以太坊协议技术升级展望：The Surge 阶段解析

2023年10月以来，以太坊联合创始人发布了一系列关于以太坊协议未来发展的文章，涵盖了以太坊路线图的六个阶段。本文将重点解读第二阶段"The Surge"，该阶段主要聚焦以太坊的可扩展性和长期发展策略。

以太坊的核心愿景

以太坊的本质目标是成为去中心化互联网的基础设施。通过智能合约，以太坊支持复杂的去中心化应用，为开发者提供了构建DeFi、NFT等应用的灵活平台。

然而，以太坊面临可扩展性瓶颈。目前每秒仅能处理15-30笔交易，远低于传统支付网络的性能。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阶段正是为解决这一问题而设计。

The Surge的主要目标包括:

• 实现以太坊L1+L2每秒10万+交易处理能力
• 保持L1的去中心化和稳定性
• 确保部分L2完全继承以太坊的核心特性
• 最大化L2间的互操作性，构建统一生态系统

以 rollup 为核心的扩展策略

The Surge阶段主要通过L2解决方案来提升可扩展性，其中rollup是关键技术。rollup可以将交易在链下打包处理，再提交到以太坊主网，在保证安全性和去中心化的同时显著提高吞吐量。

据估计，rollup有望将以太坊的交易处理能力提升至每秒10万笔以上。这一突破性扩展将使以太坊能够在保持去中心化的前提下支持全球规模的应用。

今年rollup战略取得了重要进展。随着EIP-4844的引入，以太坊L1的数据带宽大幅提升。多个基于以太坊虚拟机的rollup已进入初始阶段。每个L2都作为独立分片存在，实现了分片技术的多样化。

数据可用性采样技术发展

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的情况下验证数据，从而提高可扩展性和效率。

目前主要有两种形式的DAS:PeerDAS和2D DAS。PeerDAS有望增强rollup的安全性。2D DAS不仅在blob内抽样，还在blob间抽样,利用KZG承诺的线性特性扩展blob集。

借助DAS，以太坊可以处理更大量的数据，实现更快速、低成本的rollup，同时不损害去中心化。未来仍需进一步完善2D DAS的最佳实现方案，并证明其安全性。

Plasma等其他扩展方案

除了rollup，Plasma也是一种重要的L2扩展方案。Plasma通过创建子链来独立处理交易，定期向主网提交摘要。虽然Plasma的发展相对滞后，但仍被视为以太坊可扩展性工具包的组成部分。

此外，改进数据压缩和加密证明技术也有助于进一步提高rollup和其他L2方案的效率。这些技术创新将在以太坊实现更高吞吐量的过程中发挥关键作用。

跨L2互操作性改进

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。为了让用户感受到统一的以太坊生态系统体验，需要在以下方面进行改进:

• 实现特定链的地址格式
• 标准化跨链支付请求
• 建立跨链兑换和gas支付协议
• 开发L2轻客户端
• 构建共享代币桥
• 实现同步组合性

这些改进不仅涉及技术问题，还需要L1、L2和钱包等各方的协作。

扩展以太坊L1

扩展以太坊L1本身也很重要。主要有三种策略:

1. 改进技术以提高L1验证效率，进而提高gas限制
2. 降低特定操作成本，增加平均容量
3. 实现原生rollup，创建多个并行EVM

这些策略各有利弊，需要权衡取舍。例如，提高gas上限可能会削弱其他优化带来的好处。

去中心化与安全性平衡

在扩展过程中，以太坊始终坚持去中心化原则。rollup和DAS被视为在提升容量的同时保持去中心化的方法。这确保任何人都可以参与网络运行，维护真正的去中心化。

随着可扩展性提高，安全性责任也随之增加。确保rollup等系统的无需信任性变得至关重要。这需要严格的测试和迭代，特别是在大规模采用时。

The Surge 前景展望

The Surge阶段完成后，以太坊有望实现可扩展、去中心化、安全和可持续的发展。这一愿景不仅包括扩展L1，还包括改进共识算法、开发者工具以及培育dApp生态系统。

虽然面临诸多挑战，但如果以太坊能够克服这些障碍，它将巩固其作为Web3核心基础设施的地位。以太坊专注于在不牺牲去中心化的前提下实现可扩展性，这是其独特之处。The Surge的成功可能会再次改变区块链技术的格局。