以太坊:深度解讀 EIP-4844：如何降低 Layer2 費用100倍？_區塊鏈

原文作者：ChuanLin

原文來源：A&TCapital

01、引子

Vitalik?于?2022?年?11?月?5?日發布了更新后的以太坊路線圖，相比于之前?2021?年?12?月?2?日發布的路線圖，其中即將到來的?TheSurge?階段的更新無疑是最值得關注的。

如下圖所示，這一階段的更新明顯添加了更多細節——我們可以明顯看到，為了實現“基本的?Rollup?擴容”，以太坊社區提出了?EIP-4844?：Proto-Danksharding。這個提案將于?2023?年?5?月到?6?月初落地，屆時?Rollup?的費用花費將降低?100?倍，這將非常大的優化以太坊L2的用戶體驗。如此大的優化，勢必會成為Web3社區討論和關注的焦點。

原來以太坊相關的問題在哪？EIP-4844?是用什么思路和方案解決這一問題的？本文就將幫助大家簡明扼要的理解?EIP-4844?。

如果你希望跟上以太坊底層的架構更新，實時跟上社區的討論，就請不要錯過本文！

02、正文

一、EIP-4844?起源：數據可用性引起的L2費用瓶頸

中央財經大學魏鵬舉：推動文博行業數字化，深度融合區塊鏈體系:12月22日，由中國人民大學指導、該校應用經濟學院和創意產業技術研究院聯合主辦的第三屆中國文化經濟學術論壇在京舉行。中央財經大學文化經濟研究院院長魏鵬舉在會上表示，在文博數字化方面，區塊鏈的應用將越來越深入，實現文博資源由物理形態向數字時代的轉化，是數字時代永續發展的“金礦”。

魏鵬舉認為，要發揮整合文博數字資源的國家優勢，文博數字資源總體掌握在公共機構手中，要對其進行整合。同時大力推進“區塊鏈+”在文博文創領域的深度應用。以“十四五”國家文化大數據建設為契機，積極推進行業性文化數據資源的互聯互通，推動文博行業數字化工程深度，融合我國自主可控的區塊鏈體系。他介紹，區塊鏈技術激活數字文化遺產研究，數字化是解決文博保護好、傳承好和利用好的重要途徑。全球高達60%的博物館館藏品面臨缺乏專業維護、管理不善等問題，存在諸多風險。（封面新聞）[2021/12/23 7:58:55]

1.1當前有關L2與L1數據交互的基本情況

當前以太坊L2大多以?Rollup?為基本的技術路線，Vitalik?更是將以太坊的更新用”ARollup-CentricRoadmap“描述，可見?Rollup?基本已經一統L2江湖。

而?Rollup?運行的基本原理，是將一捆交易在以太坊主鏈外執行，執行完后將執行結果和交易數據本身經過壓縮后發回到L1上，以便其他人去驗證交易結果的正確性。顯然，如果其他人沒有辦法讀取數據，那就無法完成驗證。因此讓其他人能夠獲取交易原始數據這一點非常重要，它也被稱為“數據可用性”。

紅魚量化和DFORK達成深度戰略合作:據官方消息，近期，全智能AI量化平臺紅魚pro與DFORK達成深度戰略合作，共同開發數字貨幣市場。

紅魚pro是一款數字貨幣量化交易軟件。

DFORK是一個聚合性多鏈交易的去中心化清結算網絡。

紅魚量化將使用DOR多爾幣作為平臺燃料，底層公鏈系統通證DK也改為DOR，作為清結算網絡的平臺幣，DOR將在四大應用場景中使用：燃料銷毀機制，手續費回購銷毀機制，底層公鏈協議結算gas消耗機制，實體礦機算力挖礦產出DOR。DOR多爾幣總量為1.8億，DOR將在在六月份進行社區投票上線交易所。[2021/5/11 21:47:40]

而受限于以太坊當前的架構，L2向L1的傳輸的數據，是儲存在交易的?Calldata?里面的。然而，Calldata?在最初以太坊設計的時候只是一個智能合約函數調用的參數，是所有節點必須同步下載的數據。如果?Calldata?膨脹，將造成以太坊網絡節點的高負載，因此?Calldata?的費用是比較昂貴的。這也是造成當前L2費用的主要因素。

1.2問題的改進思路

讀者不妨思考一下，如果讓你來針對這個問題設計優化方案，你會朝哪個方向去做改進？

幣贏CoinW與XNFT Protocol 達成深度戰略合作:據官方消息，近日幣贏CoinW與XNFT Protocol 達成深度戰略合作，雙方將共同探索NFT領域，為用戶和市場提供更豐富、更多樣的NFT的產品和玩法。

據悉，XNFT protocol是去中心化的NFT盲盒交易協議，包含一口價交易、拍賣交易等傳統交易機制，又包含了獨創的抽簽式交易機制（即“盲盒交易機制”）等。幣贏CoinW，致力于為投資者精選優質加密資產，為用戶創造科技金融新模式。[2021/4/14 20:19:30]

其實我們可以觀察到，L2的交易壓縮數據的上傳，只是為了讓它能夠被其他人所下載驗證，并不需要被L1所執行。而?Calldata?費用之所以高，是因為它作為一個函數調用的參數，是默認可能被L1執行的，因此需要全網的節點進行同步。

這就造成了一種不匹配：打個比方，就像我明明只想把數據傳個網盤，讓有需要的其他人在一段時間內能夠去下載；結果，你卻把我的數據做了個我并不需要的全網廣播同步，強制所有人必須在限定時間內完成下載，然后反過來因為這個服務向我收取高昂的費用。這明顯是不合適、需要改進的。

那怎么改進呢？我們可以把L2傳過來的數據單獨設計一個數據類型，把它和L1的?Calldata?分開。這種數據類型只需要滿足能在一定時間內被有需要的其他人所訪問下載即可，無需做全網的同步。實際上，這點也被眾多以太坊技術社區的成員所想到了。

上海市新型產業規劃通知：推動區塊鏈等新興技術深度應用:上海市經濟和信息化委員會等部門發布關于印發《臨?港新片區創新型產業規劃》的通知：強化數字賦能，發展數據產業，探索建立安全高效的跨境數據流動機制，建設信息服務開放合作的“連接器”和“數字絲路”的樞紐口岸。推動數據產業新技術新應用。優先發展與新片區產業融合度高、國際合作性強的工業軟件、云計算、大數據、離岸信息服務等產業，增強信息技術創新能力，大力推進基礎軟件、行業應用軟件、信息安全軟件、區塊鏈、邊緣計算等的研發應用，支持高端化數據處理、數據分析、數據挖掘等數據增值服務。

以智能制造為引領，以主攻高端、精密提升、拓展服務、智能升級為重點，打造世界級智能制造產業中心。著力開展智能制造模式示范。推動5G、人工智能、區塊鏈等新興技術深度應用，在民用航空、汽車、海工、醫藥等領域試點示范智能制造新模式，加快建立以狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升為特征的智能制造系統，打響新片區“智能制造”品牌。（上海市經濟和信息化委員會官網）[2020/9/24]

EIP-4844?的改進，其實就是圍繞著這個脈絡進行的。

二、EIP-4844?的核心：帶?Blob?的交易

如果用一句話來概括?EIP-4844?究竟做了什么，那就是：引入了”攜帶?blob?的交易“這一新的交易類型。Blob?就是上文提到的，為L2的數據傳輸所專門設計的數據類型。

動態 | 《2018國內外石油科技發展與展望》在京發布 高度關注與區塊鏈等深度融合:據人民網報道，11月16日，國家高端智庫建設試點單位中國石油經濟技術研究院在北京發布《2018國內外石油科技發展與展望》。《展望》高度關注石油工業與大數據、人工智能、虛擬現實、物聯網、區塊鏈等新技術，以及納米、石墨烯等新材料的深度融合，認為這些新技術、新材料將助力石油工業向數字化、智能化轉型。[2018/11/17]

因此，將有關?blob?的細節理解清楚，就可以說基本搞明白了?EIP-4844?。

2.1Blob?的本體：一個用于放置L2壓縮數據的“大數據塊“，存在共識層的節點中

Blob?這個名字，其實是?BinaryLargeObject?的簡稱，直譯”二進制大數據塊“。它被設計出來，就是為了承載L2的原始交易壓縮數據，相當于之前L2的這些數據放到?Calldata，現在就放到?Blob?里面。相比于?Calldata，Blob?的數據大小可以非常大，高達?125?KB。

Blob?是由共識層的節點進行存儲的，而不是像?Calldata?那樣在會直接上主鏈，這也帶來了?Blob?的兩個核心特點：

不能像?Calldata?那樣被?EVM?所讀取

有生命周期，在?30?天之后將被刪除

更細節一點的來說，Blob?本身，是一個由?4096?個元素所構成的向量。這個向量每個維度都是一個可以非常大的數字，取值范圍在?0?到?52435875175126190479447740508185965837690552500527637822603658699938581184513?之間——這個非常大的數字是一個質數，它是和橢圓曲線密碼學算法相關的。

而這個向量的每個維度的數字，可以把它看做是一個不高于?4096?階的有限域多項式的各個系數，比如第?i?維的數字就是?w^i?前面的系數，其中?w?為常數且滿足?w^?4096=1?。這個結構設計，是為了方便?KZG?多項式承諾的生成。

2.2與?Blob?相關的架構設計：Sidecar

在理解?Blob?架構之前，先需要說明一個概念：ExecutionPayload。在以太坊合并之后，分出了?ConsensysLayer?和?ExecutionLayer，它們分別負責兩個主要功能:前者負責PoS共識，后者執行EVM。而?ExecutionPayload?可以簡單認為是?EL?層里面普通的L1交易。

Blob?和現在以太坊架構的融合，可以類比為摩托車本體和摩托車挎斗之間的關系，就像這樣：

Sidecar是一個官方比喻。它的含義，其實就是?Blob?的運轉雖然依賴于主鏈，但某種程度上也平行于主鏈、具備相當的獨立性。

如下圖所示，接下來就讓我們來過一遍?Blob?相關的執行流程，以更好的理解這一比喻：

首先，L2Sequencer?確定交易，將交易的結果和相關證明和數據包傳到L1的交易池中

L1的節點看到了交易，它會在新的區塊提議里面執行相關交易并進行廣播；但在廣播的時候，它會把?Blob?分離出來留在共識層?CL?中，并不會把它放到執行層的新區塊里面

其它L1節點會收到了新的區塊提議和交易結果。如果它們有需要成為L2驗證者，它們可以去?BlobsSidecar?下載相關的數據。

下圖是從另一個角度對?Blob?生命周期的闡述，我們可以清晰地看到?blob?數據不會上L1主鏈，只會存在共識層節點之中，并且它有著不一樣的生命周期。

因此，這也不難理解為什么?Blob?無法被?EVM，也就是L1的智能合約所直接讀取：能被讀取的都是被傳到執行層的東西，既然?Blob?僅僅留在共識層，那么肯定就沒有這個功能了。而事實上，這種分離，也正是?Rollup?費用能因此降低的原因。

2.3Blob?的存儲：新的?FeeMarket

前文提到，Blob?數據將存在共識層節點之中，并且具備生命周期。但顯然這種服務也不是免費的，因此它將會帶來一個獨立于L1Gas?費的新費用市場，這也是?Vitalik?所倡導的?Multi-dimensionalFeeMarket。這個?FeeMarket?的相關細節還在迭代完善之中，詳見?Github?的相關討論與更新：https://github.com/ethereum/EIPs/pull/5707?

另外，如果節點層面只能短期存儲這些數據，那么如何實現長期的儲存呢？對此，Vitalik?表示解決方案其實很多。因為這里的安全假設要求不高，是”?1ofN?信任模型“，只需有人能夠完成真實數據的存儲即可。在大的存儲硬件只需要?20?美元每?TB?的當下，每年?2.5?TB?的數據存儲對于有心人而言只是小問題。另外，其它各種去中心化存儲解決方案也會是一種選擇，不過?Vitalik?在這里并沒有提到具體的項目。

三、EIP-4844?的影響

在架構層面，EIP-4844?引入了新的交易類型Blob-carryingTransaction，這是以太坊第一次為L2單獨構建數據層，也是之后?FullDanksharding?實現的第一步。

在經濟模型層面，EIP-4844?將為?blob?引入新的?FeeMarket，這也會是以太坊邁向?Multi-dimensionalMarket?的第一步。

在用戶體驗層面，用戶最直觀的感知就是L2費用的大幅降低，這個底層的重要改進，將為L2以及其應用層的爆發提供重要基礎。

四、EIP-4844?后的展望：FullyDanksharding

目前，EIP-4844?已經明確包含在以太坊上海升級系列之中，按照目前社區成員給出的時間表，預計將于明年?5?月至六月初完成。

而?EIP-4844?只是”Proto-Danksharding“，意為?Danksharding?的原型。完整版?Danksharing?的構想如下圖所示，每個節點都可以直接通過數據可用性采樣，實現對L2數據正確性的實時驗證。這將會進一步提高L2的安全性和性能。

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