以太坊的模块化未来：通向世界计算机之路

站在2022年的现在来看Crypto的发展趋势，此时打造L1的新公共链有点牵强，模块化区块链的叙述不容忽视。

自The Merge以来，以太网的发展路径越来越倾向于模块化区块链(Modular Blockchain)的方向。模块化区块链和单个区块链(Monolithic Blockchain)的区别在于，单个区块链在一个基本共识层同时实现执行、结算、共识和数据可用性，而模块化区块链则划分为多个负责实现这些功能的模块。事实上，以太网房间并不是唯一在计划模块化体系结构。Celestia率先提出模块化区块链想法，基于Cosmos生态系统，为Rollups构建了数据可用性层。Tezos也在拥抱以Rollup为中心的路线图。nayer还在设计数据可用性碎片。本文主要讨论了以太坊的模块化趋势。

以太坊的拥堵现状已经反映出单区块链的弊端——的可扩展性差、不可定制、成本高。单片区块链的问题是，需要在共识层面进行多项工作，仅针对其中一项功能进行优化并不能有效提高区块链的性能。从视觉上说，单个区块链就像由四块木板组成的木桶。其容量(性能)取决于最短的。因为只要有一个属性短板整体性能就有短板，而“区块链不能成为三角形”的所有属性都限制了同时实现极限发展的可能性，单纯基于单个区块链扩张的想法无法解决以太的困境。

模块化混合扩展：第1层(数据共享)第2层(rollups)

实际上，模块化区块链本质上是一种混合扩展方案。在第六届区块链全球峰会上，Vitalik的演讲主题为《以太坊第二层协议生态的崛起》，Vitalik主张以太坊生态系统中不仅是Layer1扩张或Layer2扩张，还采用了混合扩张的方式。模块化区块链的本质类似于第1层和第2层的混合扩展。

以太坊的模块化体系结构以太坊的模块化体系结构设计主要分为四层：执行层、结算层、共识层、数据可用性层。现在业界也经常将执行层和结算层统一称为执行层，将协议层和数据可用性层统一称为协议层。

执行层：负责处理连锁交易、执行连锁订单、转账和智能合同验证，主要以Rollup为主。随着模块化区块链发展到一定阶段，用户通常会根据执行层与区块链进行交互，包括交易签名、智能合同分发、资产转移等。执行层解决了区块链的可扩展性。

结算层次结构：结算层次结构用于验证运行层次结构(如Rollup)的运行结果、解决争议以及结算状态承诺。

共识层：共识层通过整个节点网络下载和执行块内容，通过对状态转换的有效性达成共识，提供排序和最终决定，并以PoS机制验证块。

数据可用性层：使事务数据可用(确保存储、验证和使用)。必须发布验证状态转换有效性所需的数据，并将其存储在此层中。如果发生恶意区块提议者扣留交易数据的事件，则数据可用性层的数据可以用作验证。

在The Merge之后可以预测的短期中期阶段，以太网房间的结算层、共识层和数据可用性层是统一的。未来，Danksharding将以太网L1的数据碎片(Data Sharding)转换为数据可用性引擎，信号链转换为共识层，原始以太网家庭以太网转换为执行层，更多的执行层转换为L2的Rollups。另外，目前在L2的基础上，业界开始探索定制L3，这也将是执行层的扩展。

如果说现在的以太只是理论上的“世界计算机”，那么模块化区块链就是以太成为“世界计算机”的工程方案。

以太的下一个计划是The Merge从PoW到PoS，Beacon Chain和原来的以太坊主链的合并，这是众所周知的。除了The Merge之外，etherfang实际上还在同时推动The Surge、The Verge、The Purge和The Splurge。这些升级的发布顺序相互独立、并行进行，因此尚未确定。

The Surge是关于引入分区，使以太坊网络能够通过分区进行大规模扩展。

The Verge是关于Verkle Trees，它可以帮助以太网端优化存储和减小节点大小。此次升级将重点通过Verkle Trees优化存储，这是数学证明，是Merkle Trees的升级。通过减少验证者需要存储在计算机上的数据量来运行任务，节点大小减少，更多用户可以成为验证者。这将进一步集中网络，提高安全性。

The Purge消除了历史数据和技术负债，从而减少了认证者所需的硬盘空间。这意味着存储简化，减少了网络拥塞。

The Splurge是对以太坊网络的一系列微调，包括各种小升级，使以太坊网络更加平滑。

据Vitalik称，Etherfang在完成上述五个主要阶段后，能够实现10万TPS，实际上已经成为他想象的“世界计算机”。

以上五个并行核心阶段的名字是押韵，但未来3-4年可能很难理解以太的具体计划。如果能举出其中更重要、更具体的升级事件，就能更好地看到以太的模块化趋势。

1、Proto-danksharding(EIP-4844)

Proto-Danksharding是实施构成整个Danksharding规范的大多数逻辑和基本规则(如事务格式、验证规则等)的提案，但在此阶段尚未实施切片。在Proto-danksharding阶段，所有身份验证者和用户仍然需要直接验证整个数据的可用性。

Proto-danksharding引入的主要特征是一种称为“携带blob的交易”的新交易类型。携带blob的事务与常规事务类似，不同之处在于它有一个名为blob的附加数据。blob约为128kb，比大小差不多的刀数据便宜得多。但是，EVM运行不能访问blob数据，EVM只能查看对blob的承诺。

目前以太的块大小由Gas容量决定，EIP-4844实施后，Blob数将成为决定块大小的另一个维度。blob是大小约为128kb的二进制数据结构。以太网数据块限制了每个数据块可以容纳的数据块。大象水滴数限制为8个，最多16个，因此每个区块添加1-Blob (128 * 8-128 * 16)

blob主要用于存储Layer2的数据。以前，Layer2数据的存储是通过Calldata完成的。引入blob后，区块内可用于存储的空间将大大增加。但是，由于Blob数据很大，如果每个块额外增加1MB的Blob数据，以太网区块链每月将再增加几TB的数据，为了解决数据量迅速增加的问题，这些Blob数据将采取离线存储方法，并在30天后自动删除。

由于Blob的数据不与传统以太网上交易的Gas使用量竞争，因此仍能获得显着的扩展效果。要想相对简单地理解Proto-Danksharding的这一EIP-4844提案，可以看到3354以太网面层1保持1MB的区块大小。通过30天短期离线存储方法，您可以将Layer2上的数据存储到Blob中，从而获得扩展效果。

2、Danksharding

Danksharding是为以太坊设计的新雕塑。以前计划的片是状态片，以后决定以Rollups为中心的路线图，实施第1层(数据共享)第2层(rollups)模块化混合扩展方案后，数据片(数据碎片实质上是模块化块链的想法)。

Danksharding引入的核心机制是PBS和DAS。

Proposer builder separation(PBS)是指构建块时，块提议者和块构建者之间的分离。Proposer提议的区块，Builder拍卖事务排序权并计算块头。Proposer根据Builder的计算结果打包事务，并将块标题写入块中，以完成块。PBS之前的区块提议者(Merge为Miner，Merge为Validator)可以查看mempool中有哪些交易，采取一些战略，获得MEV的机会，从而最大限度地提高矿业收益。随着PBS机制的引入，这种角色分离机制与Builder测序权的拍卖机制相结合，可以在一定程度上解决MEV问题，最终MEV收入等于全体网络认证者共享。另外，PBS有助于解决碎片化和信标链的同步问题、以太网网络的抗审查问题等。

数据可用性采样(DAS)是解决区块链状态爆炸的有效方法。允许身份验证节点检查块可用性，使用DAS检查，轻量级客户端可以仅下载随机选择的块，以验证块是否已发布。由于DAS能够对数据块数据进行并行验证，因此，即使以后数据碎片数量多，对单个验证节点的负担也不会增加，而是能够刺激更多验证节点的加入，从而充分集中验证节点。

最终，Danksharding通过PBS实现以太网的集中化，通过DAS实现集中化验证，具有一定的审查性，使以太网成为可扩展的共识和数据可用性层，并在执行层容纳更多Rollups。(PS:中央化、中央化验证也是Vitalik在Endgame提出的以太未来发展的构想。)。

综上所述，我一直认为以太坊创始队很情绪化，有很多细节，让我觉得他们不会忘记初心，会向前发展。

在以太先前的升级中，印象深刻的有三个升级：437万块高的拜占庭硬分支、728万块高的君士坦丁堡硬分支和906.9万块高的伊斯坦布尔网络升级。

有趣的是

以太坊的模块化区块链可能不会走得那么快，但可以确认大主题的The Merge、The Surge、TheVerge、The Purge、TheSplurge等是否设计为实现10万TPS的第五阶段，或者是否以具体的主要升级proto为目标。

作者：0x1

原文：《模块化区块链——以太坊成为“世界计算机”的工程化方案》

资料来源：panews

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