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玩三公技巧十大口诀(www.eth108.vip):以太坊单双游戏(www.326681.com)_周游以太:已往、现在、未来

admin2022-11-111彩客网

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原文题目:《周游以太:已往、现在、未来》

原文作者:Hakeen,W3.Hitchhiker;修订:Evelyn,W3.Hitchhiker

一、以太坊的升级蹊径图 M2SVPS


The Merge


在 The Merge 阶段,POW 共识机制将太过为 POS,信标链将合并在一起。为了便于明白,我们将以太坊结构简化为下图:

我们在这里先界说什么是分片:简朴明白就是水平支解数据库以涣散负载的历程


在转为 POS 后:区块提议者和区块验证者星散,POS 事情流程如下(凭证上图明白):

提出区块和证实提议都需要在一个 slot 内完成,一样平常是 12s。每 32 个 slot 组成一个 epoch 周期,每个 epoch 将打乱验证者排序并重新选举委员会。

合并后,以太坊将为共识层实现提议者-构建者星散(PBS)。Vitalik 以为,所有区块链的终局都将是拥有中央化的区块生产和去中央化的区块验证。由于分片后的以太坊区块数据异常麋集,出于对数据可用性的高要求,区块生产的中央化是需要的。同时,必须有一种能够维护一个去中央化的验证者集的方案,它可以验证区块并执行数据可用性采样。

矿工和区块验证星散。矿工举行区块的构建,然后将区块提交给验证者。向验证者出价投标选择自己的区块,然后验证者投票来决议区块是否有用。

分片是一种分区方式,可以在 P2P 网络中涣散盘算义务和存储事情负载,经由这种处置方式,每个节点不用认真处置整个网络的生意负载,只需要维护与其分区(或分片)相关的信息就可以了。每个分片都有自己的验证者网络或者节点网络。

分片的平安性问题:例如整个网络有 10 条分片链,损坏整个网络需要 51% 的算力,那么损坏单个分片只需要 5.1% 的算力。因往后续的改善就包罗了一个 SSF 算法,这个算法能够有用防止 51% 的算力攻击。凭证 vitalik 总结,转向 SSF 是一个多年的蹊径图,纵然现在做了大量事情,它也将是以太坊较晚推行的重大转变之一,而且远在以太坊的 PoS 证实机制、分片和 Verkle 树完全推出之后。

信标链,认真天生随机数,将节点分配给分片,捕捉单个分片的快照和其他种种功效,认真完因素片间的通讯,协调网络的同步。

信标链的执行步骤如下:

  • 信标链上的区块者(验证者)选择获胜的区块头和投标,无论区块打包者是否最终天生区块体,都将无条件获得中标费。

  • Committee(验证者中随机选取)投票确认获得的区块头。

  • 区块打包者披露区块体。

The Surge


该蹊径的主要目的是推动以 Rollup 为中央的扩容。Surge 指的是添加了以太坊分片,这是一种扩容解决方案, 以太坊基金会声称:该解决方案将进一步启用低 gas 费的二层区块链,降低 rollup 或捆绑生意的成本,并使用户更容易操作珍爱以太坊网络的节点。

该图仍然可以通过以下简图来明白:


以 zkrollup 运行原理为例:在 zkrollup 中分为排序器(sequencer)和聚合器(aggregator),排序器认真将用户生意排序,而且将其打包成批次(batch),发送给聚合器。聚合器执行生意,早年状态根(prev state root),天生后状态根(post state root),然后天生证实(proof),聚合器最后将前状态根、后状态根、生意数据,证实发送到 L1 上的合约,合约认真校验证实是否有用,生意数据存储在 calldata 内。Zkrollup 数据可用性可以让任何人能够凭证链上存储的生意数据,还原出账户的全局状态。


然则使用 calldata 的用度异常昂贵,因此整个 EIP-4844 协议(可能随时改变)提出了将生意区块的巨细改为 1~2MB,为未来的 rollup 与数据分片打下坚实基础。现在以太坊的区块巨细约莫是 60KB ~100KB,以 EIP-4844 为例,也允许以提升 10~34x 的区块巨细极限。该区块花样被称为 blob(也可以称为数据分片 data shard)。


The Scourge


该阶段 Scourge 是蹊径图的弥补,主要用于解决 MEV 的问题。那什么是 MEV?

MEV 全名 Miner Extractable Value / Maximal Extractable Value,这一看法最先应用在事情量证实的靠山下,最初被称为「矿工可提取价值(Miner Extractable Value)」。这是由于在事情量证实中,矿工掌握了生意的包罗、清扫温顺序等角色能力。然而,在通过合并过渡为权益证实后,验证者将认真这些角色,而挖矿将不再适用(此处先容的价值提取方式在这次过渡后仍将保留,因此需要更更名称)。为了继续使用相同的首字母缩写词以便确保延续性,同时保持相同基本寄义,现在使用「最大可提取价值(Maximal Extractable Value)」作为更具包容性的替换词。

套利空间包罗:

通过压缩存储空间,来获得 gas 用度的价差;

评判员抢跑:普遍的搜索 mempool 上的生意,机械在内陆执行盘算,看看是否会有利可图,若是有则用自己的地址提议相同生意,而且使用更高的 gas 费;

寻找整理目的:机械人竞相以最快的速率剖析区块链数据,从而确定哪些乞贷人可以被整理,然后成为第一个提交整理生意并自行收取整理费的人。

夹心生意:搜索人会监视内存池内 DEX 的大额生意。例如,有人想要在 Uniswap 上使用 DAI 购置 10,000 UNI。这类大额生意会对 UNI / DAI 对发生重大的影响,可能会显著提高 UNI 相对于 DAI 的价钱。搜索人可以盘算该大额生意对 UNI / DAI 对的大致价钱影响,并在大额生意之前立刻执行最优买单,低价买入 UNI,然后在大额生意之后立刻执行卖单,以大额订单造成的更高价钱卖出。

MEV 的缺陷:

某些形式的 MEV,如夹心生意,会导致用户的体验显著变差。被夹在中央的用户面临更高的滑点和更差的生意执行。在网络层,一样平常的抢跑者和他们经常介入的矿工费拍卖(当两个或更多的先行者通过逐步提高自己生意的矿工费,从而使他们的生意被打包到下一个区块),导致网络拥堵和试图运行正常生意的其他人的高矿工费。除了区块内发生的,MEV 也可能会在区块间发生有害的影响。若是一个区块中可用的 MEV 大大跨越了尺度区块的奖励,矿工可能会被激励去重新开采区块并为自己捕捉 MEV,进而导致区块链的重新组织和共识的不稳固。

大部门 MEV 是由称为「搜索者」的自力网络介入者提取的。搜索者在区块链数据上运行庞大的算法来检测盈利的 MEV 时机,而且有机械人自动将这些盈利生意提交到网络。以太坊上的 MEV 问题涉及使用机械人来行使网络生意,导致拥塞和高额用度。

The Verge


Verge 将实现「 Verkle 树」(一种数学证实)和「无状态客户端」。这些手艺升级将允许用户成为网络验证者,而无需在他们的机械上存储大量数据。这也是围绕 rollup 扩容的步骤之一,前文提到过 zk rollup 的浅易事情原理,聚合器提交了证实,layer 1 上的验证合约只需要验证 blob 内的 KZG 答应和天生的证实即可。这里简朴先容一下 KZG 答应,就是确保所有的生意都被包罗了进来。由于 rollup 可以提交部门生意,天生证实,若是使用 KZG,那么所有的生意都市被确保包罗进来天生证实。

The Verge 就是确保验证异常简朴,只需要下载 N 个字节数据,执行基本的盘算就可以验证 rollup 提交的证实。

值得一提的是,ZK rollup 有许多种方案,stark、snark 或者 bulletproof 等。各个方案对于证实和验证的方式都不尽相同,因此泛起了权衡。SNARKs 现在比 STARKs 手艺更易上手,手艺也更完善,因此许多项目刚最先都是使用 SNARKs,然则随着 STARKs 手艺上的迭代后,最终会逐渐转向抗量子攻击的 STARKs。虽然以太坊为了与 rollup 适配,EIP-4844 主要改善之一是生意花样 blob,扩大了区块容量,但现在所有的零知识证实的主要瓶颈仍然在于自身证实算法,一方面通过改善算法来解决证实问题,另一方面通过堆叠硬件来提高证实效率,也因此衍生了 ZK 挖矿赛道。有兴趣的可以转到这篇文章


The Purge


The Purge 将削减在硬盘驱动器上存储 ETH 所需的空间量,试图简化以太坊协议而且不需要节点存储历史。这样可以极大的提升网络的带宽。

EIP-4444:

客户端必须住手在 P2P 层上提供跨越一年的历史标头、正文和 recipient。客户端可以在内陆修剪这些历史数据。保留以太坊的历史是基本,信托有种种带外方式来实现这一点。历史数据可以通过 torrent 磁力链接或 IPFS 等网络打包和共享。此外,Portal Network 或 The Graph 等系统可用于获取历史数据。客户端应允许导入和导出历史数据。客户端可以提供获取 / 验证数据并自动导入它们的剧本。

The Splurge


该蹊径主要是一些琐屑的优化修复,如账户抽象、EVM 优化以及随机数方案 VDF 等。

这里提到的账户抽象(Account Abstraction,AA)一直都是 ZK 系 Layer 2 想要首先实现的目的。那什么是账户抽象?在实现账户抽象之后,一个智能合约账户也可以自动提议生意,而无需依赖「元生意」的机制(这在 EIP-4844 里被提出)。

在以太坊内,账户分为合约账户和外部账户。现在的以太坊的事务类型只有一种,必须由外部地址提议,合约地址无法自动提议事务。因此,任何合约自身状态的改变,必须依赖于一个外部地址提议的事务,无论是一个多重署名账户,照样混币器,或是任何智能合约的设置换取,都需要由至少一个外部账户触发。

无论使用以太坊上的什么应用,用户都必须持有以太坊(并肩负以太坊价钱颠簸的风险)。其次,用户需要处置庞大的用度逻辑,gas price,gas limit,事务壅闭,这些看法对用户来说过于庞大。许多区块链钱包或应用试图通过产物优化提高用户体验,但效果甚微。

以账户为中央的方案的目的是为用户确立一个基于智能合约治理的账户。实现账户抽象后的利益是:

现在的合约可以持有 ETH,直接提交包罗所有署名的事务,用户纷歧定需要为生意支付 gas 用度,完全取决于项目。

由于实现了自界说密码学,因此未来不会强制要求使用 ESCDA 椭圆曲线来举行署名,未来一台手机的指纹识别、面部识别、生物识别等手艺均可以作为署名方式。

从而显著改善了用户与以太坊的交互体验。

二、以太坊的模块化

整个以太坊现在已经泛起了模块化的趋势,执行层就是由 Layer 2 认真(如 arbitrum、zksync、starknet、polygon zkevm 等)。他们认真执行 L2 上用户的生意,而且提交证实。Layer 2 一样平常使用的是 OP 手艺 / ZK 手艺,ZK 手艺在理论上 TPS 是远高于 OP 的,现在大量生态在 OP 系,然则未来,随着 ZK 手艺的完善,会有越来越多应用迁徙到 ZK 系。该部门是对蹊径图的详细形貌与弥补为什么和怎么样。


现在以太坊只是将执行层剥脱离来,现实上,其它层级仍然混作一谈。在 celestia 的愿景中,执行层只举行两件事:对单笔生意而言,执行生意并发生状态更改;对同批次的生意而言,盘算该批次的状态根。当前以太坊执行层的一部门事情分给了 Rollup,即我们熟知的 StarkNet 、zkSync 、Arbitrum 和 Optimism。

现在无论是 optimism、polygon、starknet、zksync 等都往模块化的蹊径上探索。

Optimism 提出了 bedrock / op stack,polygon 也在研发 polygon avail 作为数据可用性层,supernets 则用以简化链的确立与共享验证者集。

结算层:可以明白为主链上的 Rollup 合约验证上文提到的前状态根、后状态根、证实的有用性(zkRollup)或诓骗证实(Optimistic Rollup)的历程。

共识层:无论接纳 PoW 、PoS 或其他共识算法,总之共识层是为了在漫衍式系统中对某件事杀青一致,即对状态转换的有用性杀青共识(前状态根经由盘算转换成的后状态根)。在模块化的语境下,结算层和共识层的寄义有些相近,故也有一些研究者把结算层和共识层统一起来。

数据可用性层:确保将生意数据完整上传到数据可用性层,验证节点能够通过该层的数据复现所有状态换取。

这里需要辨析的是数据可用性和数据存储的区别:

数据可用性与数据存储是显著差其余,前者关注的是最新区块宣布的数据是否可用,尔后者则是涉及平安地存储数据并保证在需要时可以接见它。

1、结算层上的种种 Rollup

从结算层看,现在以为 rollup 的焦点在 ZK 系。若是通过 ZK 系的 rollup 来改善 ZK 证实系统的巨细、gas 消耗、成本,再连系递归和并行处置的话就能够极大的拓展其 TPS。那么我们就先从 ZK rollup 最先。

随着以太坊扩容之路的生长,零知识证实(Zero Knowledge Proof,ZKP)手艺被 Vitalik 以为是有望成为扩容之战的终局的方案。

ZKP 的本质是让某人证实他们知道或所拥有某些器械。例如,我可以证实我拥有开门的钥匙,而无须将钥匙拿出来。证实知道某个账户的密码,而无需输入密码并冒着被露出的风险,这项手艺对小我私人隐私、加密、企业甚至核裁军都有影响。通过姚氏百万富翁问题修改版原本加深明白:这个问题讨论了两个百万富翁爱丽丝和鲍勃,他们想在不透露现实财富的情形下知道他们中的哪一个更富有。

假设公寓每月的租金为 1000 美元,若要相符出租人选的尺度,则至少要支付一个月租金的 40 倍。那么我们(租客)需要证实我们的年收入要有 4 万美元以上才行。但房主不想我们找到破绽,因此选择不宣布详细的租金,他的目的是测试我们是否相符尺度,而谜底仅仅是相符或者不相符,而纰谬详细金额认真。


现在有十个盒子,以 1 万美元为增量,符号为 10~100k 美元。每个都有一个钥匙和一个插槽。房主带着盒子走进房间毁掉 9 把钥匙,拿走标有 40k 美元盒子的钥匙。

租客年薪到达 7.5 万美元,银行署理人监视开具资产证实的文件,不写明详细资金,这个文件的本质是银行的资产声明可验证索赔文件。随后我们将该文件投入 10k~70k 的箱子中。那么房主使用 40k 的钥匙打开箱子,看到内里的可验证索赔文件时,则判断该租客相符尺度。

这内里涉及到的点包罗,声明人(银行)出具资产达标证实,验证者(房主)通过钥匙验证租客是否具有资格。再次强调,验证效果只有两个选择——具有资格和不具有资格,并不会也不能对租客详细资产数额作出要求。


我们仍然可以用下图作为明白,生意在 layer 2 上执行,在分片提交生意。layer 2 一样平常接纳 rollup 的形式,也就是在 layer 2 上将多笔生意打包成一个批次来处置事务,然后再提交给 layer 1 的 rollup 智能合约。这里包罗新旧状态根,layer 1 上的合约会验证两个状态根是否匹配,若是匹配那么主链上的旧状态根就会替换为新状态根。那若何验证批次处置后获得的状态根是准确的呢,这里就衍生出了 optimistic rollup 和 zk rollup。划分使用诓骗证实和 zk 手艺举行生意简直认以及状态根的验证。


这里的 layer 2(rollup)就相当于上文例子中的声明人(银行),其打包操作就是这份声明操作,并不会对详细数额作作声明,而是确认是否到达尺度。打包后提交给 layer 1 的就是这份可索赔的声明文件。验证新旧状态根就是房主通过钥匙验证自己期望的租客经济实力是否达标。状态根验证问题就是银行提交的声明,该若何举行声明才气使问题可信。

基于 optimistic 也就是诓骗证实的 rollup 来说,主链的 Rollup 合约纪录了该 Rollup 内部状态根换取的完整纪录,以及每个(触发状态根换取的)批次处置的哈希值。若是有人发现某个批次处置对应的新状态根是错误的,他们可以在主链上宣布一个证实,证实该批次处置天生的新状态根是错误的。合约校验该证实,若是校验通过则对该批次处置之后的所有批次处置生意所有回滚。

这里的验证方式相当于声明人(银行)提交了可验证资产声明文件,然后将资产文件所有公然到链上,而且数据也要公然到链上,其他挑战者凭证原始数据举行盘算看可验证的资产文件是否存在错误或伪造的情形,若是有问题,则提出挑战,挑战乐成则向银行索赔。这里最主要的问题就是需要预留时间给挑战者网络数据而且验证该份文件的真实性。

对于使用零知识证实(Zero Knowledge Proof,ZKP)手艺的 Rollup 来说,其每个批次处置中包罗一个称为 ZK-SNARK 的密码学证实。银行通过密码学证实手艺来天生资产声明文件。这样就不需要预留时间给挑战者,从而也就没有挑战者这一角色存在了。

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以太坊高度数据

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2、现在 ZK 系 Rollup 不及预期的缘故原由

现在 polygon 系的 hermez 已经宣布,zksync dev 主网、starknet 主网也已经上线。然则他们的生意速率似乎与我们理论上还相差过大,稀奇是 starknet 的用户能显著感知到,其主网速率慢的令人惊讶。究其缘故原由照样在于零知识证实手艺天生证实难度仍然很大,成本开销仍然很高,另有需要对以太坊的兼容性和 zkevm 性能上的权衡。Polygon 团队也认可:「Polygon zkEVM 的测试网版本也具有有限的吞吐能力,这意味着它远不是作为优化扩展机械的最终形式。」

3、数据可用性层

以太坊的抽象执行步骤如下所示:


在以太坊的去中央化历程中,我们也可以在 The Merge 蹊径图上看到——去中央化验证者。其中最主要的就是实现客户端的多样性以及降低机械的入门门槛,增添验证者的人数。因此有些机械不达标的验证者想要介入网络,就可以使用轻客户端,轻节点的运行原理是通过相近的全节点索要区块头,轻节点只需要下载和验证区块头即可。若是轻节点不介入进来,那么所有的生意都需要全节点去执行验证,因此全节点需要下载和验证区块中的每笔生意,同时随着生意量的增多,全节点承压也越来越大,因此节点网络逐渐倾向于高性能、中央化。

然则这里的问题是,恶意的全节点可以给予缺失 / 无效的区块头,然则轻节点没设施证伪,对此问题有两种设施,刚最先是使用诓骗证实,需要一个可信的全节点来监控区块的有用性,在发现无效区块后组织一个诓骗证实,在一段时间内未收到诓骗证实则判断为有用区块头。

然则这里显著需要一个可信的全节点,即需要可信设置或者忠实假设。然则区块生产者能够隐藏部门生意,诓骗证实就显著失效,由于忠实的节点,也依赖于区块生产者的数据,若数据自己就被隐藏,那么可信节点就以为提交的数据是所有数据,那么自然也不会天生诓骗证实。

Mustarfa AI-Bassam 和 Vitalik 在合著的论文中提出了新的解决方案——纠删码。接纳纠删码来解决数据可用性的问题,好比 celestia,polygon avail 均接纳的是 reed-solomon 纠删码。然则若何确保传输的数据是完整的数据呢,连系 KZG 答应 / 诓骗证实即可。

在 KZG 答应 / 诓骗证实中,能够确保区块生产者宣布完整的数据,不会隐藏生意,然后将数据通过纠删码举行编码,再通过数据可用性采样,这样就可以让轻节点准确地验证数据。

Rollup 内聚合器提交的数据都是以 calldata 形式存储在链上的,这是由于 calldata 数据相对于其它存储区域更廉价。

Calldata cost in gas = Transaction size 16 gas per byte

每笔生意主要的开销在 calldata 成本,由于在链上存储用度极其昂贵,该部门占到 rollup 成本的 80%~95% 之多。


由于这个问题,我们才提出了 EIP-4844 的新生意花样 blob,扩大区块容量,降低提交到链上所需的 gas 费。

4、数据可用性层的链上与链下

那么若何解决链上数据昂贵的问题呢?有以下几种方式:

首先是压缩上传到 L1 的 calldata 数据巨细,这方面已经有了许多的优化。

其次是降低在链上存放数据的成本,通过以太坊的 proto-danksharding 和 danksharding 来为 rollup 提供「大区块」,更大的数据可用性空间,接纳纠删码和 KZG 答应来解决轻节点的问题。如 EIP-4844。

第三个是,把数据可用性放在链下,这部门的通用方案包罗,celestia / polygon avail 等。

通过数据可用性存放的位置,我们将其分为下图所示:


Validium 的方案:将数据可用性放在链下,那么这些生意数据就由中央化的运营商来维护,用户就需要可信设置,但成本会很低,但同时平安性险些没有。之后 starkex 和 arbitrum nova 都提出确立 DAC 来认真生意数据的存储。DAC 成员都是着名且在执法统领区内的小我私人或组织,信托假设是他们不会勾通和作恶。

Zkporter 提出 guardians(zksync token 持有者)来质押维护数据可用性,若是发生了数据可用性故障,那么质押的资金将被罚没。

Volition 则是用户自己选择链上 / 链下数据可用性,凭证需求,在平安与成本之间选择。

这时刻,celestia 和 polygon avail 就泛起了。若是 validium 有链下数据可用性的需求,又畏惧去中央化水平低,从而引发类似跨链桥的私钥攻击,那么去中央化的通用 DA 方案则可以解决这个问题。Celestia 和 polygon avail 通过成为一条单独的链,来为 validium 提供链下 DA 的解决方案。然则通过单独的链,虽然提升的平安性,但响应会提高成本。


Rollup 的拓展现实上有两部门,一部门是聚合器的执行速率,另一方面则需要数据可用层的配合,现在聚合器是中央化的服务器来运行,假设生意执行的速率能到达无限大的水平,那么主要拓展逆境在于其受到底层数据可用性解决方案的数据吞吐量的影响。若是 rollup 要最大化其生意吞吐量,则若何最大化数据可用性解决方案的数据空间吞吐量是至关主要的。

再回到开头,使用 KZG 答应或者诓骗证实来确保数据的完整性,通过纠删码来拓展生意数据辅助轻节点举行数据可用性采样,进一步确保轻节点能够准确验证数据。

也许你也想问,到底 KZG 答应是若何运行来确保其数据的完整性的呢?或允许以稍微解答一下:

KZG 答应:证实多项式在特定位置的值与指定的数值一致。

KZG 答应无非就是多项式答应中的一种,能够在不给定详细新闻的情形下验证新闻。也许流程如下:

将数据通过纠删码化为多项式,将其拓展。使用 KZG 答应确保我们的拓展是有用的,且原数据是有用的。然后行使拓展可以 reconstruct 数据,最后举行数据可用性采样。


提交者(commiter)天生答应(commitment),将其与新闻绑定。

将绑定后的新闻传送给验证者,这里的 communication 方案就关系到证实规模(proof size)的巨细。

验证者(verifier),带入有限域的多个值验证是否仍然即是 a(这就是可用性采样的历程),基本原理就是验证次数越多那么准确的概率就越高。

Celestia 要求验证者下载整个区块,现在的 danksharding 则行使数据可用性采样手艺。

由于区块存在部门可用的情形,因此任何时刻我们都需要在重构区块的时刻保证同步。在区块确实部门可用时,节点之间通讯,将区块拼集出来。

KZG 答应和数据诓骗证实的对照:

可以看到 KZG 答应能确保拓展和数据是准确的,而诓骗证实引入第三方举行考察。最显著的区别是,诓骗证实需要一个时间距离来给考察者举行反映,然后再讲述诓骗,这时刻需要知足节点直接的同步,从而整个网络能够实时收到诓骗证实。KZG 则显著的比诓骗证实更快,其使用数学方式来确保数据的准确,而不需要一个守候时间。

它能够证实数据以及其拓展是准确的。然则由于一维 KZG 答应需要花费更大的资源,因此以太坊选择二维 KZG 答应。

好比 100 行 100 列,那就是 100,00 个份额(shares)。但每采样一次,都不是万分之一的保证。那么扩展四倍意味着在整个份额中至少要有 1/4 的份额不能用,你才可能抽到一个不能用的份额,才示意真正不能用,由于恢复不出来。只有在 1/4 不能用的情形下才恢复不出来,才是真正有用的发现错误,以是抽一次的概率也许是 1/4。抽十多次,十五次,可以到达 99% 的可靠性保证。现在在 15–20 次的局限之内做选择。

5、EIP-4844(Proto-Danksharding)

在 proto-danksharding 实现中,所有验证者和用户仍然必须直接验证完整数据的可用性。

Proto-danksharding 引入的主要特征是新的生意类型,我们称之为携带 blob 的生意。携带 blob 的事务类似于通例事务,差异之处在于它还携带一个称为 blob 的分外数据。Blob 异常大(~125 kB),而且比类似数目的挪用数据廉价得多。然则,这些 blob 无法从 EVM 接见(只有对 blob 的答应)。而且 blob 由共识层(信标链)而不是执行层存储。这里实在就是数据分片看法逐渐成型的最先。

由于验证者和客户端仍然需要下载完整的 blob 内容,以是 proto-danksharding 中的数据带宽目的为每个插槽 1 MB,而不是完整的 16 MB。然而,由于这些数据没有与现有以太坊生意的 gas 使用量竞争,因此仍然有很大的可扩展性收益。

只管实现全分片(使用数据可用性采样等)是一项庞大的义务,而且在 proto-danksharding 之后仍然是一项庞大的义务,但这种庞大性包罗在共识层中。一旦 proto-danksharding 推出,执行层客户端团队、rollup 开发职员和用户不需要做进一步的事情来完成向全分片的过渡。Proto-danksharding 还将 blob 数据与 calldata 星散,使客户端更容易在更短的时间内存储 blob 数据。

值得注重的是,所有事情都是由共识层更改,不需要执行客户端团队、用户或 Rollup 开发职员的任何分外事情。


EIP-4488 和 proto-danksharding 都导致每个插槽(12 秒)的耐久最大使用量约为 1 MB。这相当于每年约莫 2.5 TB,远高于以太坊今天所需的增进率。

在 EIP-4488 的情形下,解决此问题需要历史纪录到期提案 EIP-4444 (蹊径图部门有提及),其中不再要求客户端存储跨越某个时间段的历史纪录。

6、数据分片

在这里,将尽可能多的以小白的视角讲清晰以太坊扩容历程中人人都在讨论的问题。以是我们回到分片,再次强调一下对于分片的片面看法:简朴明白就是水平支解数据库以涣散负载的历程。


在这里,我们的数据分片有一个很主要的问题就是,在 PBS 中(提议者与区块构建者星散,蹊径图 The Merge 处有提及),在分片中,每个节点群只处置该分片内的生意,生意在分片间会相对自力,那么 AB 两用户处于差异分片上,相互转账该若那边理呢?那这里就需要很好的跨片通讯的能力。

已往的方式是数据可用性层分片,每个分片都有自力的提议者(proposers)和委员会(committee)。在验证者集中,每个验证者轮流验证分片的数据,他们将数据所有下载下来举行验证。

瑕玷是:

需要严密的同步手艺来保证验证者之间能够在一个 slot 内同步。

验证者需要网络所有的 committee 的投票,这里也会泛起延迟。

而且验证者完全下载数据对其压力也很大。

第二种方式是放弃完全的数据验证,而是接纳数据可用性采样的方式(该方式在 The Surge 后期实现)。这里又分为两种随机采样方式,1)区块随机采样,对部门数据分片采样,若是验证通事后,验证者举行署名。然则这里的问题是,可能会泛起遗漏生意的情形。2)通过纠删码将数据重新注释为多项式,再行使特定条件下多项式能够恢复数据的特点,来确保数据的完整可用性。

「分片" 要害就是验证者不认真下载所有数据,而这就是为什么 Proto-danksharding 不被以为是 "分片的" 的缘故原由(只管它的名字里有 "分片 sharding")。Proto-danksharding 要求每个验证者完整地下载所有分片 blob 来验证它们的可用性;Danksharding 则随后将引入采样,单个验证者只需下载分片 blob 的片断。

三、以太坊的未来之 Layer 3

被视为以太坊拓展未来的 ZK 系 Layer 2 如 zksync、starknet 都纷纷提出了 Layer 3 的看法。简朴明白就是 Layer 2 的 Layer 2。


以太坊上高昂的生意成本正在推动它(L3)成为 L2 的结算层。信托在不久的未来,由于生意成本显着降低、对 DeFi 工具的支持不停增添以及 L2 提供的流动性增添,最终用户将在 L2 上举行大部门流动,而以太坊逐渐成为结算层。

L2 通过降低每笔生意的 gas 成本和提高生意率来提高可扩展性。同时,L2s 保留了去中央化、通用逻辑和可组合性的利益。然则,某些应用程序需要特定的定制,这可能更好地由一个新的自力层提供服务:L3!

L3 与 L2 相关,就像 L2 与 L1 相关一样。只要 L2 能够支持验证者(Verifier)智能合约,L3 就可以使用有用性证实来实现。当 L2 也使用提交给 L1 的有用性证实时,就像 StarkNet 所做的那样,这将成为一个异常优雅的递归结构,其中 L2 证实的压缩优势乘以 L3 证实的压缩优势。理论上说,若是每一层都实现了例如 1000 倍的成本降低,那么 L3 可以比 L1 降低 1,000,000 倍——同时仍然保持 L1 的平安性。这也是 starknet 引以为豪的递归证实的真适用例。

这里需要用到《数据可用性层的链上与链下》部门知识。整个 Layer 3 包罗了:

Rollup(链上数据可用性),validium(链下数据可用性)。两种划分对应差其余应用需求。对价钱、数据敏感的 web2 企业可以使用 validium,将数据放在链下,这样极大的降低了链上 gas 用度,而且可以不公然用户数据实现隐私性,让企业完成自己对数据的掌控力,使用自界说的数据花样,以前企业的数据商业模式仍然能够跑通。

L2 用于扩展,L3 用于定制功效,例如隐私。

在这个愿景中,没有实验提供「二次方级可扩展性」;相反,这个客栈中有一层可以辅助应用程序扩展,然后凭证差异用例的定制功效需求星散各层。

L2 用于通用扩展,L3 用于自界说扩展。

自界说扩展可能有差其余形式:使用除 EVM 之外的其他器械举行盘算的专用应用程序,其数据压缩针对特定应用程序的数据花样举行优化的 rollup(包罗将「数据」与「证实」脱离,并用每个区块的单个 SNARK 完全替换证实)等。

L2 用于无信托扩展(rollup),L3 用于弱信托扩展(validium)。

Validium 是使用 SNARK 来验证盘算的系统,但将数据可用性留给受信托的第三方或委员会。在我看来,Validium 被严重低估了:稀奇是,许多「企业区块链」应用程序现实上可能最好由运行 validium 证实者并定期将哈希提交到链的中央化服务器来提供最佳服务。

Validium 的平安品级低于 rollup,但可以廉价得多。

对于 dApp 的开发者来说,在基础设施上可以有以下几种选择:

自己开发一个 Rollup(ZK Rollups 或者 Optimistic Rollups)

优势是你可以继续以太坊的生态(用户),另有它的平安性,然则对于一个 dApp 团队来说,Rollup 的开发用度显然过高。

选择 Cosmos、Polkadot 或者是 Avalanche

开发的用度会更低(例如 dydx 就选择了 Cosmos),然则你将失去以太坊的生态(用户),以及平安性。

自己开发一个 Layer 1 区块链

带来的开发用度和难度很高,然则却能拥有最高的控制权。

我们对比一下三种情形:

难度/用度:Alt-layer 1 > Rollup > Cosmos

平安性:Rollup > Cosmos > Alt-layer 1

生态/用户:Rollup > Cosmos > Alt-layer 1

控制权:Alt-layer 1 > Cosmos > Rollup

作为一个 dApp 的开发者,若是想继续以太坊上的平安性和流量,那就不能重新开发一条链,那只能选择 rollup。然则自己开发一个 layer 2 rollup 又异常贵,那么合适的解决方案就酿成了行使 layer 3 SDK 开发一个自己的应用专用的 Rollup(application-specific rollup),即 Layer 3。

四、Layer 2 的未来生长

由于以太坊是基于账户模子设计的,所有的用户均处在一整个状态树内,因此无法举行并行,因此以太坊自己的桎梏就让其需要剥离执行操作,将 rollup 的多笔生意合成为一笔生意,作为结算层的存在。现在所有的问题就集中在 layer 2 的吞吐量的提升上。不仅仅是用 Layer 3 可以提高生意的吞吐量,另有在 Layer 2 上执行并行处置,也可以极大提高整个网络的吞吐量。

并行化问题 starknet 也在起劲探索,虽然现在证实算法仍然是桎梏,然则预计未来将不会成为阻力。潜在的瓶颈包罗:

排序器 tx 处置:一些排序器的事情似乎天生就是串行的。

带宽:多个排序器之间的互连将受到限制。

L2 状态巨细

在 starknet 社区中,成员也提出了 aptos 的并行处置方式异常不错。就 Starknet 而言,现在也在推进排序器内部 tx 并行排序的能力。

五、总结

以太坊正在将执行层剥离,所有的行为都朝着其「全球」结算层愿景的偏向前进。现在整个以太坊虽然进度缓慢,也就是由于其整体过于重大,每次更新都牵涉了许多利益与权衡。但不能否认的是,以太坊正在履历重大变化,以太坊大量的链上流动、经济机制改善以及以太坊 2.0 可扩展性,其引领的创新 IC0、Defi、NFT 等许多器械值得以太坊社区兴奋与期待。信托随同着越来越多国家部署以太坊的节点,好比阿根廷首都政府设计在 2023 年部署以太坊验证节点,在不久的未来,以太坊真的能够实现其雄伟愿景。

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