风险提示:理性看待区块链,提高风险意识!
模块化结构下 EIP-4844 的设计逻辑
首页 > 业界 > 区块链 2022-10-28 22:00
摘要
本文介绍了 Proto-danksharding 的基本设计,以及如何配合 rollup 的扩容发展。编辑:EthereumCN封面:Photo by Shubham's Web3 on Unsplash注:本文基于 Optimism 团队研究员、前以太坊基金会研究员 Protolambda 于今年 7 月在 EthCC Paris 所做的演讲进行编译,并参考了其他优秀的文章进... 。
币界网报道:

本文介绍了 Proto-danksharding 的基本设计,以及如何配合 rollup 的扩容发展。

编辑:CN

封面:Photo by Shubham's Web3 on Unsplash

注:本文基于 Optimism 团队研究员、前基金会研究员 Protolambda 于今年 7 月在 EthCC Paris 所做的演讲进行编译,并参考了其他优秀的文章进行整理 (在文末列出)。

引入

合并 (The Merge) 的关键里程碑已于 9 月 15 日完成,根据 Vitalik 在 2021 年底发布的以太坊协议开发路线图,下一个重要阶段是 The Surge —— 解决以太坊可扩展性问题,降低交易费并提高吞吐量。The Surge 围绕以 rollup 为中心的路线图开发,在继承以太坊网络安全性的同时,进一步提高 L2 rollup 的可扩展性。

cr:

本文主要介绍这一技术路线图中的一个关键工作:EIP-4844 Proto-danksharding,它如何使得 rollup 所需要使用的数据变得更加便宜以及获得更多存储数据的容量 (capacity)。EIP-4844 是对以太坊网络的一次升级,它将使得 rollup 的开销降低 10-100 倍。它通过向以太坊引入一种新的交易类型来实现,这种交易类型携带短暂存在的 blob 数据。这种新的数据存储方式是为了存放 rollup 的一些数据,它会比目前 calldata 的方式便宜得多。此外,4844 是完整版 Danksharding (在前面的基础上再扩容 10-100 倍!) 的前提条件。

以太坊分片技术路线图

对于以太坊分片设计的现状,前以太坊基金会开发者 Protolambda 做了一个简洁的描述:

带有 “crosslink” 的可执行的 “分片链” 已被淘汰,而是更新为:在信标链中实现 EVM;使用 “数据可用性采样” 的以 rollup 为中心的以太坊路线图,扩容以太坊基础层而无需增加应用环境的复杂性。

之所以做这样的简化,主要有两个原因:

避免添加更多的 L1 复杂性。分片的规范已重写多次,许多研究都过于抽象乃至实现的日子遥遥无期,并且让 L1 变得僵化。

而如果能够巧用封装复杂性和应用区块链模块化结构,以太坊基础层作为 rollup 的数据可用性层,将计算的重任交给作为执行层的 L2。这样 L1 只专注于解决数据问题,不同的 rollup 团队解决各自的开发问题,从而大大地提升扩容的效率。

封装复杂性和模块化在以太坊上的应用

模块化区块链是扩容中一个非常重要的概念。模块化意味着 “封装复杂性”,这允许我们在不同的模块中添加可扩展性。根据 Vitalik 的文章《协议设计中的封装复杂性和系统复杂性权衡》中的解释,当一个系统包含着一些复杂的子系统,但对外提供一个简单的 “接口” 时,就会出现 “封装复杂性”;当系统的不同部分甚至不能完全分离,并且相互之间具有复杂作用时,就会出现 “系统复杂性”。

2020 年 10 月,Vitalik 发布了文章《以 Rollup 为中心的以太坊路线图》,确定了为 L2 rollup 扩容协议保驾护航的基本思路:将执行层 (L2) 和数据层 (L1) 分离,以太坊共识层 (L1) 为其提供安全保障。

分离执行层和数据层的好处是,数据层的发展可以保持相对稳定,而执行层 (即 rollup) 则可以更加多自主性、更加创新地快速迭代,无需获得 L1 核心开发者社区的的许可进行升级。

上面简单介绍了以 rollup 为中心的以太坊路线图中的区块链分层情况,那在 PoW 与 PoS、L1 与 L2 之间的模块化架构是怎样的呢?

cr: Protolambda

图中展示了合并前的单一型 PoW 链 vs. 合并后的 L1 共识层 (PoS) 和 L1 执行层 (EVM) 之间的模块化关系。而 PoS 和 EVM 之间的合并技术是通过一个叫做 ”Engine API“ 的东西实现的。下图是合并后完整客户端的样子,中间的 API 使得以太坊共识层 (PoS) 和执行层 (PoW) 之间可以实现通信。这是以太坊主网上的首个模块化设计。

cr: Danny Ryan

那么 L1 和 L2 之间是如何连接的呢?

cr: Protolambda

可以看到上图中,L1 和 L2 之间会有一个 API,它们分别是两套软件。

cr: Protolambda

这是以太坊加上欺诈证明和有效性证明之后的示意图,相当于将 L2 作为一个执行层连接以太坊 EVM,然后你维持当前的 L2 执行层。但这也会有一个问题,因为就算可以堆叠执行层,但是这样效率不高,所以我们需要一个数据层。

cr: Protolambda

如上示意图,L1 作为数据层,L2 负责执行计算。

数据可用性是扩容的关键瓶颈

以太坊目前面临的一大瓶颈就是数据可用性,这是我们接下来一年里增加可扩展性所需要提高的范畴。

首先我们看一笔 rollup 交易包含哪些开销:

执行开销 (网络中所有节点执行交易并且验证其有效性的开销)

存储/状态开销 (使用新的值更新区块链 “数据库” 的开销)

数据可用性开销 (将数据发布至 L1 的开销)

其中,前两笔开销都是 Rollup 网络上的花费,占总开销的比例非常低。而数据可用性开销才是扩容的关键瓶颈。

我们为什么需要这种数据呢?

保证数据的可用性可以让任何人都可以无需许可地重构状态。

L2 提供的可扩展性是通过将执行检查和保证数据安全这两项工作分离而获得的。这让我们有机会同步以及获取验证状态的数据,而这个过程中定序器不会对其有直接影响。

目前,rollup 上传数据到 L1 都是以 calldata 的形式。这种方式非常贵,calldata 是一种没有修剪过的非常没有效率的数据形式,需要以一种迂回的方式将数据存放在以太坊,一个非 0 字节就需要花费 16 gas。所以出现了两种粗暴的降低这种开销的方法:

calldata 压缩,不少 rollup 项目都已经开始研究压缩 calldata 的算法并集成到他们的系统中。

EIP-4488,将每个非 0 字节的 calldata 开销从 16 gas 降低到 3 gas。

但是使用 calldata 的方式始终是不可持续的,因为这会带来 L2 不需要的遗留开销。那么有没有更优雅的方法呢?

数据可用性、数据可恢复性、长期数据可用性等等这些不同类型的名词,它们之间的差异就是可用性的时长各不同。譬如说,你希望这些数据的可用时间足够长来挑战定序者、重构状态。事实上,你不需要数据是永远可用的。在以太坊的假设中,存储超过一年的数据,用户可能在某个地方找到它,可能会将它同步到某个点,而不需要一直追溯到创世区块。

而 EIP-4844 这个提案则是让我们能够对数据做一些修剪,因为在这个提案下,数据只需要保留其可用性足够长的时间,让诚实的网络参与者重构完整状态并且挑战定序器。

EIP-4844 Proto-danksharding

EIP-4844 提议什么呢?

将数据可用性添加至以太坊且不会破坏可组合性,也就是说我们可以在 L1 有一个执行层,同时可以在上面添加数据可用性。

cr: Protolambda

如图所示,我们现在有 L1 共识层、L1 执行层、L1 数据层、L2 执行层。在这样的分层架构下,我们获得了封装性,然后我们不同的团队可以针对不同的问题,并单独地提高某一层的可扩展性。

引入新的交易类型 Blob-carrying Transaction

EIP-4844 引入一种新的交易类型,这种交易类型与普通以太坊交易相比多了一个 blob 的位置用来存放 L2 的数据。比较独特的是,Blob 数据在一个月之后就会被节点删除,从而很大地节省了存储空间。

那么我们如何添加这种数据呢?

图:一个 “Blob” 的生命周期,cr: Protolambda

我们称这种数据为 “blob”,这是一种非常模糊的数据形式,类似于一种字符串。“Blob” 会被附加到一笔交易中,这笔交易就像其他交易一样在以太坊系统中运行。

但附加的内容具有自己的生命周期。请看上图图示:首先,rollup 运营者会纳入普通的交易,生成 L2 交易捆,目前是通过 calldata 的方式将交易 batch 直接发送至 L1。而有了 4844 之后,新增了一种携带 “blob” 数据的交易类型 “blob 交易”。这个 “blob 交易” 负责支付交易费,将承诺 (commitment) 包含进交易中以有效地证明该 blob 中存在的任意数据。但是附加的内容 (即 blob 数据) 本身是与 “blob 交易” 分离的,可以把这种数据看作是一个挎斗 (sidecar)。

(Sidecar 在不改变主应用的情况下,会起来一个辅助应用,来辅助主应用做一些基础性的甚至是额外的工作。这个 sidecar 通常是和主应用部署在一起,所以在同样环境下运行。这其中还有一些性能上的考虑,sidecar 如果和主程序网络通信上有延迟就会造成性能问题。这个辅助应用不一定属于应用程序的一部分,而只是与应用相连接。这就像是挎斗摩托车,每个摩托车都有自己独立的辅助部分,它随着主应用启动或停止。因为 sidecar 其实是一个独立的服务,我们可以在上面做很多东西,例如 sidecar 之间相互通信、或者通过统一的节点控制 sidecar ,形成网络服务 Service Mesh。来源:)

blob data vs. calldata

要想知道两者的区别,我们首先要了解以太坊合并前以及合并后的区块组成。

cr: Danny Ryan

上图为合并后的信标区块,执行层被包裹在共识层里,而 EL 最核心的部分就是 ExecutionPayload (执行负载)。

EL 和 CL 分别负责两个主要功能,前者执行 EVM,后者负责 PoS 共识。信标区块中包含 EL 的 ExecutionPayload,外层的状态根为信标链状态的更新,EL 内的状态根则是 EVM 账户状态更新。

现在我们重新来看 Calldata 和 blob data 之间的区别。

首先,这两种数据类型有不同的生命周期。Calldata 存在于 “execution payload” 中 (普通的 L1 交易),而 blob 数据存储于共识层中。也就是说 “blob” 存储在一个 Prysm 节点或者 Lighthouse 节点中,而不是在 Geth 中。然后这些共识层节点会在特定一段时间之后对 blob 数据进行修剪。

“Blob” 在网络的运作流程如下图所示:

cr: Protolambda

定序器提供数据 ->

L1 敲定数据 ->

将 Blob sidecar 从 Blob 交易中分离出来 ->

Blob 交易中的执行发生在 Execution Payload 中 ->

rollup 验证状态所需要的数据则去到另一侧的数据库中,L2 验证者可以下载这些 sidecar 并同步 L2。

Blob 有两个显著的特点:

第一就是不被合约读取,下图是一笔 blob 交易的样子,可以看到 EVM 不会读取 blob。

cr: Protolambda

就像前面所介绍那样,blob data 存储在共识层节点中,和 calldata 需要被合约读取所消耗的资源相比要便宜得多。

第二就是,一个月后,共识层节点会对 blob 内的值进行删除。区块空间一直以来主要都由交易占用着,而随着 L2 的发展,L1 基础层转而成为 L2 的数据层,calldat 就会占用更多的区块空间。能够定期删除 blob 数据的话,可以很好地解决 L1 状态膨胀的问题。

总结

随着 Rollup 技术的逐渐完善,数据可用性成为各个解决方案更进一步扩容的瓶颈。而 L1 作为一个为 Rollup 保驾护航的基础层,它不仅可以为 rollup 提供安全保障,还可以充当 rollup 的数据层,让可扩展性实现指数级的提升。Proto-danksharding 作为完整版 Danksharding 的前提条件,通过引入 携带 “blob data” 的交易类型这样的一个新设计,让基础层更无压力地存放 L2 数据,同时不影响数据可用性的安全性。

阅读更多

OP in Paris: Protolambda 介绍 EIP-4844

《以太坊分片设计的历史回顾和未来路线图》

《Rollup 的大補帖:Proto-Danksharding(一)》

EIP-4844 提案规范

以 Rollup 为中心的以太坊路线图

ECN 的翻译工作旨在为中国以太坊社区传递优质资讯和学习资源,文章版权归原作者所有,转载须注明原文出处以及 ethereum.cn,若需长期转载,请联系 eth@ecn.co 进行授权。

发表评论
发表评论
暂无评论
    相关阅读
    币界百科
    币界资讯
    一位因预测 2021 年加密货币市场崩溃而闻名的加密货币分析师表示,比特币 (BTC) 即将再次上涨。
    比特币
    2025-09-01 07:20:08
    随着 ETH 测试关键水平,70 亿美元的空头头寸在 4.800 美元上方处于脆弱状态。
    比特币
    2025-09-01 06:45:43
    数万亿美元的闲置资金可能很快就会涌入中国股市,为本已火爆的股市增添年底的火热气氛。
    区块链
    2025-09-01 02:39:37
    IP 价格逆市场趋势上涨 35% - 这就是其上涨的原因。
    比特币
    2025-09-01 01:47:55
    在加密货币交易日益火热的当下,EPIC合约成为众多投资者关注的焦点。然而,面对复杂的合约条款和市场变化,很多人感到困惑。本文将为你深度剖析EPIC合约,详细解读其中的9大关键要点,带你看透交易背后的迷局,助你在交易中做出更明智的决策,降低风险,提升交易体验。
    区块链书籍
    2025-03-08 10:37:22
    近期,加密货币市场中AVA合约和PATRIOT交易所官网备受关注。AVA币作为一种有特色的加密货币,在多个知名交易所均可交易,其价格、成交量等行情数据不断变化。而PATRIOT币也有着自己独特的发展背景,与特定的纪念事件相关。这两者在市场中的动态引发了众多投资者和爱好者的好奇。AVA合约的走势会如何影响市场?PATRIOT交易所官网又将有怎样的新动态?它们之间是否存在潜在的关联?一系列问题等待我们去探寻和分析,让我们持续关注这两大热点在加密货币领域的表现。
    矿业百科
    2025-03-07 14:53:00
    近期,MUSK币成为加密货币市场焦点。今日其价格异动,当前价值约$0.000000028,总市值达¥20.41万,24H成交量高达11.16亿。它是新兴加密货币,旨在打造去中心化金融生态系统。过去一周价格大幅波动,涨幅超30%。多方认为其所在DeFi生态潜力大、团队实力强、FOMO情绪或推动价格上涨,更有技术创新升级计划、潜在生态整合利好等,值得关注。
    区块链书籍
    2025-03-07 19:26:56
    近期加密市场热闹非凡,随着比特币突破10万美元,币安币(BNB)也迎来大反弹。在过去24小时内,币安币飙升2.28%,过去七天增长4.32%,巩固了其第五大加密货币的地位。技术指标显示,其4小时图上关键均线转为看涨,RSI接近超买区,提供了买入信号。此次反弹能否推动币安币价格突破800美元大关,创下历史新高,值得投资者密切关注。DYOR,把握加密市场新动态。
    矿业百科
    2025-03-07 10:20:07
    2025年3月7日瑞波币市场行情呈现出不同态势。币界网数据显示,截至18:18,瑞波币兑人民币价格为18.70元,涨幅3.99%,市值达10809.5亿,24H波幅8.83% 。区块链网不同时间报道的日内涨幅有别,17:34时跌破2.8002美元/枚,日内跌 -3.51% ;18:30时跌破2.2494美元/枚,日内跌 -3.57%。瑞波币作为专注跨境支付的加密货币,其价格受支付网络合作、监管等多因素影响,投资者需综合考量。
    交易所百科
    2025-03-07 21:36:20
    在当今蓬勃发展的加密领域中,WEN平台与SUPERf交易所备受关注。WEN平台以其独特的创新模式和先进技术,为用户提供了全新的体验和机遇。而SUPERf交易所凭借其高效的交易系统和丰富的交易品种,吸引了众多投资者的目光。本文将深入剖析WEN平台与SUPERf交易所的特点、优势以及未来发展趋势,为你全面呈现这两个在加密领域具有重要影响力的存在。无论你是加密领域的新手还是资深从业者,都能从中获取有价值的信息,更好地了解这两个平台的发展动态和潜力,助力你在加密世界中做出更明智的决策。
    钱包知识
    2025-03-04 09:15:47
    在加密货币市场不断发展的今天,PROM杠杆与ISLM交易平台成为了众多投资者关注的焦点。PROM作为驱动Prom生态系统的原生代币,其杠杆交易模式为市场带来了更多的可能性。此前币安曾上线PROMUSDT永续合约,最高支持75倍杠杆。而ISLM交易平台在市场中也有着独特的地位,它为投资者提供了丰富多样的交易选择。对于投资者来说,了解PROM杠杆的特点和ISLM交易平台的规则,有助于更好地制定投资策略,在加密货币的浪潮中把握机遇,实现自己的投资目标。深入研究这两者,能够帮助投资者在复杂多变的市场环境中做出更明
    交易所知识
    2025-03-04 09:45:51
    在加密货币的热潮之下,ALPINE交易所官网与DLCh平台吸引了众多投资者的目光。ALPINE作为币安开发的一级方程式(F1)相关代币的粉丝代币,其官网承载着粉丝参与投票会议、NFT质押等诸多活动的功能,也为粉丝提供了与车手见面、获得签名商品等独特机会。而DLCh平台在数字资产交易领域也有着自己独特的定位。然而,在这看似机遇无限的背后,也存在着各种挑战。本文将深入探讨这两个平台的特点、优势以及可能面临的风险,为广大投资者和加密爱好者提供全面的参考,帮助大家更好地了解和评估这两个平台在加密市场中的地位和潜力
    交易所知识
    2025-03-03 20:57:42
    “信任是地球上最强大的经济力量之一。”—— 查理·芒格
    比特币新闻
    2025-05-21 11:31:31
    在加密货币领域不断发展的当下,AUDIO交易平台与MODEn交易备受关注。AUDIO交易平台围绕支持音频和音乐内容的AUDIO币展开,旨在构建去中心化音乐平台,促进创作者与听众公平透明交流。而MODEn交易也有其独特的运行模式和市场定位。本文将深入探究这两者的特点、优势以及面临的挑战,为投资者和爱好者提供全面的信息,帮助大家更好地了解这两个在加密领域具有潜力的交易模式,DYOR,探索加密世界的无限可能。
    区块链知识
    2025-03-03 20:53:36
    推荐专栏
    热门币种
    更多
    币种
    美元价格
    24H涨跌幅
    BTC比特币
    108,423.01 USDT
    ¥773,099.43
    -0.98%
    ETH以太坊
    4,394.91 USDT
    ¥31,337.46
    -1.48%
    USDT泰达币
    1.00000 USDT
    ¥7.13
    -0.01%
    XRP瑞波币
    2.76 USDT
    ¥19.71
    -2.8%
    BNB币安币
    861.65 USDT
    ¥6,143.90
    -0.2%
    SOL
    200.54 USDT
    ¥1,429.93
    -2.48%
    USDC
    0.99980 USDT
    ¥7.13
    0%
    TRX波场币
    0.34010 USDT
    ¥2.43
    -0.21%
    DOGE狗狗币
    0.21224 USDT
    ¥1.55
    -3.18%
    ADA艾达币
    0.80620 USDT
    ¥5.75
    -3.33%
    热搜币种
    更多
    币种
    美元价格
    24H涨跌幅
    OK币
    171.74 USDT
    ¥1,250.27
    -5.52%
    Conflux
    0.1906 USDT
    ¥1.39
    -3.49%
    Filecoin
    2.2642 USDT
    ¥16.48
    -2.46%
    Solana
    200.54 USDT
    ¥1,459.93
    -2.48%
    比特币
    108423.01 USDT
    ¥789,319.51
    -0.98%
    Livepeer Token
    6.7775 USDT
    ¥49.34
    -4.87%
    ChainLink
    23.1652 USDT
    ¥168.64
    -2.6%
    柚子
    0.4853 USDT
    ¥3.53
    -1.24%
    以太坊
    4394.91 USDT
    ¥31,994.94
    -1.48%
    火币积分
    0.6967 USDT
    ¥5.07
    0%
    币安币
    861.65 USDT
    ¥6,272.81
    -0.2%
    狗狗币
    0.21224 USDT
    ¥1.55
    -3.18%
    最新快讯
    更多
    Obita 完成超千万美元融资,元璟资本等领投
    2025-09-01 09:06:30
    WLFI关联地址将10枚WLFI跨链至BSC,或将在BSC上部署
    2025-09-01 09:06:29
    比特币官网维护者Cøbra:Knots或将取代Core成为比特币网络节点运行的参考软件
    2025-09-01 09:06:28
    Trend Research关联地址向CEX存入超950万美元山寨币,亏损近200万美元
    2025-09-01 08:56:59
    Solana新共识协议Alpenglow提案SIMD-0326已投票通过
    2025-09-01 08:47:35
    WLFI将1000万枚USDC从以太坊跨链至Solana,并购买24,394枚SOL
    2025-09-01 08:47:34
    新城发展同意发行股份募资约5000万港元用于RWA领域
    2025-09-01 08:41:08