Foresight Ventures : 坎昆升級來臨，哪些 L2 做了適配？

作者：Maggie@Foresight Ventures

TL;DR：

• 坎昆升級將於2024 年 3 月 13 日推出，EIP4844即將上線。Danksharding是以太坊路線圖的核心，這次升級是實現Danksharding的第一步。
• Ethereum L2適配EIP4844後，交易手續費大幅下降，L2的TPS成倍提高。用戶會感覺到交易速度更快、成本更低、體驗更流暢、反應更靈敏。這些L2上會有更複雜更大型的Dapp應用。
• Optimistic rollups適配EIP4844更簡單，ZK rollups適配更複雜。以太坊沒有預編譯合約支持BLS12-381橢圓曲線，導致部分ZKP驗證難度大，阻礙了ZK rollups適配EIP4844的進度。
• 橢圓曲線的問題可以通過兩種方式解決，1. 等待以太坊對BLS12-381橢圓曲線進行預編譯；2.用另一種證明方式來達到同等目的，使用以太坊預編譯支持的BN254.
• 目前，Arbitrum、Optimistic、Starknet、zkSync、Scroll、Polygon zkEVM以及新L2 Morph都在適配EIP4844。其中，Arbitrum、Optimistic 和Starknet表示坎昆升級後會實施對EIP4844的適配。Morph則率先發布了創新的zkSNARK zkEVM適配方案，這將是第一個適配EIP4844的zkSNARK zkEVM。

一、背景

2020 年，以太坊發布的 "以 Rollup 為中心的以太坊路線圖 "，以及第二年Vitalik發表的「Endgame」中描述的以太坊的最終圖景，確定了以太坊的大方向：優化以太坊的基礎層建設，為Rollup服務。

以太坊設計了Danksharding的分片技術以提高以太坊作為數據可用性層的可用性。它將顯著降低L2的交易手續費，提高Rollup的TPS，實現以太坊的大幅擴容

直至今年，以太坊坎昆-德內布（Dencun）升級終於在 2024 年 3 月 13 日推出，EIP4844即將上線，這次硬分叉可以說是以太坊實現Danksharding的第一步，是以太坊路線圖核心中的核心。 關於什麼是DA層，Danksharding的技術原理，EIP4844的內容，請參考去年我寫的一篇技術文章：DA（數據可用性）Summer 將至？https://foresightnews.pro/article/detail/33575

二、坎昆升級如何利好L2？

EIP4844引入了一種新的交易類型，稱為blob-carrying交易。每個blob-carrying交易都可以"攜帶"一個 Blob 列表 。Blob 是一個數據包，大約 125 KB。Blob存儲的時間很短，僅4096個epoch，略多於18天。

1. L2交易手續費大幅下降。由於Blob不需要永久存儲，Blob相比於區塊空間更大更便宜。Blob 可以在相同的 gas 消耗下存儲比 Calldata 多 10 倍的數據。適配了EIP4844的Rollup可以將交易數據存儲在 Blob 中，將交易費用降低一個數量級。
2. L2的TPS成倍提高。目前每個區塊目標是3個Blob，最多允許 6 個 Blob。區塊只有 90KB，而每個Blob大約125KB。引入Blob相當於為區塊額外擴展了幾倍的空間可以用來存Rollup的數據，因此Rollup的TPS也能成倍增加。且Toni和Vitalic寫的"On Increasing the Block Gas Limit"中表示，會通過增加區塊Gas limit和非零Calldata bytes的價格，實現更小、變量更少的區塊大小，從而未來可以增加更多Blob。Blob更多則存儲空間會更大。

對最終用戶而言，Ethereum L2適配EIP4844後，交易速度更快、成本更低、體驗更流暢、反應更靈敏。這些L2上會有更複雜更大型的Dapp應用。

三、L2如何適配EIP4844？

L2如何適配EIP4844呢？我們需要分Optimistic Rollup和ZK Rollup來分別討論。

Optimistic Rollups適配EIP4844

Optimistic rollup是通過欺詐證明來保證rollup執行的正確性的。即節點首先選擇相信狀態的轉換是正確的，除非有人在規定的時間段內發起欺詐證明，證明之前提交的是狀態轉換是不合法的，則該狀態轉換會被撤銷。

Optimistic Rollup適配EIP4844相對ZK rollup來說更簡單。把L2的交易都通過Blob-carrying交易提交到L1即可完成適配。此外，就是要調整欺詐證明使之適配EIP4844，這部分就可以慢慢做了。畢竟，很多optimistic rollup至今也沒上線欺詐證明。上線了欺詐證明的，發現兩年多都沒有一個欺詐證明提交。

1. L2交易提交 ：Rollup提交的時候，使用Blob-carrying交易，將Rollup數據存儲在Blob中。Blob-carrying交易的payload是rlp([tx_payload_body, blobs, commitments, proofs]) ，其中

• txpayloadbody - 是標準 EIP-2718 blob 交易的 TransactionPayloadBody。
• blobs - Blob 列表。一个交易最多包含兩個blob。
• commitments - Blob的KZG承諾列表。
• proofs - Blob和對應KZG承諾的證明列表。這個證明是會被ETH節點所驗證的。

1. 調整欺詐證明：

• 首先，證明者和挑戰者需要多輪互動等方式找到爭議點。
• 然後將爭議點提交到L1上做判定。適配EIP4844則有可能還需要證明這個爭議點的數據存儲在某個Blob上。
• 由於Blob數據大約18天後會被刪除，因此挑戰期必須在被刪除之前，這一點現在的optimistic rollups都是滿足的。一般挑戰期不超過7天。

ZK Rollups適配EIP4844

ZK rollup是通過ZKP來證明L2狀態轉換是正確的。ZK rollup適配EIP4844相對optimistic rollup來說更複雜。

1. L2交易提交：這一步Optimistic Rollup是相似的。

2. ZK證明提交：與適配前的ZK Rollup相比，除了做狀態轉換的ZKP證明以外，還需要多證明一個過程。即證明blob commitment和transaction batch是對應的，從而保證狀態轉換證明的輸入是正確的。

   打個比方：狀態轉換的ZK電路能生成計算過程a + a = b的證明。當（a=1,b=2）和（a=2,b=4）時生成的ZKP都是合法的。因此我還需要提供一個證明，證明我當時提供的輸入是（a=1,b=2）而不是（a=2,b=4）。

   這一點在適配EIP4844之前是不需要做的，因為數據就直接存儲在Calldata中可以直接讀取，確保了輸入不會被調包。用了EIP4844後，Blob數據無法直接讀取，只能通過一個新的電路來證明這一點。

   用STARK的ZK rollup(如Starknet)更容易實現這種證明機制。而這對於用SNARK的ZK rollup是存在挑戰的，原因是：EIP4844的blob commitment使用的橢圓曲線是BLS12-381，而ETH的預編譯合約只支持了BN254，由於曲線不同，導致我們難以直接在智能合約中驗證blob commitment完成證明。

3. 用SNARK的zkEVM/zkVM需要解決第2點中提到的由於曲線不匹配無法生成ZK證明的問題。

• 等待Ethereum支持BLS12-381的預編譯合約。這會很漫長。
• 採取另一種證明方式來證明。要設計新的電路，必須用預編譯合約所支持的BN254橢圓曲線。目前，我們看到Morph採用了這個方法。這也使得Morph成為第一個完成EIP4844適配的zkEVM。

Morph 的 EIP-4844 zkEVM 集成解決方案請參見：https://medium.com/@morphlayer2/morphs-solution-to-eip-4844-zkevm-integration-7f469910478f

四、有哪些L2適配了EIP4844？

Optimistic rollup適配EIP4844相對容易。

• Arbitrum將於 3 月 14 日啟動 Arb OS20 升級，以實施坎昆升級的 EIP 更改 (文章鏈接)。Arbitrum屬於Stage 1的Rollup，交易提交和欺詐證明都需要適配EIP4844，其安全性相對較好。
• Optimism於3月14日啟動Ecotone升級完成適配 (文章鏈接)。Optimistic rollup屬於是Stage 0的Rollup，目前還沒有欺詐證明，適配起來更容易，但安全性不夠高。完成適配後，Op 生態內所有的超級鏈網絡也都將從 EIP-4844 中受益。

ZK rollup中，使用STRAK和SNARK的rollup適配難度是不同的。

• 用STARK的rollup適配EIP4844更簡單，Starknet是其中的代表。
• Starknet發表了文章表示坎昆升級後會實施對EIP4844的適配(文章鏈接)。
• zkSync 已經通過Boojum升級讓zkSync完成從SNARK向STARK證明過渡。這也是為EIP4844升級做準備。Boojun是一個基於 STARK 的證明系統。(文章鏈接)
• 用SNARK的rollup適配起來相對複雜

Polygon zkEVM 預計將於 5 月上線Feijoa升級，適配 EIP-4844。(文章鏈接) Scroll則是在去年發表了一篇文章介紹了適配EIP4844的思路（文章鏈接）。 最令人印象深刻的是Morph, 他是一個Optimistic ZK Rollup，率先發布了zkSNARK zkEVM適配EIP4844的方案 ，可以說是第一個完成EIP4844的zkSNARK zkEVM的rollup （文章鏈接）。 Optimistic ZK Rollup結合了兩類Rollup的優勢。它樂觀地相信Sequencer提交的執行結果，允許對結果產生懷疑的人發起挑戰。只有在發起挑戰時，證明者才會生成ZKP來證明執行結果的正確性。它擁有Optimistic rollup的效率，又擁有ZK rollup的ZK證明的可靠性。