以太坊分片設計簡史：從Block到Blob_BLO:以太坊

來源： @protolambda推文

作者：Protolambda

從 “Block” 到 “Blob”，這其中涵義深刻。

帶有 “crosslink” 的可執行的 “分片鏈” 被淘汰了：在信標鏈中實現 EVM；使用 “數據可用性采樣” 的以 rollup 為中心的以太坊路線圖，擴容以太坊基礎層而無需增加應用環境的復雜性。但是，你如何在沒有區塊元數據的情況下調用分片內容呢？

好吧，這就是 “blob” 派上用場的地方。“Blobspace” 真是一個不錯的叫法！

讓我來分享一些以太坊分片設計的歷史吧：

分片 (或 “階段 1”) 按之前的計劃應該是在 “階段 2” (即信標鏈執行環境) 推出。但在 “階段 0” (信標鏈啟動) 之前，主網 EVM 具有優先權這一情況變得清晰，而 “階段 2” 執行層 (ewasm?) 的推出遙遙無期。

“階段 1” 的規范在信標鏈之前已經重寫了多次：

以太坊核心開發者共識會議：將為 Deneb 升級納入與測試 EIP-4788、EIP-6987:5月7日消息，Galaxy 研究副總裁 Christine Kim 發文總結第 108 次以太坊核心開發者共識會議。其中，開發者同意考慮將 EIP-4788、EIP-6987 納入 Deneb 進行測試。EIP-4788 將啟用執行層上的共識層狀態證明，以通過智能合約進行無信任驗證。此前 PR #3175 正處在格式化為 EIP 的過程中，將改為 EIP-6987，即出于安全考慮，防止罰沒（slashed）驗證節點被選為區塊提議者。開發者討論了在 Deneb 規范中引入一個額外的變量與常量，以允許執行層具有更大的彈性，以獨立于共識層調整每個區塊的最大 blob 交易數。以太坊核心開發者 Tim Beiko 提醒共識層客戶端團隊，通過 EIP-4844 引入的新 SSZ 類型應在多大程度上與即將到來的 SSZ 升級兼容或針對當前 RLP 標準進行優化，仍然不確定。Ryan 表示，目前在 EIP-4844 中使用「flat hash」的 SSZ 類型是兩頭吃虧的，因為它沒有為 RLP 格式化，但也沒有利用完整的 SSZ 序列化的優勢。開發者將在下周的 ACDE 電話會議上繼續討論這一問題。此外，信標鏈證明子網（attnet）的改造已于 5 月 4 日推出。開發者還在信標鏈 API Github 存儲庫上討論了 PR #317。

考慮到最近的 MEV-Boost 漏洞攻擊，中繼現在在通過 gossip 上廣播前會驗證區塊內容。該功能需要 Lighthouse 與 Prysm 客戶端的自定義分叉。Lighthouse 客戶端開發者 Michael Sproul 提出了一個標準查詢參數，用于在所有共識層客戶端中啟用相同的功能。Prysm 客戶端開發者 Terence Tsao 表示，在某些方面引入次功能會增加對 MEV-Boost 的依賴性，MEV-Boost 是一種用于在以太坊上賺取 MEV 的臨時軟件，應該棄用它以支持 PBS。[2023/5/7 14:48:23]

更少的分片 (1024 -> 64)

以太坊網絡24小時內銷毀3255.68 ETH，其中Scumbags銷毀229.43 ETH:7月15日消息，據Tokenview鏈上數據顯示，近24小時內，以太坊產出13751.7枚ETH，銷毀3255.68 枚ETH，24小時銷毀率23.67%。

排行榜前三名分別為：

Scumbags：0x32...327e9 （229.43 ETH）；

OpenSea: Seaport ：0x00...de581（207.97 ETH）；

Uniswap V3: Router 2（90.22 ETH）。[2022/7/15 2:14:51]

借助理想的跨分片通信 (crosslinks) 實現自由騎行

新的托管證明設計 (去掉托管部分，轉而采用罕見的故意證明丟失)

更別說更早期的分片研究工作了，實話說，那些研究都非常抽象以及雄心勃勃：跨域消息傳遞、帶有 ewasm 的執行環境、動態訪問的無狀態性、分片委員會等等都讓 L1 變得更加復雜。而 L1 已經開始僵化了。

以太坊L2網絡總鎖倉量為37.6億美元 Arbitrum占比60.61%:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至10月17日，以太坊Layer2上總鎖倉量為37.6億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約22.8億美元，占比60.61%。其次是dYdX，鎖倉量超8.57億美元，占比22.78%。[2021/10/17 20:34:58]

但是，如果 L1 只專注于解決數據問題，那么上述提到的大多數問題都轉化為 L2 的開發問題。而采樣 (sampling) 正好解決了 L1 數據問題。如果我們可以在網絡層支持額外的功能...會如何呢？

因此在 2020 年 10 月 14 日，開發者就 ”階段 1 的網絡連接問題(networking)“ 進行了一次電話會議。討論下來可以得出：gossipsub 熱度很高 + DHTs 似乎很慢。但在當時，這些為時還早 —— 每一個網絡開發者都還在忙著為信標鏈的發布做準備 (12 月 1 日！)，而且由于當時的最新情況，網絡層存在很明顯的偏向。

當時的偏向：

以太坊未確認交易4958筆:金色財經報道，據btc.com數據顯示，以太坊未確認交易4958筆。當前全網難度2354.45T，平均出塊時間為13.3S，每秒交易數約為9.19。截至目前以太坊全球均價為204.20美元，24h跌幅為1.69%。[2020/5/6]

Gossipsub = 炙手可熱，主網準備就緒 (除了一些 DoS 問題之外，沒有多大問題了。并且這些問題也在主網啟動之前發現/披露了)

Discv5 = 不完整，需要在主網啟動前從5.0 -> 5.1進行實時網絡遷移

(https://github.com/protolambda/discv5-catdog)

但方向似乎很明確：減少 L1 復雜性，信標鏈已經夠復雜了。只通過數據提高可擴展性，長期來看使用“數據可用性采樣”方案，并擁抱 L2 擴容解決方案。因此 Vitalik 將其描述為 《以 rollup 為中心的以太坊路線圖》 (中文版)。

然而，當實現者忙于信標鏈的發布時，研究人員已經忙于發布后的工作了：Vitalik/Dankrad 當時致力于一些早期的數據可用性設計草案，試圖讓實現者更加容易理解這些原理。

微博研發副總經理Tim Yang：重要的token資產不適合構建在以太坊erc20基礎之上:在數字貨幣的時代，重要的 token 資產本身是需要貨幣級別的安全程度，以太坊目前的設計更適合游戲積分之類的合約運行結果，他的看法是，重要的 token 資產不適合構建在 erc 20 基礎之上。它沒有任何貨幣安全設計的考慮。[2018/4/25]

同時，我們啟動了 Zinken、Toledo 和 Pyrmont 測試網 + 檢查更多的啟動事項 (檢查漏洞等)。并且我們嘗試跟上研究的進度，并開始針對網絡層上的東西添加設計文檔。就當時來說，關注這些問題還太早了，但 DAS (數據可用性采樣) 實在太好了，沒辦法忽視。

基于 gossipsub 的一些東西，我確實寫了一些想法，把它用于 DAS。事后看來，我現在倒認為 DHTs 比 Gossipsub 更加適合 DAS，也許除了初始分配。

當時我期望一些 DAS 的規范能夠被實現和模擬。我想這是 “blob” 首次被提到？我們確實在 “分片數據 blob” 這樣的上下文中使用過它，而且那時分片的規范中還沒出現過這個詞。

信標鏈發布之后，又有了更多的時間，然后我寫了一個草案，在 Vitalik 和 Dankrad 寫的采樣規范草案中加入了更多 typing 和網絡層的內容。將 blob 命名引入分片的規范 :)

2021 年一些事情發生了改變：為其設計的理想的 p2p 結構太復雜了，所以我轉而嘗試為它貢獻工具 (go-kzg) 和參與早期的合并工作 (rayonism)。然后在夏天再次嘗試加入分片的研究工作，而不是參與 Altair/London 升級的開發工作。

Blob 又出現了，這次它的結構更加 PBS 化 —— 聚合了 blob-構建者和 blob-提議者的 BLS 簽名。但還是太復雜了：因此，分片設計的演進方向變得主要 “以信標提議者為中心”，這樣設計使得其 “僅” 成為一個網絡層的問題。

這在某種程度上就像是對分片的第五次設計？極簡主義要舍棄掉很多東西，但結果確是美麗且強大的：更多的模塊化設計、封裝以及可選的復雜性。Rollup 引起了我的注意，尤其是 Optimism。

2022 年底，EIP 4488 (注意不要搞混了，不是 4844！) 和 4490 出現了：人們開始變得不耐煩，calldata 的成本必須快速降低以保持競爭力！倫敦升級之后的 All Core devs 上對這些話題的討論也變得很熱烈。但在我看來這是不可持續的，因為 calldata 帶有 L2 不需要的傳統開銷。

同時，Vitalik 和 Dankrad 繼續研究一些新的分片設計：更加以信標鏈為中心、只通過數據進行擴容、專注于采樣方案。我覺得 “danksharding” 在 21 年底/22 年初真正公開出來？不是很確定第一個版本是哪個了，Dankrad 一直都在研究分片。

22 年初，Vitalik 提出了兩種方法，我們可以在不使用采樣的情況下，向完整的 danksharding 發展：簡單版本和復雜版本。雖然在我看來，這其實就是 “重 EL (執行層)” 以及 “EL 和 CL 分離，更容易和未來兼容” 之間的區別。

我喜歡第二個方案，然后在 EthDenver 2022 期間，我們實現了 EIP-4844：我和 @lightclients 致力于 Geth；@asn_d6 幫助研發 KZG；@adietrichs 致力于費用市場的研究；并且都和 Vitalik/Dankrad 一起起草一份 EIP。Prysm 團隊構建了首個 CL 原型。

現在 4844 被命名為 "proto-danksharding"：實現完整分片的前提條件。但是 “blobspace” 才是真正的模因：經過許多次分片的設計迭代之后，這是比任何其他分片設計都更接近達到以太坊愿景的一個版本。

對我來說，Serenity 這個階段就是完成所有 PoS 和分片設計以及迭代更新的工作。我們已經在信標鏈以及類似于協議外 PBS 這些開發上獲得一些進展，讓我們在 PoS 方面有了一個不錯的開始。我想現在是時候對分片進行首次升級了：4844！

還有一些對未來 danksharding 的熱點：

L1 數據包含延遲對 L2 的影響被高估了。

為了獲得更多數據可用性的帶寬，值得權衡的設計空間。

Gossip 和 TCP DHTs 不好，UDP DHT 類的覆蓋很好：這都是關于輕節點的計數 (什么時候進行 discv5 擴展？)

更多 danksharding 的熱點：

采樣很大程度上依賴于良好的對等節點，希望看到更多評分優先但健壯的設計。

寧愿選擇輕量級的通信和更多的女巫，而不是缺乏 p2p 上的驗證者隱私。

ZK 可以成為未來 p2p 抗女巫的技術，但現在來說似乎還遠著。

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