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以太坊The Surge阶段解析:突破10万TPS的可扩展性之路
以太坊的扩展之路:The Surge解析
自2022年10月以来,以太坊联合创始人Vitalik Buterin发布了一系列关于以太坊未来发展的文章,涵盖了六个关键阶段:The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge和The Splurge。本文将重点解析第二阶段The Surge,探讨以太坊如何实现可扩展性提升和长期发展。
以太坊的核心愿景
以太坊的本质目标是成为去中心化互联网的基础设施。通过智能合约,以太坊支持开发复杂的去中心化应用,包括DeFi、NFT等。然而,以太坊面临可扩展性的挑战,主网每秒仅能处理15-30笔交易,远低于传统支付网络。这导致网络拥堵时gas费用高昂,限制了以太坊成为全球基础设施的潜力。The Surge正是为解决这一问题而设计。
The Surge的主要目标包括:
以rollup为核心的扩展方案
The Surge的核心是通过L2解决方案提升可扩展性,其中rollup是关键组成。以rollup为中心的路线图提出了清晰分工:以太坊L1专注于成为强大的去中心化基础层,L2承担扩展生态系统的任务。
Rollup将交易在链下打包后提交到主网,在保持安全性和去中心化的同时显著提高吞吐量。Vitalik认为rollup可将以太坊扩展至每秒10万+笔交易,这将是变革性的提升,使以太坊能够在不牺牲去中心化的前提下支持全球规模应用。
Vitalik强调,rollup不仅是临时解决方案,更是长期的扩展方案。继The Merge实现PoS转型后,rollup被视为下一个重要里程碑。2023年,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数据带宽,多个EVM rollup已进入第一阶段。每个L2作为独立分片存在,分片实现方式的多样化已成为现实。
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。在去中心化网络中,所有节点都能验证数据而无需存储或下载全部内容至关重要。DAS允许节点在不访问完整数据集的情况下验证数据,从而提高可扩展性和效率。
Vitalik强调了两种形式的DAS:PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增强rollup的安全性。2D DAS不仅在blob内随机采样,还在blob间随机采样。通过DAS,以太坊可处理更大量数据,实现更快速、低成本的rollup,同时不影响去中心化。
未来仍需进一步研究确定2D DAS的理想版本及其安全属性。Vitalik提出了几种可能的长期路径:
值得注意的是,即使决定直接在L1扩展执行,这些选择仍然存在。因为如果L1要处理大量交易,区块会变得很大,客户端需要高效验证方法,不得不使用与rollup相同的技术。
Plasma和其他解决方案
除了Rollup,早期提出的链下扩展方案Plasma也是重要的L2解决方案。Plasma创建子链独立处理交易,定期向主网提交摘要。对每个区块,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Merkle分支提取资产,即使数据可用性出现问题。
虽然Plasma的开发相对滞后于rollup,但Vitalik仍将其视为以太坊可扩展性工具包的重要组成部分。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。
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:
这些改进不仅是技术问题,也需要L2、钱包和L1的社会合作。
继续扩展以太坊L1
Vitalik认为,扩展以太坊L1本身并确保其能够支持更多用例仍然非常重要。L1扩展有三种策略:
这些策略各有权衡,需要根据具体情况选择。
去中心化和安全性
可扩展性与去中心化的平衡是Vitalik反复强调的主题。许多区块链牺牲去中心化换取高吞吐量,但Vitalik坚持以太坊必须在扩展的同时保持去中心化。Rollup和DAS被视为增加容量同时保持去中心化的方法。
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至关重要。虽然rollup已被证明有效,但仍存在风险,需要严格测试和迭代。
The Surge的前景展望
The Surge之后,Vitalik设想以太坊不仅可扩展,还能保持完全去中心化、安全和可持续。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,培育dApp生态系统。
以太坊的路线图面临诸多挑战,如大规模实施rollup、确保L2安全性、为量子时代做准备等。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。
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使其独树一帜。如果The Surge成功,它可能在未来几年再次改变区块链技术格局。