以太坊 Dencun 升級與潛在機會

2024-02-19 17:02:06

撰文：Biteye 核心貢獻者 Fishery Isla

文章來源Techub News專欄作者

以太坊網絡升級 Dencun 測試網版本在 2024 年 1 月 17 日上线了 Goerli 測試網，1 月 30 日成功上线了 Sepolia 測試網，Dencun 升級離我們越來越近。

再經歷一次 2 月 7 日的 Holesky 測試網升級之後，就會是主網升級，目前坎昆升級主網上线已經正式確定在 3 月 13 日。

每次以太坊升級幾乎都會伴有一波主題行情，追溯以太坊的上一次還是 2023 年 4 月 12 日的上海升級，POS 相關的項目都受到了市場的追捧。

如果按照先前經驗，本次 Dencun 升級也會有提前布局的機會。

而由於 Dencun 升級背後涉及的技術內容比較晦澀，並不能像 Shanghai 升級那樣用一句話 “以太坊從 PoW 轉向 PoS” 一言以蔽，難以抓住布局的重點。

因此，本文將用通俗易懂的語言去解釋 Dencun 升級的技術細節，為讀者梳理本次升級與數據可用性 DA 和 Layer 2 等賽道之間的脈絡。

01EIP 4484

EIP-4844 是本次 Dencun 升級中最重要的提案，標志着以太坊在以去中心化方式擴展的道路上邁出了切實而重要的一步。

通俗來講，目前以太坊二層需要將二層發生的交易提交到以太坊主網的 calldata 之中，供節點驗證二層網絡出塊的有效性。

這樣做帶來的問題是，雖然交易數據已經被盡可能的壓縮，但二層龐大的交易量再乘以以太坊主網高昂儲存成本基數，對於二層節點和二層用戶來講依舊是一筆不小得开銷。光是價格因素，就會讓二層失去大量用戶，流向側鏈。

而 EIP 4484 建立了一個更為便宜的新型的儲存區域 BLOB（Binary Large Object ，二進制大型對象），並用一種可以指向 BLOB 存儲空間的名為 "BLOB-Carrying Transaction" 的新交易類型來替代升級之前需要存入 calldata 的交易數據，幫助以太坊生態二層實現節約 Gas 成本。

BLOB 存儲便宜的原因

衆所周知便宜是要付出代價的，BLOB 數據比類似大小的普通以太坊 Calldata 成本更低的原因是，以太坊執行層（EL， EVM）實際上無法訪問 BLOB 數據本身。

相反，EL 只能訪問 BLOB 數據的引用，而 BLOB 本身的數據只能由以太坊的共識層（CL，又稱信標節點）下載和存儲，存儲起來耗費的內存與計算量遠小於普通以太坊 Calldata 。

而且 BLOB 還有一個特性，只能存儲有限的一段時間（通常為約 18 天），並不會像以太坊账本大小那樣無限膨脹。

BLOB 的存儲有效期

與區塊鏈永久的账本相反，BLOB 是暫時的存儲，其可用時間為 4096 個紀元，即大約 18 天。

過期後，大多數共識客戶端將無法檢索 BLOB 中的特定數據。但是，它之前存在的證據將以 KZG 承諾的形式保留在主網上，並且永久存儲在以太坊主網上。

為什么選擇 18 天？這是在衡量儲存成本和有效性之間的折衷方案。

首先要考慮此次升級最直觀的受益對象 Optimistic Rollups（如：Arbitrum 和 Optimism，），因為根據 Optimistic Rollups 的設定，有 7 天的故障證明（Fruad Proof）的時間窗口。

而 blob 中所存儲的交易數據，正是 Optimistic Rollups 發起挑战的時候所需要的資料。

因此，Blob 的有效期必須要保證 Optimistic Rollups 故障證明可以訪問，為了簡單起見，以太坊社區選擇了 2 的 12 次冪（4096 個紀元由 2^12 推導而來，一個紀元大概 6.4 分鐘）。

BLOB-Carrying Transaction 與 BLOB

理解這兩者之間的關系，對於理解 BLOB 在數據可用性（DA）方面的作用十分重要。

前者是 EIP-4484 提案的整體，是一種新型交易，而後者可以理解成一種針對 layer 2 臨時存儲交易的位置。

兩者關系可以理解為，前者中的大部分數據（layer2 交易數據）存儲在後者之中。而剩下的數據也就是 BLOB 數據的承諾（Commitment）則會存在主網的 calldata 之中。也就是說，承諾是可以被 EVM 讀取的。

可以將 Commitment 想象為將 BLOB 中的所有交易構建成一個 Merkle 樹，然後只有 Merkle 根也就是 Commitment 可以被合約訪問。

如此做可以巧妙的實現：雖然 EVM 無法得知 BLOB 的具體內容，但 EVM 合約可以通過知曉 Commitment 進而可以驗證交易數據的真實性的目的。

02BLOB 與 Layer2 的關系

Rollup 技術通過將數據上傳到以太坊主網來實現數據可用性（DA），但這並不是為了讓 L1 的智能合約直接讀取或驗證這些上傳的數據。

上傳交易數據到 L1 的目的，僅僅是為了讓所有參與者都可以查看這些數據。

在 Dencun 升級以前，如上文所述，Op-rollup 會將交易數據作為 Calldata 發布到以太坊。所以任何人都可以使用這些交易信息來復現狀態，驗證二層網絡的正確性。

不難看出，Rollup 交易數據需要便宜 + 公开透明，Calldata 並不是為二層專門存放交易數據的好地方，而 BLOB-Carrying Transaction 才正是為 Rollup 量身定制的。

讀到這裏，可能大家心裏有個疑問，這種交易數據看起來並不重要，它有什么用？

其實，交易數據只有在少數情況才會用到：

對於 Optimistic Rollup，基於信任假設，有一定可能會出現不誠信問題，此時 Rollup 上傳的交易記錄才派上用場，用戶可以利用這個數據發起交易挑战（ Fraud proof）；

對於 ZK Rollup，零知識證明已經證明狀態更新是正確的，上傳數據只是為讓用戶自己計算出完整狀態，在二層節點無法正確運轉時啓用逃生艙機制（Escape Hatch，需要完整的 L2 狀態樹，最後一節會講到）。

這意味着，交易數據被合約實際使用的場景非常有限。即使在 Optimistic Rollup 的交易挑战中也只需要當場提交證明交易數據 “存在過” 的證據（狀態），而不需要那一筆交易詳情事先就儲存在主網。

所以如果我們把交易數據放在 BLOB 元素中，雖然合約無法訪問，但主網合約可以存儲這個 BLOB 的 Commitment。

將來如果挑战機制需要某一筆交易，我們只需提供該筆交易的數據，只要能對應上。這就能說服合約，並將交易數據提供給挑战機制使用。

這樣既利用了交易數據的公开透明性，也規避了把所有數據提前錄入合約的巨大 gas 成本。

通過僅記錄 Commitment，達成交易數據可驗證性的同時又極大優化了成本。這是 Rollup 技術上傳交易數據的一個巧妙且高效的解決方案。

需要說明的是，在 Dencun 實際操作之中，並沒有採用同 Celestia 類似的 Merkle 樹的方式產生 Commitment，而是採用巧妙 KZG （Kate-Zaverucha-Goldberg，多項式承諾）算法。

相比 Merkle 樹證明，生成過程 KZG Proof 的過程相對復雜，但其驗證的體積更小，驗證步驟也更簡單，但缺點是需要進行可信任設置（ceremony. ETH ereum.org 現如今已經結束）且不具防量子計算攻擊能力（Dencun 使用了 Version Hash 的方法，如果需要可以更換其他驗證方法）。

對於現在大熱的 DA 項目 Celestia ，其採用的正是 Merkle 樹變體，相比 KZG，有一定程度要依賴節點的誠信，而卻有助於降低節點之間計算資源的門檻要求，維持網絡的去中心化特徵。

03Dencun 的機會

Eip4844 為二層降本增效的同時，卻也引出了安全隱患，這也帶來新機會。

要想理解原因，我們需要聊回上文提到的逃生艙機制或者強制取款機制。

在 Layer 2 節點失能時，這種機制可以保證用戶資金安全回到主網。激活這個機制的前提是用戶需要獲得 Layer 2 完整的狀態樹。

按照正常情況，用戶只要找一個 Layer2 全節點索要數據，生成 merkle Proof ，再提交給主網的合約，以證明自己提款的正當性。

但不要忘了用戶想要啓動逃生艙機制退出 L2 恰恰是因為 L2 節點作惡，節點都作惡了，那大概率就不會從節點哪裏獲取到想要的數據。

這就是 Vitalik 常提到的數據扣留攻擊。

EIP-4844 之前，主網上記錄了永久的 Layer2 記錄，在沒有 Layer2 節點可以提供完整的鏈下狀態時，用戶可以自己部署一個全節點。

這個全節點可以通過與以太坊主網獲取 Layer 2 排序器在主網上發布的所有歷史數據，用戶就可以構造出所需的 Merkle 證明，將證明提交給主網上的合約，就能安全地完成 L2 資產撤離。

而 EIP-4844 之後，Layer 2 數據只存在以太坊全節點的 BLOB 中，18 天之前的歷史數據將被自動刪除。

因此，上一段中的通過同步主網獲取整棵狀態樹的方法不再可行，想要獲取 Layer 2 的完整狀態樹，只能通過第三方為愛發電的儲存了以太坊 BLOB 全部數據（本該 18 天自動刪除）的主網節點，或 Layer 2 原生節點（很少）。