IOSG Ventures：合并在即，详解以太坊最新技术路线

原文作者：Jiawei，IOSG Ventures

原文编辑：Olivia，IOSG Ventures

tl;dr：

如果「The Merge」进展顺利，分片将成为以太坊在 2023 年及之后的开发主轴，而距离 2015 年分片被提出，其含义已经发生了很大变化。

在 Vitalik 提出「以 Rollup 为中心的以太坊路线图」和以太坊的「Endgame」之后，以太坊的大方向发生了事实上的转变——「退居幕后」，作为 Rollup 的安全性保证和数据可用性层。

Danksharding 和 Proto-Danksharding 是一系列的技术组合，表现形式在于「发现问题」、引入或提出新技术来「解决问题」的一套组合拳。

时间线拉长到未来几年，Rollup 的整体价值将变大：以太坊上呈现多 Rollup 的发展格局、跨 Rollup 基础设施高度完善、Rollup 生态高度繁荣——甚至超越以太坊本身。

引言

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转眼 2022 年已走过一半。我们回看 Vitalik 在 2018 年 Devcon 演讲中提出的 Serenity Roadmap，容易发现以太坊的发展路径几经更迭 — 对比当前的路线图，分片被赋予新的含义，eWASM 亦少有人提及。

为了避免潜在的欺诈和用户误导问题，今年 1 月底，以太坊基金会宣布弃用「ETH2」的说法，而是把当前的以太坊主网改称为处理交易和执行的「执行层」，把原 ETH2 的说法改称为协调和处理 PoS 的「共识层」。

当前，以太坊官方的路线图涵盖了三部分内容：信标链、合并与分片。

其中，信标链（Beacon Chain）作为以太坊向 PoS 迁移的前置工作，以及共识层的协调网络，于 2020 年 12 月 1 日启用，迄今已运行近 20 个月。

合并（The Merge）指当前以太坊主网与信标链的最终合并，也即执行层与共识层的统一，标志着以太坊正式迁移到 PoS。在 IOSG 的文章「黎明将至：以太坊合并近在咫尺」中，我们介绍了合并相关的重要进展：当前以太坊 Ropsten 与 Sepolia 测试网成功完成了合并，紧接着是 Goerli 的合并；如果一切顺利，意味着我们离主网合并不远了。

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本文我们将着重讨论分片（Sharding）。原因在于：

其一，假定主网合并能够在年内顺利实现，那么分片将紧随其后，作为 2023 年以太坊的开发主轴。

其二，以太坊分片的概念最早由 Vitalik 在 2015 年的 Devcon 1 中提出，此后 GitHub 的 Sharding FAQ 中提出了分片的 6 个发展阶段（如上图）。然而，随着以太坊路线图的更新和相关 EIP 的推动，分片的含义和优先级都产生了很大变化。当我们在讨论分片时，需要先确保对其含义的理解达成一致。

综上两点，梳理清楚分片的来龙去脉是很重要的。本文将着重讨论以太坊原分片、 Danksharding 和 Proto-Danksharding 的由来、进展和未来路线，而非具体到每个技术细节。关于 Danksharding 和 Proto-Danksharding 的详细内容，可参考 IOSG 此前的文章：「扩容杀手锏 Danksharding 会是以太坊分片的未来吗」、「EIP4844：即将开启 L2 交易费降低可预见的洼地效应」。

Quick Review

这篇文章中将会多次提到 Rollup、数据可用性和分片。

我们在这里快速回看一遍三者的基本概念。

当前主流 Rollup 分为 zkRollup 和 Optimistic Rollup。前者基于有效性证明，即批量执行交易，依赖密码学证明 SNARK 来保证状态转换的正确性；后者「乐观地」假设所有状态转换是正确的，除非被证伪；即需要一段时间窗口来确保错误的状态转换能够被发现。

数据可用性对 zkRollup 和 Optimistic Rollup 都非常重要。对前者而言，用户可以基于数据可用性重建二层的所有交易，以确保抗审查；对后者而言，需要使二层的所有数据都被发布，没有被隐藏任一交易。至于当前数据可用性面临的瓶颈与相应的解决方案，在下文中会提到。

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以太坊全节点对 EVM 的完整状态进行存储，并参与所有交易验证，这样确保了去中心化和安全性，但随之而来的是可扩展性的问题：交易线性执行，且需要每个节点进行逐一确认，这样无疑是低效的。

此外，随着时间推移，以太坊网络数据不断积累（当前达 786GB），运行全节点的硬件要求随之水涨船高。全节点数量下降将引发潜在的单点故障，并削弱去中心化的程度。

直观地看，分片相当于分工合作，即对所有节点进行分组，每笔交易只需要由单组节点进行验证，并定期向主链提交交易记录，以此实现交易的并行处理（比如有 1000 个节点，原来每笔交易都必须由每个节点进行验证；如果把他们分为 10 组，每组 100 个节点来验证交易，效率显然大大提升了）。采用分片使得在提高可扩展性的同时，也降低了单组节点的硬件要求，从而解决上述两个问题。

原分片

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