以太坊协议升级前景分析：The Surge

自2022年10月以来，以太坊联合创始人发布了一系列关于以太坊协议未来发展的文章，涵盖了六个主要阶段。本文将重点解析第二阶段The Surge，探讨以太坊在可扩展性和长期发展方面的规划。

以太坊的核心愿景

以太坊旨在成为去中心化互联网的基础设施。通过智能合约，它支持各种复杂的去中心化应用，如DeFi和NFT等。然而，以太坊面临可扩展性的挑战，每秒仅能处理15-30笔交易，远低于传统支付网络的处理能力。这导致网络拥堵时gas费用高昂，限制了其成为全球基础设施的潜力。

The Surge的主要目标包括:

• 实现以太坊L1+L2每秒10万+笔交易处理能力
• 保持L1的去中心化和稳健性
• 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，打造统一生态系统

以rollup为核心的扩展方案

The Surge主要通过L2解决方案提升可扩展性，其中rollup是关键。这一策略将以太坊L1定位为强大且去中心化的基础层，而由L2承担扩展任务。

Rollup在链下打包交易后提交到主网，大幅提高吞吐量的同时保持安全性和去中心化。据估计，rollup可将以太坊交易处理能力提升至每秒10万笔以上，这将使以太坊能够支持全球规模的应用。

近期，以rollup为中心的路线图取得重要进展:EIP-4844 blobs的推出大幅提升了L1的数据带宽，多个EVM rollup已进入初始阶段。每个L2作为独立分片运行，分片实现的多样化已成为现实。

数据可用性采样技术进展

数据可用性采样(DAS)是The Surge的另一关键技术，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。

目前有两种主要形式的DAS:PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增强rollup的安全性。2D DAS不仅在blob内部随机采样,还在blob之间进行采样,利用KZG承诺的线性特性扩展区块中的blob集。

DAS技术使以太坊能处理更大量的数据,实现更快速、低成本的rollup,同时不损害去中心化。未来还需进一步完善2D DAS,证明其安全属性。

Plasma与其他扩展方案

除rollup外,Plasma也是一种重要的L2扩展方案。Plasma创建独立于主链处理交易的子链,定期向主网提交摘要。即使数据可用性出现问题,用户仍可通过提取可用的最新状态来恢复资产。

虽然Plasma的开发进度落后于rollup,但仍被视为以太坊可扩展性工具包的组成部分。早期Plasma版本仅支持支付功能,但如果每个根都用SNARK验证,Plasma的功能将大大增强。

此外,改进数据压缩技术和加密证明也有助于提高rollup和其他L2方案的效率。这些技术改进对实现以太坊更高吞吐量至关重要。

跨L2互操作性改进

当前L2生态系统面临的主要挑战之一是跨L2互操作性较弱。为改善用户体验,需要在以下方面取得进展:

• 特定链的地址:地址中应包含链信息,简化跨L2发送流程
• 特定链的支付请求:标准化创建跨链支付请求的方式
• 跨链兑换和Gas支付:建立标准化的开放协议表达跨链操作
• 轻客户端:使用户能够验证交互的链,而非仅依赖RPC提供商
• 共享代币桥:创建共享的极简Rollup,实现低成本的跨L2转账
• 同步组合性:允许L2与L1之间或多个L2之间进行同步调用

这些改进不仅涉及技术问题,还需要L2、钱包和L1的协作。在标准化时机和范围方面需要谨慎权衡。

继续扩展以太坊L1

扩展L1本身对于容纳更多用例具有重要价值。L1扩展策略主要包括:

1. 改进技术以简化L1验证,提高Gas限制
2. 降低特定操作成本,在不增加风险的前提下提升平均容量
3. 实施原生Rollups,创建多个并行的EVM副本

这些策略各有利弊,需要在组合性、去中心化和复杂性等方面进行权衡。

去中心化与安全性的平衡

在追求可扩展性的同时,以太坊坚持保持去中心化。与某些高性能区块链不同,以太坊的扩展策略确保任何人都能运行节点,真正实现去中心化。

随着以太坊向以rollup为中心的未来发展,确保这些系统的无需信任性变得至关重要。虽然rollup的加密证明已被证实有效,但仍存在风险,需要严格测试和迭代。

The Surge的前景展望

The Surge完成后,以太坊有望实现高度可扩展性,同时保持去中心化、安全和可持续性。这一愿景不仅包括通过rollup和DAS扩展L1,还包括改进共识算法、开发工具,以及培育繁荣的dApp生态系统。

尽管面临诸多挑战,如大规模实施rollup、确保L2安全性等,但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。The Surge的成功可能在未来几年再次重塑区块链技术格局,展现以太坊在不牺牲去中心化前提下追求可扩展性的独特价值主张。