坎昆升級：繼上海升級之後的又一個裏程碑

2023-09-20 16:09:24

坎昆升級簡介

Cancun 是基於上海升級基礎之上的以太坊執行層的額外升級，第一步已經於今年 4 月 12 日的上海升級中完成，而 Deneb 則代表了以太坊共識層的升級。該升級包括備受期待的 EIP-4844，又被稱為 Proto-DankSharding，此功能將為全面的 DankSharding 的實施奠定重要的基礎。

DankSharding

信標鏈的推出和合並的實施是以太坊整個框架圖升級的前兩部分，而 DankSharding 是第三部分，也是重頭戲。這個新設計的結構，將完全取代核心團隊最初提出的引入 64 條分片鏈的想法。

DankSharding 並非去允許主鏈進行更多交易，而是專注於增加 rollup 的數據可用性。Rollup 是將區塊鏈交易捆綁在一起並對其進行處理的二層技術。任何 rollup 操作員都可以處理一批交易，並向主鏈提交結果和證明。使用 optimistic 或 ZK 等特定的 rollup 技術，網絡中的其他驗證者或智能合約可以對結果進行審查。

目前主流的以太坊二層擴展協議包括 Optimism，Arbitrum，Metis, zkSync Era 和 Scroll 等。為了幫助以太坊網絡开啓長期過渡到完整 DankSharding 的進程，EIP-4844 今年將引入許多關鍵執行層組件。

Proto-DankSharding

EIP-4844 又被稱為 Proto-DankSharding，是以太坊开發者 Protolambda 和 Dankrad Feist 提出的以太坊網絡臨時升級。在 EIP-4844 問答頁面上，以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 將 Proto-Danksharding 描述為「stopgap」解決方案，它將在完整的分片實施之前大大降低 rollup 的 gas 費。

EIP-4844 是圍繞着 Rollup 展开的擴容方案，也是以太坊擴容之路的第一步。在未升級之前，rollup 數據被永久儲存於以太坊之上，儲存費用昂貴，用戶為 rollup 支付的交易成本 90% 是由於該儲存成本導致。

為此，EIP-4844 引入了一種全新的交易類型——Blob Transaction，數據將遷移到「Blob」之被臨時儲存，儲存時間大概為 1 個月，過後數據將被刪除。要想將長期數據儲存則由其他服務商根據實際需要進行儲存。

Shard blob 交易

剛剛說到，EIP-4844 引入了一種被稱為「blob 攜帶交易」的交易類型。Blob（二進制大型對象）是「binary large objects」的縮寫，代表 125 KB 有效載荷數據。要創建一個 blob 攜帶交易，rollup 需要將其數據提交給 blob 並將其附加到區塊上。一個 blob 攜帶交易最多可以包含兩個 blob。此外，為了鼓勵此類交易，升級將實施多維的 EIP-1559 費用市場。此功能將基於供需來為 blob 攜帶交易引入可變的 gas 費用。

Blob 攜帶交易的主要好處是成本效益。當前，rollup 通過 CallData 永久將交易數據存儲在以太坊的區塊鏈上。但是，blob 數據比 CallData 便宜得多，因為它不會永遠保存在執行層上（以太坊虛擬機）。取而代之的是，信標節點將其存儲在共識層中，並且一個月或者一年後，blob 會被刪除。這個過程類似於清除筆記本電腦或設備的緩存數據。

Blob 雖然由 EIP-4844 引入，但將與最終分片中使用的格式完全兼容。在 EIP-4844 中，每次 rollup 交易最多包含 2 個 blob，每個區塊包含 8–16 個 blob，約為 1MB 至 2MB。在完整的分片場景中，可以將 blob 進一步擴展到 16MB 至 32MB。

也就是說，當 Blob 通過 Proto-DankSharding 成為以太坊協議的一部分之後，將在以太坊區塊中添加更多的 Blob，此時以太坊的吞吐量將又一次大幅擴展，同時交易成本也會下降。

在交易過程中，名為 KZG 的多項式方案（以其創作者 Kate，Zaverucha 和 Goldberg 的名字命名）將驗證發布在 blob 中的交易數據。像其他零知識驗證系統一樣，KZG 可以在無需披露 blob 中的全部內容的前提下進行驗證。

坎昆升級的核心：EIP-4844

根據 6 月份的以太坊執行層核心开發者會議，坎昆升級包含了 5 個 EIP，旨在增加更多的數據存儲和降低費用。升級的核心內容為 EIP-4844，該 EIP 旨在通過以太坊節點實現鏈下數據的臨時存儲和檢索，以滿足區塊鏈應用程序的數據和存儲需求。

Devnet 測試網不斷完善

自 2022 年 10 月，以太坊开發人員就為 EIP-4844 啓動了多客戶端測試網絡，也稱為 devnet。自今年 4 月 12 日「上海升級」成功激活以來，以太坊开發者第一時間將注意力轉移到「坎昆（Cancun）升級」的籌備工作上。

確切地說，Cancun 是以太坊執行層（EL）下一次升級的名稱，而 Deneb 是對應以太坊共識層（CL）的升級名稱。在 ACDE 電話會議期間，开發人員討論了 Cancun/Deneb 升級的最終範圍，該升級將以 EIP-4844 為核心，即 blob 交易類型的實施，Deneb 的准備工作，從推出 Devnet 5 开始。

對 Devnet 5 進行了一些顯著的更改，例如執行層（EL）禁止零 blob 交易，將 blob 交易類型切換為 0x03 以及解耦 blob 和區塊。在引擎 API 更新方面，有計劃將相應的證明添加到尚未合並的 getBlobsBundleV1 上，並將「getPayloadV3」和「getBlobsBundleV1」調用合並為一個。信標鏈 API 方面，添加 blob 籤名端為可選。

今年 5 月底，以太坊社區开發人員 terence.eth 分享了第 22 次 EIP-4844 實施者電話會議內容，會議主要涵蓋三大主題：1.Deneb 引擎 API 版本控制；2. 將「data_gas_used」添加至執行標頭；3.Devnet 6 範圍和測試更新。

其中，會議已確定在 EIP-4844 更新中將「data_gas_used」添加至執行標頭，因為之前使用的 EIP1559 中，常規基本費用是使用當前標頭計算的。在 EIP-4844 中，數據 gas 計算使用父標頭而不是當前標頭，excess_data_gas 是下一個區塊的定價，而 base_fee 是當前區塊的定價。此外，會議決定為讓 Devnet 6 涵蓋「data_gas_used」更新，在「data_gas_used」轉移至 Devnet 6 之前，使用另一個從屬於 EIP4844 的測試網進行測試。

6 月底，以太坊基金會 DevOps 團隊的开發者表示，所有 EL 和 CL 客戶端團隊都通過了 Devnet 7 的相關 Hive 測試，計劃最早在 6 月 30 日或 7 月 3 日推出 Devnet 7。Devnet 7 是 EIP-4844 的專用短期測試網絡，不會測試其他代碼更改。

Devnet 7 的啓動目標為：blob 限制從 2 個上調到 3 個，最大 blob 限制則從 4 個上升至 6 個。增加 blob 容量的目標是由以太坊基金會研究員 Dankrad Feist，在進行數據實驗測試網路處理大型區塊的能力後所提出的。

目前關於 Cancun 升級進度，开發者已經同意更新 EIP-4844 的預編譯地址、EVM 指令復制內存區域（EIP-5656）的測試用例已經加入測試框架、負責共識層和執行層間的溝通的引擎 API 會面臨一些變動，Devnet 6 經過查漏補缺目前已經穩定並且同代碼的 Devnet 7 將上线並專注於 EIP-4844 的相關測試。

坎昆升級預計上线時間

今年 5 月 26 日，以太坊基金會研究員 Alex Stokes 曾表示坎昆激活的合理目標日期是 2023 年 10 月。Geth (EL) 开發人員 Lightclient 肯定了這一說法，他認為基於其當前範圍的升級至少還要 5–6 個月的時間。

6 月 9 日，以太坊核心开發者 Tim Beiko 在其社交平臺發文總結最新一次的以太坊執行層核心开發者會議（ACDE）討論內容。會議最終確定了坎昆升級包含 5 個 EIP，旨在增加更多的數據存儲和降低費用。

其中核心內容為 EIP-4844，該 EIP 旨在通過以太坊節點實現鏈下數據的臨時存儲和檢索，以滿足區塊鏈應用程序的數據和存儲需求。其他入選的 EIP 包括 EIP-1153（降低鏈上存儲數據的費用，從而改善區塊空間）、EIP-4788（改進跨鏈橋和權益池的設計）、EIP-5656（添加與以太坊虛擬機相關的次要代碼更改）以及 EIP-6780（去除可能終止智能合約的代碼）。此次會議並未對坎昆升級時間做出准確預測，但預計其將於 2023 年底前進行。

坎昆升級的目標和影響

坎昆升級的總體目標是繼續為完整數據分片網絡做准備，同時在過渡期對 rollup 進行擴展。引入 blob 攜帶交易將增加 rollup 的數據可用性，並大大降低 rollup 的成本。EIP 4844 還將包括大多數執行層邏輯和完整分片的基礎工作。此步驟將大大減少後續升級所需的實施工作。

坎昆升級激活後，用戶在使用以太坊生態系統的原生加密貨幣、應用和基於 ERC 的 token 時將會體驗到速度更快，更便宜的付款。坎昆升級是以太坊的一次重要升級，使得以太坊 L1 分片打开新的篇章，降低 L1 和 L2 之間的傳輸成本，實現更低的 gas 費和更高的 TPS，利好 L2 等相關生態，從而使「以太坊+L2」架構的競爭力進一步加強。