一文讀懂坎昆升級將改進以太坊的哪些性能？

作者：西柚，ChainCatcher

編輯：Marco，ChainCatcher

坎昆升級（Dencun）可謂是2024年度以太坊網絡最值得關注的事情，也是繼去年上海升級（Shapella）後的又一大更新，預計將於2月底完成。

根據1月24日以太坊博客文章顯示，坎昆升級已於1月17日在以太坊Goerli測試網上激活，並計劃在1月30日和2月7日分別激活Sepolia測試網和Holesky測試網升級。

一旦Dencun升級在這三個測試網上順利完成運行，接下來就會在以太坊主網進行激活，預計激活時間為2月底。

由於以太坊每次升級都暗藏著眾多機會，關注以太坊升級的進程也成為加密社區的第一要事。2022年9月份，以太坊完成合併升級完成從PoW到PoS的轉變，ETH成為了通縮資產；去年5月，以太坊通過上海升級對用戶開放了質押提取功能，在升級前幾個月內，以太坊質押相關的賽道如Lido、SSV Network等LSD資產全線齊漲等。

那麼，究竟什麼是坎昆升級？這次升級將改變以太坊哪些性能？EIP-4844提案是什麼？有哪些項目和賽道將會從本次升級中受益？潛在的交易機會有哪些？

什麼是坎昆升級？

坎昆升級全稱"Cancun-Deneb"，是Cancun和Deneb這兩個升級的組合，英文簡稱為"Dencun"。中文的"坎昆升級"其實只代表了前半部分的"Cancun"而省去了Deneb部分，完整的稱呼是"坎昆-Deneb"升級。

以太坊每個升級名字對應著以太坊網絡的特定層，坎昆（Cancun）升級旨在改進以太坊執行層的性能，而Deneb升級則側重於共識層。

為了更好理解這些概念，需要先了解一下以太坊目前的架構和狀態。

在以太坊合併之前，以太坊網絡主要由"執行層和共識層"兩個部分組成，二者彼此獨立運行。

執行層主要負責處理智能合約邏輯執行的部分，也就是交易計算發生的地方，它是原來的以太坊主網，也被稱為"以太坊1.0"，其還負責維護以太坊網絡的狀態並執行以太坊虛擬機（EVM）代碼等。

執行層升級是以之前舉辦Devcon的城市命名：柏林->倫敦->上海->坎昆->布拉格->大阪->波哥大。

共識層主要確保所有交易和智能合約通過質押PoS進行驗證，使所有節點及客戶端之間實現共識，達成狀態一致，它是此前與執行層合併後形成的信標鏈（Beacon），也被稱為"以太坊2.0"。

每個共識層升級都會被賦予一顆恆星的名稱，按第一個字母順序選擇：Altair->Bellatrix->Capella->Deneb->Electra->(F)unknown。

合併後，以太坊的執行性和共識層平行運行，二者通過引擎API的接口進行通信或信息互通。引擎API允許執行客戶端向共識客戶端請求區塊信息，也允許共識客戶端向執行客戶端發送新區塊或請求執行有效性證明（Execution Validity Proof）等。

執行層的升級被稱為坎昆（Cancun），共識層的升級將被稱為Deneb，整個升級的名稱就是Cancun-Deneb。雖然即將到來的坎昆升級和Deneb升級在技術上有所不同，但它們是同時實施的，因此也喜歡使用合成詞"Dencun"來指代這種組合升級。

大幅度降低數據上鏈成本

坎昆升級是繼上海升級後，對以太坊主鏈進行的再次升級，這次升級的目的是希望解決以往被詬病的性能低、費用高、網絡擁堵等問題，通過推動以太坊擴容進程來提高主鏈TPS和降低用戶Gas費，同時增強可擴展性和安全性，提高網絡性能。

而根據Dencun升級的本次命名，可以看出這次升級將主要改進及優化以太坊網絡中執行層中的智能合約、EVM和共識層中的數據共識及狀態對齊等問題。在本次升級中，以太坊社區提出了一系列的改進方案EIPs，共有6條經過社區成員討論、測試和投票後決定實施的技術規範。

其中，EIP-4844是坎昆更新的核心，EIP-4844也被稱為proto-danksharding提案，是分片Danksharding擴容解決方案的初始版，也是一種臨時擴容解決方案。

通過實現鏈下數據的臨時存儲和訪問，降低Layer2數據發布到以太坊主網上的Gas成本，尤其是Rollup解決方案，可將其數據發布至主網的Gas費用降低至現在千分之一以下，從而降低用戶使用其網絡Gas費。

EIP-4844提案中引入了Blob交易類型，這是一種新的數據格式，幫助擴展以太坊，代表從Layer2回傳過來的數據，和Layer1以太坊主網上產生的原生數據Calldata區分。Blob攜帶的數據僅由以太坊共識層下載和存儲，但不支持執行性EVM訪問，且這個數據是有時效性的，有效期約18天。

Blob是一個外部臨時存儲，並沒有真正的把Layer2交易數據存儲到Layer1中，且定期會失效，這極大的降低了數據存儲成本。

這個過程簡單來說，Blob是以太坊主網為Layer2網絡交易等數據上鏈搭建的一個單獨的通道，在這個通道中，以太坊Layer2數據完成傳輸、存儲、驗證等服務，且Gas費以及存儲成本都是定制的，與以太坊網絡的活躍度無關。

EIP-4844的主要目標是通過使用新型的Blob數據格式攜帶交易，使以太坊的L2 Gas費降低，使向完全分片的過渡更加容易，因為所有未來的升級僅在共識層上進行。

在產品架構層面，EIP-4844引入了Blob攜帶交易，這是以太坊第一次為L2單獨構建數據層，為後續完全分片Danksharding打下基礎；

經濟模型層面，EIP-4844將為Blob引入新的費用市場，這是以太坊邁向多維市場的第一步；

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

正如StarkWare聯合創始人Eli Ben-Sasson所言，此次升級將降低所有L2的數據可用性成本。

坎昆升級還將改進以太坊網絡哪些性能？

除了EIP-4844降低Rollup數據上鏈成本外，還有提高EVM效率的EIP-6780和EIP-5656，改善質押體驗的EIP-7044，優化共識層和執行層之間通信的EIP-4788等提案。

在執行層EVM方面，EIP-6780和EIP-5656提案通過更改相關代碼功能，分別提高了智能合約安全性和處理效率。

EIP-6780通過更改智能合約中的SELFDESTRUCT操作碼功能，將其限制在一定條件下才能執行，以增強了智能合約代碼的安全性。

SELFDESTRUCT也稱自毀代碼，主要功能是自動銷毀智能合約，允許智能合約自動將自身從區塊中刪除。

當合約執行自毀操作時，合約賬戶上剩餘的以太坊會發送給指定的目標，其存儲和代碼狀態也會被刪除。雖然能在緊急情況下幫助開發人員刪除智能合約，並將合約內的餘額轉移到指定的地址，但這一特性也可能被不法分子利用，使它成為了攻擊手段。

EIP-6780提案旨在通過限制可能破壞智能合約的SELFDESTRUCT操作碼功能，降低了智能合約中的漏洞風險。比如開發者只有在自己調用該操作碼時，智能合約才會執行自毀操作，將賬戶剩餘的ETH發送給調用者等。

EIP-5656主要是對EVM代碼進行了升級微調，引入了一個名為MCOPY的新操作碼，可優化智能合約執行期間，內存中數據複製的過程及性能。MCOPY簡化了EVM數據處理過程中的操作指令，既提高了數據在EVM中移動的效率，又可降低與數據處理操作相關的Gas費。

在當前的EVM架構中，使用的現有操作碼複製大量數據段，不但操作指令過多、效率低下，成本也很高昂。在EIP-5656下，使用MCOPY複製256字節內存僅需花費27Gas，而使用先前的方法則需要96Gas，相比新提案可使Gas費降低了四分之一。

同時，更快的內存操作意味著合約的執行速度更快，開發人員也將在處理大型數據結構或涉及內存操作的複雜操作時更有優勢。

EIP-5656和EIP-6780雖沒有改變以太坊的整體方向，但通過更改或引入EVM相關操作碼，提高了以太坊開發者在智能合約方面的效率，並減少了漏洞發生。

在以太坊共識層方面，社區提出了EIP-7044和EIP-7045的提案改進驗證器和質押相關操作過程，讓以太坊質押更安全。

EIP-7044旨在簡化和改善以太坊質押的退出機制，確保鎖定在Capella（上海）升級之前簽署的自願退出永久有效。

目前，以太坊質押市場多以委託質押為主，即用戶將其持有的32ETH或倍數委託給驗證器運營商，由其負責管理運行以太坊驗證器的技術和操作。當用戶退出以太坊驗證器時需要使用驗證器的簽名密鑰簽署所謂的"自願退出"或"自願退出操作"申請，且簽署的自願驗證器退出。目前，簽署的自願退出僅對兩次升級有效，一旦Deneb升級發生將失效。這意味著，如果以太坊坎昆升級不改變這一規則，用戶想要退出質押在驗證器中的以太坊就需要聽從驗證器運營商的新規則。

EIP-7045增加以太坊區塊證明槽中的包含範圍，以降低區塊確認時間和減少以太坊用戶延遲。

此外，還有解決以太坊執行層和共識層通信的EIP-4788，和專注降低數據存儲成本的EIP-1153。

EIP-4788主要用於改善以太坊執行層和共識層的跨鏈信息互通問題，即在執行層EVM中放置了一個共識層信標鏈Beacon區塊根，即父區塊的摘要信息等，以實現在太坊主網EVM層傳遞以太坊的共識狀態，而無需依賴第三方傳遞信息和數據，消除了外部預言機提供這些數據的需要，從而減少了潛在的故障或操縱，從而改善了以太坊網絡的互操作性和穩定性。

EIP-4788本質上引入了協議級預言機，它將以太坊的共識狀態傳遞到以太坊主網，部署在以太坊主網上的智能合約和協議將不再需要可信的預言機解決方案來獲取有關以太坊共識狀態的信息。

這一變化對於Lido、Rocket Pool等流動質押協議和Eigenlayer重新抵押解決方案，及跨鏈橋特別有利，因為這些部署在以太坊主網上的智能合約，可直接訪問共識層驗證者餘額和狀態等關鍵數據，減少重新質押中的信任假設從而增強其安全性和運營效率。

EIP-1153提案專注於降低合約執行期間數據存儲的成本和優化區塊空間，使交易更具成本效益和效率。

本次坎昆升級將專注於降低Layer2網絡數據上鏈的成本、執行層EVM性能的改進和以太坊質押體驗的優化等。

關於坎昆升級的時間

按照前期以太坊ACDE會議提供的路線，坎昆升級測試將按Goerli、Holesky、Sepolia等測試網順序進行。

根據1月24日，以太坊博客發布的坎昆升級進程顯示，坎昆升級已於1月17日在以太坊Goerli測試網上激活。並計劃在1月30日和2月7日分別激活Sepolia測試網和Holesky測試網升級。

等Dencun升級在這三個測試網全部完成時，接下來就會在以太坊主網進行激活，預計激活時間為2月底。

不過，在1月18日最新一期的ACDE以太坊核心開發者電話會議中，被問及開發人員對Dencun Layer2升級的信心如何？

一位網名為"Protolambda"的Optimism L2網絡開發人員表示，Optimism團隊的目標是在幾周內開始在Goerli上進行測試。雖然Optimism團隊似乎能夠支持Dencun，但對Blob交易的基礎設施和工具的準備情況感到擔憂，另外，在Layer1以太坊主網上也有很多基礎設施需要更新。

坎昆升級會如何影響開發者、用戶？

本次坎昆升級，通過實施的EIP-4844、EIP-1153等提案優化了網絡交易吞吐量、數據存儲和區塊空間來降低以太坊的交易費用並提高處理速度，為開發者和用戶提供無縫體驗，也將為以太坊鏈上生態應用開啟新的里程碑。

另外，引入的Blob概念的推動了以太坊Danksharding分片計劃的進程，據悉，通過Proto-danksharding，預計將使以太坊的吞吐量增加100倍以上，Layer2交易成本低於0.001美元。也將Rollup系Layer2網絡Gas費降低至千分之一。

那麼，坎昆升級如何影響開發者、用戶和更廣泛的以太坊生態系統？

對於用戶來說，坎昆升級通過引入Blob來存儲和檢索鏈下數據，從而降低了Layer2網絡數據上鏈的成本，用戶可以享受到Layer2網絡的低Gas費交易及更多的鏈上用例，因為低Gas費、高吞吐量將催生更多樣化的用例，尤其是有高頻交易需求的用例，比如遊戲、衍生品類產品等。

另外按照社區目前的規劃，以太坊很快嘗試Danksharding的分片方案，如果這個方案順利，再配合Layer2等Rollup技術，以太坊的TPS將迎來巨大的提升，展開新的敘事。

對於開發者來說，EIP-4844將使開發者能夠更靈活、更創新、更多樣地開發以太坊應用。

開發者將能夠利用proto-danksharding來存儲和檢索鏈上數據，以支持更多的Layer2解決方案和應用場景。開發者還將能夠為未來的完整danksharding做好準備，從而利用更多的碎片資源和功能。

EIP-6780和EIP-5656等提案的改進，將會為開發者提供一個更高效的、成本更低的智能合約的部署以及開發平台，讓其有更多時間專注於產品上而不是基礎設施的性能改進上。

對Rollup系網絡性能的優化，讓開發人員處理高頻、複雜交易的場景成為現實，這將使開發者在智能合約或DeFi應用中集成更複雜的功能。

對於以太坊生態，首先，坎昆升級優化了以太坊Layer2網絡性能，將推動其鏈上應用的繁榮、帶動生態的爆發。另外，在數據儲存和數據可用性方面的優化將推動DA和去中心化存儲等應用的發展，質押體驗的改進有利於LSD及LSDfi應用的發展等。

接下來，ChainCatcher將盤點《坎昆升級利好的項目有哪些？》其中內容包括：Rollup系Layer2網絡、用於構建Layer2網絡的Raas服務商、解決數據可用性的DA層及LSD和重質押賽道等項目。