以太坊路線圖：合併之後，Rollup+分片是擴容關鍵

作者：Fenbushi Capital 分佈式資本
以太坊終於完成了POW轉為POS的共識迭代。合併只是以太坊路線圖中的一環，那麼，之後以太坊路線圖到底是怎麼樣的呢？首先，以太坊路線圖分為三個階段：信標鏈、合併以及分片。
它們的時間節點分別是：
信標鏈：2020年12月1號
(Rollup: Arbitrum 2021年9月份上線，Arbitrum升級版Nova於近日上線。Optimistic於2022年3月份上線。ZK-rollup目前仍在開發階段。)
合併：2022年9月15日
分片：2023年 分片方案叫做Danksharding，初級階段為Proto-Danksharding。
關於共識、執行和數據可用性 當我們回顧以太坊這台世界計算機的運行機制時，我們需要明白三個名詞：共識、執行以及數據可用性。

• 共識：共識確認了存儲在區塊鏈上權威的數據真實性。無論是POS還是POW，參與者對區塊的真實性達成了統一。
• 執行：執行則是礦工（驗證者）獲取N的狀態，再從內存池中抓取交易來更改這一狀態。這一步驟涉及到計算。
• 數據可用性：指托管在區塊鏈節點上的數據，這些需要永久保留在鏈上的數據需要相當的區塊空間。這使得區塊空間變得稀缺（區塊空間最大為1.85MB）。

以太坊路線圖中，信標鏈\&合併在共識上做出了改變；而Rollup和分片則針對的是執行和數據可用性上這兩點進行降本增效。

信標鏈\&合併

信標鏈是作為共識層存在的（以區別於主網的執行層），它的作用是用來協調和管理質押者網絡。而以太坊合併則更像是以太坊主網銜接到信標鏈新引擎的過程。共識層面從POW轉為POS使整個系統更加節能高效，也收緊了整個以太坊網絡對驗證節點的控制（因為存在懲罰機制）。未來，POW礦工會分為Builder和Proposer這兩種角色（這種分工又稱PBS）。

Builder負責打包區塊，而Proposer則負責區塊競價（在不知道區塊內容的情況下）。未來PBS這種新的分工機制對於整個POS經濟以及MEV將有較大的影響，具體影響請查閱這一篇。

《詳解以太坊合併後帶來的MEV新問題》

在9月15日的合併之後，近期最值得外界關注的是Shanghai Upgrade 。其中，以太坊核心開發者所需要開發的功能之一 是幫助質押者提取存於信標鏈上的以太坊（這部分金額值210億美金。）第二 ， 對於EVM進行升級。在過去兩年中，EVM沒有進行任何升級，部分原因是把這部分升級納入Merge中將加大開發難度。第三，ProtoDanksharding的開發，它是Danksharding的初級版本。

Shanghai Upgrade的日期目前仍尚未確定，且以太坊內部針對此次Shanghai Upgrade所要開發的功能也有所分歧。上海所包含的功能集合越複雜，升級就越複雜，升級延遲的可能性越大。

Rollup+分片

由於數據可用性層面，合併不會帶去任何改變。即以太坊不會擴容、Layer1的使用體驗依舊。這時候Rollup+分片在執行和數據可用性方面做出了改變，使得以太坊擴容得以實現。執行層面，Rollup計算被轉至鏈下處理和執行，而交易數據仍保留在主鏈上。

然而，Rollup對於數據可用性並沒有改進，這意味著Rollup上的Gas費用仍因為主網擁堵而高企。為此，分片在數據可用性上的提升主要來源於對數據的精細化分類。 新的分片模式Danksharding奠定了主要為Rollup服務的基調，開啟了以Rollup為主的（rollup-centric)路線。

Danksharding是2020年後更新的以太坊分片提案，淘汰了之前按的狀態通道、Plasma等擴容方案。Proto-Danksharding（Danksharding的初階段），Layer1向Layerer2提供了一種新的數據類型，引出了所謂的Blob數據。Blob數據可以理解為不敏感、大量瑣碎數據，與Calldata這種可調用交易數據是截然不同的數據類型。Blob數據從Calldata（可調用交易數據）中分離出來，EVM的執行無需訪問Blob，EVM只需查看對Blob的承諾。

因為在Rollup上壓縮的文件包有些可以直接解壓成可讀模式或者下載至鏈下，無需EVM訪問。由此，Blob數據處理的成本比可調用交易數據Calldata更加便宜。且存於共識層的Blobdata會在一個月之後刪除，以減少對區塊空間大小的壓力Proto-Danksharding通過細分數據類型，將數據處理精細化，由此大大減少了系統工作量。

Proto-Danksharding順帶做出了Gas費用經濟模型 的改進（這裡稱EIP4484）；即處理blob data和calldata採用不同的收費模型。比如說，你正在二層上進行某些操作時，恰好趕上了某個爆款NFT在銷售中。而你所需支付的Gas費用並不會受火爆的NFT售賣所影響。

不過Proto-Danksharding也帶來了不少挑戰，即Gas費用的計算模型更加複雜。則Builder (區塊打包者）尋求最優出價者時碰到了問題，即無法一下子識別而是需要數學公式計算來尋找最優出價者。導致這一問題的原因是Calldata和Blob都需要收取Gas，同時不能觸碰到EIP1559所規定的gas limit。這對本就趨於專業的Builder更進一步提高了要求。

Proto-Danksharding是邁向Full Sharding的重要一步。一旦Proto-Danksharding落地，客戶端執行層、Rollup開發者和用戶可以一勞永逸；因為未來Full Sharding主要發生在共識層。可以說Proto-Danksharding在邏輯層面為Full Sharding打好了基礎。

從以太坊路線圖中，可以發現這幾個規律：

1. 信標鏈+合併，是以太坊共識+執行方面的調整。這兩步分離出了信標鏈（共識層）、主鏈（執行層）的架構，同時礦工的工作由以PBS方式進行重新分配。區塊生產者趨於專業（對於機器和帶寬也有著嚴苛要求），而區塊提議者則制約區塊生產者，從而達到一種平衡。

2. 合併只是以太坊路線圖的序曲，分片+Rollup才是以太坊成為世界計算機的主章。分片為Rollup服務，Rollup承載以太坊更多敘事。尤其，分片Danksharding在數據可用性方面進行了調整，涉及到了數據的分拣處理以及Gas費用的梯度處理。

3. 與Cosmos和波卡一樣，以太坊也走上了模塊化路線。信標鏈成為了共識/信仰所在（也承擔了國庫的作用），而主鏈則類似於實時公告板（對Rollup的驗證以及區塊處理的實時更新），而Rollup則是上方不斷運轉的機器（承載所有Dapp功能）。

4. 就離最近的Shanghai Upgrade而言，它是銜接合併和分片的重要步驟。然就開發哪些功能而言，目前以太坊核心開發小組還沒有達成共識。Shanghai Upgrade的日期現在也還未確定。

相關參考
https://ethereum.org/en/upgrades/sharding/

https://decrypt.co/109766/the-ethereum-merge-is-here-what-next