换取高吞吐量的项目不同,以太坊坚持在扩展的同时保持去中心化承诺。

rollup和DAS被视为增加容量同时保持去中心化的方法。这确保任何人都可以运行节点,以真正去中心化的方式保护网络,这对以太坊建立全球无需许可的金融系统至关重要。

随着以太坊走向以rollup为中心的未来,确保这些系统的无需信任性变得十分关键。虽然已被证明有效,但仍需严格测试和迭代,特别是在广泛采用时。

The Surge的前景展望

布特林设想在The Surge之后,以太坊不仅可扩展,还能保持完全去中心化、安全和可持续性。这一愿景包括通过rollup和DAS扩展L1,构建更高效的共识算法,改进开发工具,以及培育蓬勃发展的dApp生态系统。

以太坊的路线图虽然乐观,但仍面临诸多挑战。大规模实施rollup、确保L2安全性、为量子未来做准备等都是复杂任务。如果成功克服这些障碍,以太坊将巩固其作为Web3核心的地位。

在快速发展的区块链领域,以太坊专注于不牺牲去中心化的可扩展性,这是其独特之处。The Surge的成功可能在未来几年再次改变区块链技术格局。