以太坊技术升级之The Surge:提升可扩展性的关键一步

以太坊联合创始人Vitalik Buterin近期发布了一系列关于以太坊未来发展的文章,其中The Surge作为路线图的第二部分,重点讨论了以太坊的可扩展性和长期发展规划。The Surge的核心目标是将以太坊的交易处理能力提升至每秒10万笔以上,同时保持去中心化和安全性。

以太坊的核心愿景

以太坊致力于成为去中心化互联网的基础设施,通过智能合约支持复杂的去中心化应用。然而,目前以太坊在可扩展性方面存在局限,每秒仅能处理15-30笔交易,远低于传统支付网络的处理能力。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提出。

以rollup为中心的扩展方案

The Surge采用以rollup为核心的扩展策略。rollup在链下进行交易打包,再将结果提交至以太坊主网,可显著提高吞吐量。Vitalik预计rollup可将以太坊的处理能力提升至每秒10万笔以上,同时保持去中心化特性。

今年rollup取得了重要进展:EIP-4844 blobs的推出大幅增加了以太坊L1的数据带宽,多个以太坊虚拟机(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。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PeerDAS和2D DAS两种形式。PeerDAS有望增强rollup的安全性。2D DAS不仅在blob内进行随机抽样,还在blob之间进行抽样,利用KZG承诺的线性属性扩展区块中的blob集。

未来还需要进一步研究2D DAS的理想版本,并证明其安全属性。Vitalik提出了三种可能的长期路径:实施理想的2D DAS、坚持使用1D DAS以牺牲效率换取简单性,或完全转向Plasma架构。

Plasma和其他解决方案

除rollup外,Plasma作为另一种L2解决方案也受到关注。Plasma创建独立处理交易的子链,定期向主网提交摘要。虽然Plasma的开发进度落后于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进一步提高rollup和其他L2解决方案的效率。这些技术改进可能在提升以太坊吞吐量方面发挥关键作用。

跨L2互操作性的改进

当前L2生态系统面临的一个主要挑战是跨L2互操作性较弱。为改善用户体验,需要在以下方面取得进展:

• 实现特定链的地址,包含链信息
• 标准化特定链的支付请求
• 建立跨链兑换和Gas支付的开放协议
• 开发L2轻客户端,提高验证能力
• 创建共享代币桥,降低跨L2转账成本
• 实现同步组合性,提高DeFi协议效率

这些改进不仅涉及技术问题,还需要L2、钱包和L1的广泛合作。

继续扩展以太坊L1

Vitalik认为,扩展以太坊L1本身仍然十分重要。L1扩展可采取三种策略:

1. 改进技术以提高验证效率,进而提高Gas限制
2. 降低特定操作成本,在不增加风险的情况下提高平均容量
3. 实现原生Rollups,创建EVM的多个并行副本

这些策略各有权衡,需要根据具体情况选择。

去中心化与安全性的平衡

在追求可扩展性的同时,Vitalik强调必须保持以太坊的去中心化特性。与一些高性能区块链不同,以太坊的扩展策略确保任何人都可以运行节点,以真正去中心化的方式保护网络。

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变得至关重要。虽然rollup和DAS等技术已被证明有效,但仍需严格测试和迭代,特别是在广泛采用时。

The Surge的前景展望

The Surge完成后,以太坊有望实现高度可扩展性,同时保持去中心化、安全和可持续性。这一愿景不仅包括通过rollup和DAS扩展L1,还包括构建更高效的共识算法、改进开发工具以及培育蓬勃发展的dApp生态系统。

以太坊的路线图充满挑战,包括大规模实施rollup、确保L2解决方案安全性以及为量子计算时代做准备等。然而,如果成功克服这些障碍,以太坊将巩固其作为Web3核心基础设施的地位。

在快速发展的区块链领域,以太坊专注于在不牺牲去中心化的前提下提升可扩展性,这是其独特之处。The Surge的成功实施可能会在未来几年再次改变区块链技术的格局。