以太坊協議技術升級展望：The Surge 階段解析

2023年10月以來，以太坊聯合創始人發布了一系列關於以太坊協議未來發展的文章，涵蓋了以太坊路線圖的六個階段。本文將重點解讀第二階段"The Surge"，該階段主要聚焦以太坊的可擴展性和長期發展策略。

以太坊的核心願景

以太坊的本質目標是成爲去中心化互聯網的基礎設施。通過智能合約，以太坊支持復雜的去中心化應用，爲開發者提供了構建DeFi、NFT等應用的靈活平台。

然而，以太坊面臨可擴展性瓶頸。目前每秒僅能處理15-30筆交易，遠低於傳統支付網絡的性能。這導致網路擁堵時gas費用高昂，限制了以太坊成爲全球基礎設施的潛力。The Surge階段正是爲解決這一問題而設計。

The Surge的主要目標包括:

• 實現以太坊L1+L2每秒10萬+交易處理能力
• 保持L1的去中心化和穩定性
• 確保部分L2完全繼承以太坊的核心特性
• 最大化L2間的互操作性，構建統一生態系統

以 rollup 爲核心的擴展策略

The Surge階段主要通過L2解決方案來提升可擴展性，其中rollup是關鍵技術。rollup可以將交易在鏈下打包處理，再提交到以太坊主網，在保證安全性和去中心化的同時顯著提高吞吐量。

據估計，rollup有望將以太坊的交易處理能力提升至每秒10萬筆以上。這一突破性擴展將使以太坊能夠在保持去中心化的前提下支持全球規模的應用。

今年rollup戰略取得了重要進展。隨着EIP-4844的引入，以太坊L1的數據帶寬大幅提升。多個基於以太坊虛擬機的rollup已進入初始階段。每個L2都作爲獨立分片存在，實現了分片技術的多樣化。

數據可用性採樣技術發展

數據可用性採樣(DAS)是The Surge的另一個關鍵技術，旨在解決數據可用性問題。DAS允許節點在不訪問完整數據的情況下驗證數據，從而提高可擴展性和效率。

目前主要有兩種形式的DAS:PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增強rollup的安全性。2D DAS不僅在blob內抽樣，還在blob間抽樣,利用KZG承諾的線性特性擴展blob集。

借助DAS，以太坊可以處理更大量的數據，實現更快速、低成本的rollup，同時不損害去中心化。未來仍需進一步完善2D DAS的最佳實現方案，並證明其安全性。

Plasma等其他擴展方案

除了rollup，Plasma也是一種重要的L2擴展方案。Plasma通過創建子鏈來獨立處理交易，定期向主網提交摘要。雖然Plasma的發展相對滯後，但仍被視爲以太坊可擴展性工具包的組成部分。

此外，改進數據壓縮和加密證明技術也有助於進一步提高rollup和其他L2方案的效率。這些技術創新將在以太坊實現更高吞吐量的過程中發揮關鍵作用。

跨L2互操作性改進

當前L2生態系統面臨的一個主要挑戰是跨L2互操作性較弱。爲了讓用戶感受到統一的以太坊生態系統體驗，需要在以下方面進行改進:

• 實現特定鏈的地址格式
• 標準化跨鏈支付請求
• 建立跨鏈兌換和gas支付協議
• 開發L2輕客戶端
• 構建共享代幣橋
• 實現同步組合性

這些改進不僅涉及技術問題，還需要L1、L2和錢包等各方的協作。

擴展以太坊L1

擴展以太坊L1本身也很重要。主要有三種策略:

1. 改進技術以提高L1驗證效率，進而提高gas限制
2. 降低特定操作成本，增加平均容量
3. 實現原生rollup，創建多個並行EVM

這些策略各有利弊，需要權衡取舍。例如，提高gas上限可能會削弱其他優化帶來的好處。

去中心化與安全性平衡

在擴展過程中，以太坊始終堅持去中心化原則。rollup和DAS被視爲在提升容量的同時保持去中心化的方法。這確保任何人都可以參與網路運行，維護真正的去中心化。

隨着可擴展性提高，安全性責任也隨之增加。確保rollup等系統的無需信任性變得至關重要。這需要嚴格的測試和迭代，特別是在大規模採用時。

The Surge 前景展望

The Surge階段完成後，以太坊有望實現可擴展、去中心化、安全和可持續的發展。這一願景不僅包括擴展L1，還包括改進共識算法、開發者工具以及培育dApp生態系統。

雖然面臨諸多挑戰，但如果以太坊能夠克服這些障礙，它將鞏固其作爲Web3核心基礎設施的地位。以太坊專注於在不犧牲去中心化的前提下實現可擴展性，這是其獨特之處。The Surge的成功可能會再次改變區塊鏈技術的格局。