以太坊路线图：合并之后 Rollup+分片是扩容关键

昨日以太坊终于完成了POW转为POS的共识迭代。合并只是以太坊路线图中的一环，那么，之后以太坊路线图到底是怎么样的呢？首先，以太坊路线图分为三个阶段：信标链、合并以及分片。

它们的时间节点分别是

信标链：2020年12月1号

(Rollup: Arbitrum 2021年9月份上线，Arbitrum升级版Nova于近日上线。Optimistic于2022年3月份上线。ZK-rollup目前仍在开发阶段。)

合并：2022年9月15日

分片：2023年 分片方案叫做Danksharding，初级阶段为Proto-Danksharding。

关于共识、执行和数据可用性

当我们回顾以太坊这台世界计算机的运行机制时，我们需要明白三个名词：共识、执行以及数据可用性。

共识：共识确认了存储在区块链上权威的数据真实性。无论是POS还是POW，参与者对区块的真实性达成了统一。

执行：执行则是矿工（验证者）获取N的状态，再从内存池中抓取交易来更改这一状态。这一步骤涉及到计算。

数据可用性：指托管在区块链节点上的数据，这些需要永久保留再链上的数据需要相当的区块空间。这使得区块空间变得稀缺（区块空间最大为1.85MB）。

以太坊路线图中，信标链&合并在共识上做出了改变；而Rollup和分片则针对的是执行和数据可用性上这两点进行降本增效。

信标链&合并

信标链是作为共识层存在的（以区别于主网的执行层），它的作用是用来协调和管理质押者网络。而以太坊合并则更像是以太坊主网衔接到信标链新引擎的过程。共识层面从POW转为POS使整个系统更加节能高效，也收紧了整个以太坊网络对验证节点的控制（因为存在惩罚机制）。未来，POW矿工会分为Builder和Proposer这两种角色（这种分工又称PBS）。Builder负责打包区块，而Proposer则负责区块竞价（在不知道区块内容的情况下）。

在9月15日的合并之后，近期最值得外界关注的是Shanghai Upgrade。其中，以太坊核心开发者所需要开发的功能之一是帮助质押者提取存于信标链上的以太坊（这部分金额值21亿美金。）第二， 对于EVM进行升级。在过去两年中，EVM没有进行任何升级，部分原因是把这部分升级纳入Merge中将加大开发难度。第三，ProtoDanksharding的开发，它是Danksharding的初级版本。Shanghai Upgrade的日期目前仍尚未确定，且以太坊内部针对于此次Shanghai Upgrade所要开发的功能也有所分歧。上海所包含的功能集合越复杂，升级就越复杂，升级延迟的可能性越大。

Rollup+分片

由于数据可用性层面，合并不会带去任何改变。即以太坊不会扩容、Layer1的使用体验依旧。这时候Rollup+分片在执行和数据可用性方面做出了改变，使得以太坊扩容得以实现。执行层面，Rollup计算被转至链下处理和执行，而交易数据仍保留在主链上。然而，Rollup对于数据可用性并没有改进，这意味着Rollup上的Gas费用仍因为主网拥堵而高企。为此，分片在数据可用性上的提升主要来源于对数据的精细化分类。新的分片模式Danksharding奠定了主要为Rollup服务的基调，开启了以Rollup为主的（rollup-centric)路线。

Danksharding是2020年后更新的以太坊分片提案，淘汰了之前按的状态通道、Plasma等扩容方案。Proto-Danksharding（Danksharding的初阶段），Layer1向Layerer2提供了一种新的数据类型，引出了所谓的Blob数据。Blob数据可以理解为不敏感、大量琐碎数据，与Calldata这种可调用交易数据是截然不同的数据类型。Blob数据从Calldata（可调用交易数据）中分离出来，EVM的执行无需访问Blob，EVM只需查看对Blob的承诺。因为在Rollup上压缩的文件包有些可以直接解压成可读模式或者下载至链下，无需EVM访问。由此，Blob数据处理的成本比可调用交易数据Calldata更加便宜。且存于共识层的Blobdata会在一个月之后删除，以减少对区块空间大小的压力Proto-Danksharding通过细分数据类型，将数据处理精细化，由此大大减少了系统工作量。

Proto-Danksharding顺带做出了Gas费用经济模型的改进（这里称EIP4484）；即处理blob data和calldata采用不同的收费模型。比如说，你正在二层上进行某些操作时，恰好赶上了某个爆款NFT在销售中。而你所需支付的Gas费用并不会受火爆的NFT售卖所影响。不过Proto-Danksharding也带来了不少挑战，即Gas费用的计算模型更加复杂。则Builder (区块打包者）寻求最优出价者时碰到了问题，即无法一下子识别而是需要数学公式计算来寻找最优出价者。导致这一问题的原因是Calldata和Blob都需要收取Gas，同时不能触碰到EIP1559所规定的gas limit。这对本就趋于专业的Builder更进一步提高了要求。 

Proto-Danksharding是迈向Full Sharding的重要一步。一旦Proto-Danksharding落地，客户端执行层、Rollup开发者和用户可以一劳永逸；因为未来Full Sharding主要发生在共识层。可以说Proto-Danksharding在逻辑层面为Full Sharding打好了基础。

从以太坊路线图中，可以发现这几个规律：

1. 信标链+合并，是以太坊共识+执行方面的调整。这两步分离出了信标链（共识层）、主链（执行层）的架构，同时矿工的工作由以PBS方式进行重新分配。区块生产者趋于专业（对于机器和带宽也有着严苛要求），而区块提议者则制约区块生产者，从而达到一种平衡。

2. 合并只是以太坊路线图的序曲，分片+Rollup才是以太坊成为世界计算机的主章。分片为Rollup服务，Rollup承载以太坊更多叙事。尤其，分片Danksharding在数据可用性方面进行了调整，涉及到了数据的分拣处理以及Gas费用的梯度处理。

3. 与Cosmos和波卡一样，以太坊也走上了模块化路线。信标链成为了共识/信仰所在（也承担了国库的作用），而主链则类似于实时公告板（对Rollup的验证以及区块处理的实时更新），而Rollup则是上方不断运转的机器（承载所有Dapp功能）。

4. 就离最近的Shanghai Upgrade而言，它是衔接合并和分片的重要步骤。然就开发哪些功能而言，目前以太坊核心开发小组还没有达成共识。Shanghai Upgrade的日期现在也还未确定。

https://ethereum.org/en/upgrades/sharding/

https://decrypt.co/109766/the-ethereum-merge-is-here-what-next